高速公路互通立交與服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)探討

陳 卓

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 長(zhǎng)沙分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410008）

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的發(fā)展，山區(qū)高速公路的建設(shè)越來(lái)越多，考慮到山區(qū)地形條件復(fù)雜，特別是近年對(duì)“三區(qū)三線”的嚴(yán)格控制，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)方案的擬定提出了更高要求。高速公路互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)，在滿足服務(wù)區(qū)、互通式立交基本功能的同時(shí)，通過(guò)匝道靈活布線，減少了對(duì)山體的開(kāi)挖，保護(hù)了生態(tài)，節(jié)省了建設(shè)用地。

高速公路互式立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)雖早有案例，但具體情況又千差萬(wàn)別。張圣等［1］針對(duì)市內(nèi)高速公路土地資源緊缺這一特點(diǎn)展開(kāi)了多方案論述，最終達(dá)到有效節(jié)約土地資源、減小工程費(fèi)用的目的；陳龍［2］針對(duì)工程規(guī)模和占地面積規(guī)模2個(gè)主要控制標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)多方案比選，通過(guò)變換互通形式實(shí)現(xiàn)工程規(guī)模與占地面積的雙贏；陳建宗等［3］在不改變互通立交布置形式的前提下，通過(guò)靈活布設(shè)匝道，對(duì)服務(wù)區(qū)場(chǎng)地結(jié)合立交空檔布設(shè)進(jìn)行了多方案比選。

以上研究主要針對(duì)節(jié)約用地、工程規(guī)模展開(kāi)論述，對(duì)如何結(jié)合周邊地形開(kāi)發(fā)風(fēng)景資源，兩種交通合并建設(shè)中的容錯(cuò)設(shè)計(jì)以及互通立交分合流交織區(qū)等細(xì)節(jié)處理上的思考均未涉及?？紤]互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)的復(fù)雜性，特別是山區(qū)高速公路用地、地形等受限條件更多的特點(diǎn)，本文通過(guò)湖南某山區(qū)高速公路互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)方案的介紹與探討，為類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及建設(shè)提供有價(jià)值的參考。

1 工程概況

湖南某山區(qū)高速公路互通立交設(shè)置于湖南沅水南岸，主要功能是與沅水北岸的另一座互通立交共同實(shí)現(xiàn)沅水兩岸的交通連系。被交叉道路為X004 改路，路基寬7.5 m，設(shè)計(jì)速度30 km/h?；ネ⒔慌c服務(wù)區(qū)合并建設(shè)。

2 互通立交布設(shè)受控因素

互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)受控因素較多，主要有：橋位選址和橋梁方案、地形地貌條件、互通連接線、隧道工程和生態(tài)紅線等。見(jiàn)圖1。

圖1 互通平面受控因素

服務(wù)區(qū)與互通式立交的合并設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定［4］：

1）當(dāng)主線單向?yàn)殡p車道時(shí)，隧道與前方主線出口之間的最小凈距不宜＜400 m；

2）互通立交和服務(wù)區(qū)的交通流線應(yīng)統(tǒng)一布置，在保證互通立交匝道連續(xù)和便捷的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化交通流線的組合；

3）互通立交和服務(wù)區(qū)在主線上的出入口宜合并為單一的出入口；

4）服務(wù)區(qū)宜利用互通立交內(nèi)部用地進(jìn)行布置并宜分設(shè)于主線兩側(cè)，當(dāng)條件受限時(shí)，服務(wù)區(qū)可集中設(shè)于主線一側(cè)；

5）具有良好的過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)扭矩過(guò)載時(shí)，兩半聯(lián)軸器（主、從動(dòng)軸）產(chǎn)生滑脫，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，提高了整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

5）當(dāng)受地形、用地條件限制或?yàn)槔蔑L(fēng)景資源時(shí)，服務(wù)區(qū)可設(shè)置于互通立交外部，其間利用匝道相連接。

本互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)位置受橋位選址及隧道洞口位置影響，因此互通立交位置唯一。

當(dāng)服務(wù)區(qū)與互通立交合并設(shè)置時(shí)，交通流線數(shù)量及交通組織的復(fù)雜程度明顯增加。若服務(wù)區(qū)單側(cè)布置，則所有的交通組織流線大部分集中在主線一側(cè)，而山區(qū)高速公路匝道分合流舒展空間有限，交通組織難度加大；服務(wù)區(qū)設(shè)于外部，雖然有利于互通立交的交通組織設(shè)計(jì)，但會(huì)造成服務(wù)區(qū)車流上下主線繞行距離偏遠(yuǎn)且建設(shè)用地規(guī)模偏大，填挖工程量較大；服務(wù)區(qū)分設(shè)于主線兩側(cè)時(shí)交通組織流線均勻分布，更加符合駕駛?cè)说牧?xí)慣行為且建設(shè)用地也相對(duì)集中，對(duì)山區(qū)高速公路更適合。因此，考慮到本項(xiàng)目地形特點(diǎn)，服務(wù)區(qū)與互通立交合并建設(shè)在方案擬定時(shí)更趨向于選擇服務(wù)區(qū)分設(shè)于主線兩側(cè)的布置形式。

3 互通立交設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

1）平縱面設(shè)計(jì)。主線長(zhǎng)1 640 m，平曲線最小半徑1 500 m，最大縱坡2.0%，最小凹形豎曲線半徑12 000 m；匝道最小圓曲線半徑60 m，最大縱坡-3.95%，凸形豎曲線最小半徑900 m，凹形豎曲線最小半徑900 m。

2）匝道路基寬度。互通立交B 匝道局部及G 匝道采用雙車道匝道斷面，標(biāo)準(zhǔn)路基寬度10.5 m。其余匝道均采用9.0 m寬單車道匝道斷面。

3）超高及加寬。互通立交內(nèi)主線及匝道超高均采用線性漸變過(guò)渡，單向匝道設(shè)置單向橫坡。考慮貨車的行車安全，匝道最大超高值采用6.0%。

4）加減速車道設(shè)計(jì)。一般路段單車道匝道減速車道按直接式設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度≮125 m，減速車道漸變段長(zhǎng)90.0 m；主線1 500 m圓曲線右側(cè)單車道匝道減速車道按平行式設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度≮135 m，減速車道漸變段長(zhǎng)80.0 m；單車道匝道加速車道按平行式設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度≮200 m，加速車道漸變段長(zhǎng)80.0 m。

3.2 方案優(yōu)化

初步設(shè)計(jì)A 匝道下穿主線，設(shè)置平面圓曲線半徑50 m合流至服務(wù)區(qū)貫通匝道B。見(jiàn)圖2。

圖2 初步設(shè)計(jì)方案

該方案限制了B、C 匝道的標(biāo)高，同時(shí)限制了服務(wù)區(qū)場(chǎng)坪標(biāo)高，導(dǎo)致兩個(gè)場(chǎng)區(qū)和兩條匝道標(biāo)高較低，均處于深挖路段，土石方規(guī)模較大且平面指標(biāo)較低，不利于行車安全。

施工圖方案調(diào)整了連接線平縱面，將原A 匝道出收費(fèi)廣場(chǎng)后的路段改為連接線改路，整體抬高A 匝道縱面高程，實(shí)現(xiàn)了A匝道上跨主線，A匝道的平面半徑也由50 m 調(diào)整至60 m。A 匝道上跨主線后適當(dāng)拉開(kāi)B 匝道與A 匝道之間的距離，B 匝道和服務(wù)區(qū)場(chǎng)坪標(biāo)高則順勢(shì)抬高，從而減少整體開(kāi)挖，減少了土石方數(shù)量。見(jiàn)圖3。

圖3 調(diào)整后的方案

A 匝道上跨主線后車流由從服務(wù)區(qū)入口合流調(diào)整至單獨(dú)與主線合流，消除了A 匝道車流誤入服務(wù)區(qū)的可能；同時(shí)避免受到B、G 匝道分流的影響，消除了多個(gè)分合流點(diǎn)之間的干擾，提高了行車安全性。

通過(guò)靈活利用地形條件，調(diào)整連接線縱面設(shè)計(jì)，從有利于互通立交匝道布設(shè)著手進(jìn)行優(yōu)化，減少了土石方規(guī)模，棄方量較初步設(shè)計(jì)減少了118.895萬(wàn)m3，達(dá)到了減少建設(shè)用地面積的目的，占地面積較初步設(shè)計(jì)減少了46 000 m2。但互通立交和服務(wù)區(qū)整體標(biāo)高上抬，互通立交范圍內(nèi)的主線橋梁和匝道橋梁長(zhǎng)度均有所增加，較初步設(shè)計(jì)長(zhǎng)371.5 m。

3.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.3.1 匝道容錯(cuò)設(shè)計(jì)

從駕駛?cè)私嵌瘸霭l(fā)，在方案優(yōu)化階段調(diào)整A 匝道，設(shè)計(jì)時(shí)消除了A 匝道行駛車流誤入服務(wù)區(qū)的交織點(diǎn)?？紤]到D 匝道在進(jìn)入服務(wù)區(qū)前分流出高速公路，為防止車輛錯(cuò)過(guò)D 匝道分流點(diǎn)而誤入服務(wù)區(qū)，在G 匝道設(shè)置與服務(wù)區(qū)連通的應(yīng)急出口，平常時(shí)段不開(kāi)放交通，僅供緊急情況下誤行至服務(wù)區(qū)的車輛通過(guò)應(yīng)急出口進(jìn)入互通交通匝道出高速公路。見(jiàn)圖4。

圖4 應(yīng)急出口布置

3.3.2 結(jié)合周邊環(huán)境設(shè)置觀景平臺(tái)

考慮到服務(wù)區(qū)周邊環(huán)境較好且附近沅水為國(guó)家級(jí)濕地公園，而本項(xiàng)目與沅水兩岸自然風(fēng)光的優(yōu)美相得益彰，在沅水岸側(cè)服務(wù)區(qū)設(shè)置了1處觀景平臺(tái)；不僅為服務(wù)區(qū)休息的司乘人員提供了新的選擇，也拓展了服務(wù)范圍，提升了交通服務(wù)人民的內(nèi)涵，創(chuàng)新了服務(wù)區(qū)新運(yùn)營(yíng)模式。

3.4 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1）由于互通立交與服務(wù)區(qū)聯(lián)合設(shè)置，交通流線數(shù)量及交通組織的復(fù)雜程度明顯增加。需要注意匝道連續(xù)分合流間距是否滿足相關(guān)要求［4］；部分匝道的橫斷面寬度選擇應(yīng)滿足二次分合流設(shè)置的需要。

2）從服務(wù)區(qū)出口駛出的車流上主線路徑與匝道進(jìn)出高速公路的車流路徑存在沖突且服務(wù)區(qū)出口位置距匝道分流鼻端距離過(guò)短，造成交織段，存在不確定的安全隱患?？紤]到本互通交通量較小，加強(qiáng)標(biāo)志牌指引、警示，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。見(jiàn)圖5。

圖5 服務(wù)區(qū)出口位置交織段

3）服務(wù)區(qū)在主線兩側(cè)分開(kāi)布置，左右服務(wù)區(qū)之間設(shè)置了連接通道，能否利用服務(wù)區(qū)內(nèi)部通道，從而減少外部匝道布設(shè)，實(shí)現(xiàn)更為緊湊的布置形式，達(dá)到節(jié)約建設(shè)用地的目的，值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)

1）山區(qū)高速公路的建設(shè)受地形、地質(zhì)等條件的限制，橋隧占比普遍較大，如何在符合交通整體規(guī)劃的走廊帶合理選擇互通立交和服務(wù)區(qū)的位置是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一；采用互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)的形式，在降低工程規(guī)模、節(jié)約建設(shè)用地、減少建設(shè)投資等方面效果明顯。

2）互通立交與服務(wù)區(qū)合并建設(shè)對(duì)交通組織設(shè)計(jì)提出了更高要求?？紤]到山區(qū)高速公路互通立交交通量普遍較小，設(shè)計(jì)中匝道宜充分結(jié)合實(shí)際地形及周邊環(huán)境展線，合理考量交通組織設(shè)計(jì)，盡量減少或消除交織沖突點(diǎn)，完善必要的交通標(biāo)志標(biāo)牌。

3）結(jié)合大橋的景觀效果和河道兩岸的自然風(fēng)光，在服務(wù)區(qū)附近設(shè)置觀景平臺(tái)，打造交旅結(jié)合的服務(wù)設(shè)施，創(chuàng)新服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)模式，在山區(qū)高速公路建設(shè)中值得借鑒與推廣。

4）容錯(cuò)性設(shè)計(jì)是對(duì)交通組織設(shè)計(jì)一個(gè)必要補(bǔ)充與修訂，宜做為類似項(xiàng)目考慮的因素之一。