某高速公路互通立交方案設計優化研究

付文高，李士東，曾銀平

(1.廣西新祥高速公路有限公司，廣西 崇左 532200；2.福建省交通規劃設計院有限公司，福建 福州 350004)

0 引言

當前我國的基礎設施建設正處于跨越式快速發展時期，雖然高速公路的建設已經取得了重大進展，但互通立交的設計還存在一些環境保護和資源保護方面的問題[1-3]。對此，相關行業部門應當加大這方面的研究力度，最大限度地節約用地和保護環境，建設資源節約型、環境友好型公路，才能更好地促進交通事業的穩步發展。基于此，本文以岳圩樞紐互通為例，對其設計方案進行了優化和比選。

1 工程概況

岳圩樞紐互通位于靖西市同德鄉新民村委百那屯西側，為岳圩口岸聯線公路與合那高速公路實現交通快速轉換的節點。該互通主線設計速度為100 km/h，匝道設計速度為60 km/h，路基寬度采用11 m。該互通合那高速公路至岳圩口岸方向2027年遠景設計日交通量為8 663輛/d，其中岳圩往崇左方向2027年遠景設計日交通量為4 902輛/d，靖西往岳圩方向2027年遠景設計日交通量為2 860輛/d；2046年遠景設計日交通量為31 435輛/d，其中岳圩往崇左方向2046年遠景設計日交通量為14 670輛/d，靖西往岳圩方向2046年遠景設計日交通量為16 765輛/d。如圖1所示。

圖1 岳圩樞紐互通立交遠景流量流向示意圖 (輛/d，標準小客車)

2 工程難點及設計方案

2.1 本互通立交方案設計難點

岳圩樞紐互通場區屬于溝谷地貌，場區內未見大型滑坡、泥石流和采空區等大型不良地質作用，主要設計難點為：(1)與既有合那高速公路相交處填方較低，地勢較低，若采用下穿合那高速公路主線方案，容易造成匝道排水不暢，對合那高速公路的運營影響較大，不利于保通；(2)上跨主線橋跨需按雙向八車道拓寬預留，需要調整橋跨現狀以滿足主線遠期拓寬的需要，同時需要優化分合流匝道線位，預留擴建拼寬條件；(3)該場區屬于峰叢溝谷地貌，多見植被分布，溝谷地帶地形較為平坦，主要為基本農田及旱地，峰叢地帶坡度陡，局部見懸崖，可見基巖出露，對主線影響范圍大，導致項目占用基本農田較多；(4)起點東側已有一處服務區和互通立交，起點西側至靖西段多為山體，地形較復雜，不利于布置高速公路間的樞紐互通。

2.2 設計方案

初步設計階段根據沿線城鎮現狀布局和路網規劃，綜合考慮遠景車流量分布，提出方案1,即采用內交叉三岔T形互通式立交(主線上跨)，交叉樁號為AK0+000。如下頁圖2所示。方案1全方向匝道標準采用60 km/h的匝道標準，路基寬度采用11 m。A匝道為岳圩至靖西方向左轉匝道，從C匝道左側分離，上跨B匝道后再上跨合那高速公路，與合那高速公路采用單車道變速車道合流；B匝道為崇左至岳圩方向左轉匝道，與合那高速公路采用單車道變速車道分流，上跨合那高速公路后再下穿A匝道與D匝道合流；C匝道為岳圩至崇左方向右轉匝道，與A匝道分流后通過單車道變速車道與合那高速公路合流；D匝道為靖西至岳圩方向右轉匝道，與合那高速公路通過單車道變速車道分流后與B匝道合流。

方案1互通區主要技術指標：主線最小半徑Rmin=1 000 m，最大縱坡Imax=3.0%；匝道最小半徑Rmin=230 m，最大縱坡Imax=3.998%，匝道長4 618.072 m；匝道橋長995 m/2座，橋型結構為鋼箱梁和現澆混凝土連續箱梁。

圖2 岳圩樞紐互通方案1平面圖

該方案為初步設計方案，匝道布置簡單明了，線型平順，較好地利用了現有地形，但存在以下問題：

(1)A、B匝道橋上跨合那高速公路，與合那高速公路相交斜角較大，橋跨跨度較大，不利于橋梁的布置。

(2)土石方開挖較大，不利于施工安全，造價成本較高。

(3)占用基本農田較多，不利于生態環境的保護。

3 方案優化

在初步設計審查階段，首先對初步設計方案進行深入研究，從設計參數、使用功能、造價以及用地等方面進行比對[4]，從而判斷設計方案的合理性和適用性。在此基礎上對初步設計方案存在的弊端進行細部優化設計，提出方案2，即采用外交叉三岔T形互通式立交，交叉樁號為AK0+000，如圖3所示。方案2采用的匝道設計時速和路基寬度與方案1相同，C匝道和D匝道的布置形式與方案1也大致一樣；與方案1不同的是，A匝道從C匝道右側分離，先上跨C匝道后再上跨合那高速公路，最后下穿B匝道后與合那高速公路采用單車道變速車道合流；B匝道先上跨A匝道后再上跨合那高速公路，最后與D匝道合流。

方案2互通區主要技術指標：主線最小半徑Rmin=1 500 m，最大縱坡Imax=3.0%；匝道最小半徑Rmin=175 m，最大縱坡Imax=3.813%，匝道長4 010.08 m；匝道橋長1 015 m/2座，橋型結構為鋼箱梁和現澆混凝土連續箱梁。

圖3 岳圩樞紐互通方案2平面圖

4 方案比選

4.1 方案1

方案1采用內交叉三岔T形，匝道設計車速為60 km/h，最小平曲線半徑為230 m，最大縱坡為3.998%，交叉樁號為K0+000，共設匝道4條，均為單向雙車道，路基寬度為11 m，全長為4 618.07 m，匝道路基挖方為221 906 m3，填方為662 849 m3；互通區共設置兩座匝道橋，總長1 010.5 m，采用現澆箱梁和鋼箱梁；互通共設置涵洞6道、通道3道；共計占用基本農田113 313.33 m2，總造價約2億元。

4.2 方案2

方案2采用外交叉三岔T形，匝道設計車速為60 km/h，最小平曲線半徑為175 m，最大縱坡為3.813%，交叉樁號為K0+000，共設匝道4條，均為單向雙車道，路基寬度為11 m，全長為4 010.08 m，匝道路基挖方為157 448 m3，填方為392 550 m3；互通區共設置兩座匝道橋，總長1 031.5 m，采用現澆箱梁和鋼箱梁；互通共設置涵洞8道、通道2道；共計占用基本農田96 853.33 m2，總造價約1.8億元。

4.3 設計方案比較(下頁表1)

兩個方案的互通位置相同，匝道采用標準也相同，只需進行互通形式的比較，方案1采用內交叉三岔T形，方案2采用外交叉三岔T形，方案1與方案2的線形指標大致一樣。方案1與方案2的匝道A和匝道B都設置匝道橋，方案2的匝道橋較方案1的長20 m。此外，既有合那高速公路往靖西方向右側存在高邊坡，方案1的A匝道的合流車道占用既有高速公路高邊坡，土石方開挖較大，不利于既有合那高速公路車輛保通，也容易引發事故；方案2采用外交叉三岔T形，將A匝道的合流車道往那坡方向疏導，避開合那高速公路既有高邊坡，可以較好地解決方案1存在的問題。

表1 岳圩樞紐互通設計方案比較表

為了兼顧地方發展的需求且能最大限度地發揮本項目交通大通道的作用，使互通的總體布局符合整個路網的交通服務功能要求，力求選型美觀大方，需要根據交通量合理確定各匝道的設計標準，靈活運用設計指標，既能滿足服務功能，又能有效控制立交規模，減少工程量及占地[6]。因此從集約用地、工程造價以及周邊環境影響等角度分析，綜合比選推薦方案2。

5 結語

目前國內互通立交設計在能正確把握設計要素，合理選擇互通立交方案，準確應用技術指標，設計時在保證行車安全和服務水平、降低工程投資、提升公路景觀等方面有了深入的探索和研究，但在節約土地資源方面或多或少存在一些問題。因此在設計階段有必要加強這方面的研究，尤其是對基本農田和環境的保護，對此還需要廣大的工程設計人員不斷地進行探索和努力。