張家界西樞紐互通方案設計與分析

宋智

(湖南省交通規劃勘察設計院有限公司，湖南 長沙 410000)

張家界西樞紐互通位于湖南省桑植至張家界高速公路終點，主要為桑張(桑植—張家界)與張花(張家界—花垣)高速公路的交通轉換提供服務。其中桑植往返張家界為主流交通方向，交通量為1 369 pcu/h；桑植往返花垣方向為次要交通方向，交通量為230 pcu/h。

1 互通接入點論證

根據互通被交道張花高速公路的縱坡條件和沿線地形條件，在方案研究階段對桑張高速公路接入點進行多方案論證，對應于各接入位置的線位分別為工可線位、K線位、B線位(見圖1)。

圖1 互通接入點位置的線位示意圖

(1)工可線位。叉心位置為張花高速公路K17+200左右，設置在該位置存在以下缺點：1)張花高速公路K17+240—640段縱坡為5.0%，超過規范中在設計速度為80 km/h的主線上設置互通時主線縱坡極限值不得大于4.0%的規定。2)張花高速公路K16+588處設有茅溪河大橋(36×30 m連續T梁)，如互通接入點設于此，則桑植往返張家界方向匝道全部侵入茅溪河特大橋，大橋需加寬，造價高，施工難度大。

(2)B2線位。由于交通量的需要，桑植往返張家界方向設置為雙車道。根據雙車道出入張花高速公路設置輔助車道及漸變段的距離要求，以輔助車道及漸變段不侵入茅溪河大橋進行控制，得到距離張家界方向最近的接入點為張花高速公路K18+590。互通接入點設于此存在如下缺點：1)張花高速公路K17+940—K18+440段縱坡為5.0%，超過規范中在設計速度為80 km/h的主線上設置互通時主線縱坡極限值不得大于4.0%的規定。2)張花高速公路K18+000—K19+300段靠近茅溪河，該段范圍內茅溪河兩岸河岸較陡，落差將近100 m，若將互通接入點設于此，則桑張高速公路跨越茅溪河處橋梁墩高太大，且從桑張高速公路上分、合流的匝道需跨越茅溪河形成高墩，互通范圍內橋梁數量增加，造價升高，施工難度大。

(3)K線位。避開張花高速公路縱坡過大的路段及茅溪河的影響，得到互通范圍內主線縱坡條件滿足規范要求且距離張家界方向最近的接入點為張花高速公路K19+750—900。該位置為較適宜的接入點位置，理由如下：1)互通接入點以東往張家界方向張花高速公路在K19+000—650范圍內縱坡平緩，只有0.5%，有利于互通主流方向匝道進出張花高速公路，匝道縱坡條件較好。2)互通主體范圍內地形地貌較簡單，房屋等建筑少，拆遷成本低。

綜上，工可線位的接入點存在主線縱坡不滿足規范要求且需加寬茅溪河特大橋等缺點；B2線位的接入點存在主線縱坡不滿足規范要求且互通范圍內橋梁數量多、局部橋墩較高等缺點；K線位的接入點能較好地解決工可線位及B2線位接入點存在的缺點。因此，確定將互通接入點設在K線位終點。

2 互通方案比較

根據交通量需要，桑植往返張家界方向匝道設為單向雙車道匝道，設計速度為60 km/h，路基寬度為10.5 m；桑植往返花垣方向匝道設為單向單車道匝道，設計速度為40 km/h，路基寬度為8.5 m。設計3種互通方案進行比選。

(1)方案一：叉心樁號為張花高速公路K19+784.483，互通形式為A形單喇叭，桑張高速公路上跨張花高速公路(見圖2)。互通范圍內主線技術指標滿足規范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內環半徑50 m，匝道最大縱坡3.68%。E匝道拉長布置在遠離張花高速公路的山體上，雖然一定程度上增加了用地數量，但由于避開了山谷間的低洼地帶，使其免于布置匝道橋。該方案工程量適中。缺陷是D匝道分流端的輔助車道和漸變段進入茅溪河畔張花高速公路上的擋土墻，造成施工和改造困難。總建安費4 565萬元。

圖2 互通方案一

(2)方案二：叉心樁號為張花高速公路K19+760.232，互通形式為變形單喇叭，桑張高速公路上跨張花高速公路(見圖3)。互通范圍內主線技術指標滿足規范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內環半徑50 m，匝道最大縱坡4.0%。E匝道采用70 m半徑上跨張花高速公路后掉頭合流進入張花高速公路。該方案的缺陷是匝道分流端的輔助車道和漸變段進入茅溪河畔張花高速公路上的擋土墻，造成施工和改造困難；土石方數量和跨線橋數量較大；E匝道走向與行駛預期不符，易引起誤判。總建安費61 330萬元。

圖3 互通方案二

(3)方案三：叉心樁號為K19+888.935，互通形式為A行單喇叭，利用張花高速公路上的橋梁，桑張高速公路下穿張花高速公路。互通范圍內主線技術指標滿足規范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內環半徑為50 m，匝道最大縱坡為4.0%。布設線位時避讓了西南象限房屋密集地帶。該方案完全避免了對張花高速公路擋土墻的影響，平縱指標高，工程量最小，無新建橋梁。總建安費3 480萬元。

圖4 互通方案三

(4)3種方案的工程量比較見表1。綜合分析，推薦采用方案三。

表1 3種互通方案的工程量比較

3 結語

如何正確把握互通式立交設計要素，合理選定互通式立交位置，正確選擇立交形式，準確應用各項技術指標，對保證互通立交具有完善的交通功能、較高的服務水平、行車安全舒適、工程造價低、占用土地少和拆遷建筑物少等至關重要。經過張家界西樞紐互通的位置論證和方案設計，體會如下：1)互通式立交必須保持交通功能和建設規模協調統一，滿足高速公路交通需要。2)互通的位置確定及形式選擇對局部路段的路線走向及造價影響非常大。3)根據交通量，在滿足功能需要的條件下，立交方案不宜采用高大、多層橋梁結構，盡量采用行駛簡單、造價較低的互通方案。4)選擇互通位置時，盡量選擇從既有橋梁下通過，既節約用地，又節約造價。