烏蒙山區高速公路互通立交與服務區合建的選型設計分析

摘 要：隨著我國建設高速公路步伐的加快，在烏蒙山區建設高速公路，提上議事日程。烏蒙山區地形、地質、氣候條件等非常復雜。在設計烏蒙山區高速公路建設方案時，互通立交與服務區無法獨立設置成為必須面對的問題。本文結合烏蒙山區高速公路設計的典型案例，從烏蒙山區高速公路建設的特點、主要受限因素以及設計方案的優化三個方面，對烏蒙山區高速公路互通立交和服務區合建的設計方案進行選擇和分析。

關鍵詞：烏蒙山區高速公路；互通立交與服務區合建；選型設計分析文章編號：2095-4085（2024）08-0097-03

0 引言

烏蒙山區高速公路較平原區高速公路的設計難度大，其中因高橋隧比、地形地質復雜所帶來的互通立交和服務區布設空間受限的問題尤為突出。一般設計會優先考慮將互通立交與服務區獨立設置，分別滿足各自的功能需求，而特殊情況下也會遇到在同一點位既要保證互通立交的設置位置，又要滿足服務區的選址要求。這種情況下，要在設計過程中深入分析主要受限因素，對整體選型設計進行分析研判，選擇互通立交與服務區合建方案，既能滿足相關規范要求，又能達到功能完善、行車安全、工程經濟的目的。

1 烏蒙山區高速公路的建設特點

1.1 自然環境

1.1.1 地形條件復雜、地表水系發育

烏蒙山是我國西南部云貴高原上的主要山脈之一，位于云貴高原與四川盆地結合部，山高谷深，地勢陡峻，為典型的高原山地構造地形。區域內多為因構造侵蝕形成的低山峽谷、中山峽谷地貌和因構造剝蝕形成的低山、中山地貌。

烏蒙山是南北盤江的分水嶺，也是南北盤江的發源地，還是珠江的源頭，境內河流縱橫，地跨長江、珠江兩大流域。境內地表水系發育較好，河流、溪澗切割深，落差大，高低懸殊，呈枝狀分布。地表徑流主要來源于上游冰雪融化及季節性降水。受年內、年際降水量不均影響，汛期降水集中，徑流量大，經常出現河流暴漲的情況。

1.1.2 不良地質現象和特殊性巖土發育

區域地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件極其復雜，所有常見的不良地質現象和特殊性巖土在該區域均有分布，其中主要的不良地質現象有巖溶、滑坡、不穩定斜坡、泥石流、危巖和崩塌等，主要的特殊性巖土有軟土、膨脹性巖土、軟巖等。

1.1.3 氣候和氣象條件復雜多變

烏蒙山區屬亞熱帶、暖溫帶高原季風氣候，降水時空分布不均。總的特點是氣候溫和、四季分明、熱量充足、雨水充沛、春濕多雨、夏秋多旱、嚴寒期短、暑熱期長，其中夏季多雷雹，秋冬多雨霧，氣象災害突出。

該區域氣候明顯受地形影響，特別是受高程控制，垂直分帶十分明顯，而水平變化不大，具有“一山分四季，十里不同天”的說法。局部區域受氣候及地形影響，時常發生大霧天氣，全年霧日60～80d，秋冬兩季集中發生概率大，一般發生在夜間或早晨，多為輻射霧，太陽出來后即散去。受地形起伏大的影響，濃霧、特濃霧現象時有發生。

1.2 社會環境

1.2.1 地理位置重要

烏蒙山區域的交通地位十分重要，是一條重要的南下北上、通江達海大通道，其中滇、川、黔三省結合部是烏蒙山區腹地。高速公路的建設能夠有效串聯省際公路網，同時對完善區域干線路網、發揮路網整體效益具有重要意義。

1.2.2 經濟落后，路網密度低

烏蒙山區域整體經濟較落后，是全國新一輪扶貧攻堅的六大片區之一，也是全國扶貧攻堅的主戰場。區域路網密度低，合理設置互通立交，連接地方路網，合理設置服務區，增加服務功能，最大限度帶動地區脫貧致富，在該區域建設高速公路項目意義重大［1］。

1.2.3 有效耕地較少，保護耕地十分重要

烏蒙山區域地質、地形條件復雜，地面高程變化劇烈，適宜耕種的土地資源比較缺乏，高速公路建設過程中合理、合法保護耕地顯得尤為重要。

1.2.4 社會人文環境獨特、旅游資源豐富

烏蒙山區域分布的少數民族眾多，各縣市多以發展旅游服務業為重點，比如，昭通市大關縣是具有生態、宜居文化特色的“中國瀑布之鄉”；昭通市彝良縣是世界天麻原產地、全國紅色生態旅游目的地、生態和諧的山水園林城市。因此在高速公路建設過程中，要充分體現人文關懷，真正做到人、路、自然和諧統一。

1.3 工程建設

1.3.1 橋隧比高，技術復雜，建設難度大

受區域地形、地質條件影響，多數高速公路的主線橋隧比超過70%，部分高速公路的主線橋隧比甚至超過90%。其中，主線隧道占比高是烏蒙山區高速公路工程建設的一大特點，部分高速公路的主線隧道占比超過70%。

1.3.2 互通立交和服務區設置難度大

受區域地形、地質條件影響，加之主線較高的隧道占比，高速公路互通立交和服務區的布設空間嚴重受限，全線可供選擇的布設點位有限，而有限點位處多存在地勢陡峭、地質條件差、落地高差大或匝道出入口與隧道間凈距不足等諸多問題。

2 互通立交與服務區合建的主要受限因素分析

2.1 交通量

烏蒙山區域高速公路的主線交通量相對較小，一般情況下，一座一般式互通立交預測末年總轉向交通量小于10 000pcu/d。在設計過程中，要更加注重互通立交轉向交通流的主次之分，盡可能確保設計的匝道型式與轉向交通流相匹配。

2.2 沿線地形、地質

互通立交與服務區合建時，整體規模大，占地多。在設計過程中，一般要優先考慮降低工程造價的因素，將合建主體置于地形相對平緩的區域。而烏蒙山區地質條件復雜，滑坡、不穩定斜坡等不良地質現象往往出現在地形較平緩的堆積體上。因此，在互通立交與服務區合建時，沿線地形、地質條件是整體布設非常重要的一項控制因素。設計時，要充分結合工程地質勘察成果，合理控制工程規模，合建點位盡可能避讓對工程影響較大的不良地質，同時要控制匝道及場區的填挖高度，降低工程造價和施工難度。

2.3 沿線村落

烏蒙山區山高谷深，溝壑縱橫，除部分少數民族聚集在山頂外，多數村落密集分布于河谷平壩。山區高速公路多采用隧道穿越崇山，兩山間的河谷平壩多為路基和橋梁，是互通立交與服務區合建相對有利的位置。設計時，要結合沿線村落分布的情況，通過合理選擇互通立交與服務區合建型式，盡可能地減少對沿線村落的影響，更好地服務于地方的經濟發展［2］。

2.4 匝道出入口與隧道洞口間凈距

烏蒙山區高速公路主線隧道占比高，互通立交與服務區合建匝道出入口的設計，相較于單獨建設互通立交、單獨建設服務區更為復雜，不可避免地存在匝道出入口與隧道洞口凈距較小的問題。要統籌考慮主線和匝道的設計，主線設計時，盡可能利用地形展線，拉開前后兩座隧道的間距，在滿足互通區主線平、縱指標的同時，為立交和服務區的合建提供更大空間；匝道設計時，要對匝道出入口與隧道洞口的最小凈距進行合理控制，滿足規范要求的同時，充分考慮服務區場區的布設位置，使合建工程符合設計要求，根據地形、地質條件，盡可能降低工程填挖土方量，有效控制工程規模，節約工程造價。

3 互通立交與服務區合建的典型方案研究

3.1 案例基本情況

烏蒙山區某高速公路采用雙向四車道技術標準，設計速度80km/h，路基寬度24.5m，路線全長90.664km，共設置10處互通立交，兩處服務區，其中一處一般式互通立交與服務區，受沿線諸多因素限制，不具備獨立設置條件，需合并設置，設置路段前后主線橋隧比約80%。

該高速公路具備烏蒙山區高速公路的典型特征，地形條件復雜，不良地質現象較多，主線橋隧比高。互通立交與服務區合建的位置，受隧道洞口凈距及附近村落分布的影響，布設空間有限。

3.2 主要控制因素分析

3.2.1 交通量

根據交通量預測分析，主交通流方向預測末年轉向交通量為4 646pcu/d，次交通流方向預測末年轉向交通量為3 053pcu/d，互通立交總轉向交通量不大，互通立交形式，優先考慮與主交通流匹配的單喇叭A型。

3.2.2 地形、地質條件

區域內地勢南高北低，高速主線自東向西采用路基、橋梁形式穿越河谷平壩的西南靠山側。設計優先考慮經濟性，將互通立交與服務區合建主體布置于地勢相對平坦的坡地。根據工程地質勘察成果，該區域整體地質情況較好，局部分布有軟土，地表有河流，合建主體盡可能避讓軟土和地表河流［3］。

3.2.3 村落

高速主線北側的河谷平壩分布著密集的村落。選擇合理的互通立交與服務區合建形式，以降低對村落的影響，避免對其產生分割，小范圍確實無法避讓時，經論證后方可占壓拆遷。

3.2.4 結構物

高速主線小樁號側為一座特大橋，跨徑36×29.5m，結構形式為連續T梁，平均墩高25m；大樁號側為一座特長隧道，全長5 259m；中間為填方和挖方路基段。

互通立交與服務區合建主體，布置于主線的中間路基段，同時控制匝道出入口與大樁號側隧道洞口的凈距，滿足設計規范要求。

3.3 方案研究思路

區域所處位置的地勢南高北低，北側緊鄰村落，距主線大樁號側的特長隧道較近，主線高程較高，與被交叉路高差約40m。受地形條件限制，沒有其他合理布設服務區位置的條件，綜合考慮區域地形、地質、地物、預測交通量以及鄉鎮規劃等因素，采用A型單喇叭互通立交與服務區合址建設的方案，兩側的服務區場區分別內置于互通立交匝道中，在主線左右兩側分別設置一條與主線并行的匝道，串聯起立交與服務區的出入口。

互通立交共設A、B、C、D、E、F六條匝道。A匝道上跨主線、E匝道和F匝道，E匝道和F匝道具備集散功能，作為服務區的貫通車道。由于合建主體位于村落西側，民房密集，村西頭有大片新建安置房，且有河流經過，為減少對河道和村落影響，A、C、F匝道布設橋梁。為減小橋梁建設規模，合建主體內增設填平區。

根據地形特點，采用左右非對稱的形式設置服務區場區，南側場區位于A匝道、B匝道之間，面積約為36.5畝；北側場區位于A匝道、D匝道之間，面積約為37.6畝，兩側場區共74.1畝。

方案具體布置情況見圖1。

4 結語

烏蒙山區高速公路互通立交與服務區合建，是因山區地形、地質特點進行選擇的一種設計思路。按照節約用地、降低工程造價的要求，在公路設計時，要充分考慮沿線的主要控制因素，達到選型與地形、地質相結合，與人文相結合，與功能相結合的目的。

參考文獻：

［1］劉景樂.麻昭高速公路長大下坡路段交通事故特征判別和安全對策［D］.長安大學，2018（1）.

［2］蘇澎.山區高速公路互通式立交與服務區合并設置方案的探討［J］.四川水泥期刊，2018（8）：79.

［3］安智敏，胡磊，茍浩洋.調整互通立交匝道出入口位置在優化交織段落設計中的應用［J］.山東交通科技，2021（6）：15-16，35.