晋阳高速公路北留互通改扩建工程方案研究

巩跃龙

(晋城高速公路有限责任公司)

晋阳高速公路北留互通改扩建工程方案研究

巩跃龙

(晋城高速公路有限责任公司)

以晋阳高速公路北留互通的改造为例，论述了在互通工程改造建设中，对于新建互通与原址改造互通两种方案的优劣性，并对两种方案的各种指标进行了比选，最后确立了最优改造方案。

互通;改造;方案研究

1 引言

随着山西省大规模高速公路的修建已完成，目前山西省省内部分运营多年的高速公路也面临改造问题。在改造维护过程中，小规模的有路面维修加铺、路基下沉处理、边坡的加固处理等;大规模的改造有增设互通，增加连接线，收费站的扩容改造等。探讨一下晋阳高速公路北留互通的改造建设。

2 项目背景

晋阳高速公路东起晋城市西南牛匠村，经泽州、阳城两县，以及周村、北留、润城、八甲口、凤城镇五镇，西止于阳济公路叉口处，1997年建成通车，并于2009年9月完成大修工程(晋城至阳城高速公路大修工程)。大修后晋阳高速主线全长36.1 km，设计速度为60 km/h。其中全幅高速公路28 km，路基宽度为21.5 m、行车道宽为2×7 m，半幅高速公路8 km，路基宽度为12 m，行车道宽为2×4.5 m，沥青路面27.6 km，水泥路面8.5 km，全线设有阳城站主线收费站，周村站、北留站、润城站三个匝道收费站。

现状北留互通于2003年9月1日正式运营，规范采用旧版《公路工程技术标准》(JTJ 001－97)、《公路路线设计规范》(JTJ 011－94)进行设计。技术角度考虑:平纵指标较低，匝道多个路段纵坡、全部匝道的加减速车道和渐变段长度、收费广场中心线至匝道分岔点的距离、至被交叉公路的平交点的距离均较小，不满足现行规范要求，存在多处陡坡下坡和小半径平曲线的不利组合，同时也不满足高速公路设置超限检测的相关要求;并且多年来运营证明原先的技术指标采用的适应性较差。

3 项目地质概况

3.1 地形地貌

晋阳高速公路北留互通位于华北台地南缘，太行山断裂和中条山断裂交汇处，为沁水煤田的南部区域。区内山峦起伏，沟壑纵横，主要地貌单元为侵蚀剥蚀中起伏中山区。该区主要由二叠系砂泥岩组成，局部有二叠系砂岩，上覆厚薄不均的第四纪覆盖层。

3.2 地层岩性

项目区内地层总体走向北北西，区域内基岩出露较多，部分地区有薄层第四系松散沉积物覆盖，主要地层详见区域地质图。由老至新，出露的地层主要有:古生界的石炭系、二叠系、新生界的第四系。

3.3 地质构造

区域构造位于沁水块坳(Ⅲ级)，沽尚——武乡——阳城北北东向褶带(Ⅳ级)东南缘，晋获褶断带西侧。主要由一系列不同级别的平缓褶皱组成，其中以北北东走向的背、向斜为特征，并伴随断层的出现。

3.4 水文地质条件

本项目地表水主要为流经项目区的河流均属黄河水系，其中，沁河最大，是黄河的主要支流之一。根据含水介质的岩性、地下水赋存条件与水动力特征，区内地下水可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碎屑岩夹碳酸盐岩层间裂隙岩溶水。

4 方案研究

4.1 现状北留互通指标分析

现状北留互通采用《公路路线设计规范》(JTJ 011－94)进行设计，平纵指标较低，不满足《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)的指标要求，加减速车道长度较短，存在安全隐患。

(1)首先，现状北留互通最小圆曲线半径为35 m，低于运行速度为30 km/h时规范要求的最小半径值。其次，C匝道回旋线最小长度为9.6 m，不满足《公路工程技术标准》(JTG B01－2003)对回旋线最小长度的规定。再次，现状北留互通部分缓和曲线长度不能满足规范对其长度的规定。

(2)现状北留互通匝道最大纵坡5.8%，坡长44.065 m，凸形竖曲线最小半径为550 m，凹形竖曲线最大半径为530 m，线性指标较低，存在安全隐患。

(3)收费站广场距离被交路交叉点较近，仅110 m，不满足规范规定长度(150 m)，且交角过小，不利于平交口交通组织和通过;同时，根据山西省交通运输厅《山西省公路超限检测站建设设计规范指南》中对设置超限检测站的场地要求，以及对分流段、加减速车道、待检车道等的长度规定，现状北留互通收费广场中心距被交路交叉点不满足设置超限检测站的平面条件。

4.2 改造方案论述

方案一:该方案为原址新建方案，位于晋阳高速现状北留互通的位置，采用A型单喇叭互通。该方案按照《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)新设计了互通方案，本着经济合理节省用地的原则，新方案D匝道利用了原有匝道的平面位置。本方案与晋阳高速公路交叉桩号为 K23+ 149.348，采用30+45+30 m现浇预应力混凝土箱梁桥上跨晋阳高速公路后，又设置6～25 m装配式预应力混凝土箱梁桥跨越地方道路和阳电专线铁路，之后匝道沿山坡展线。被交路为地方道路(与现状北留互通的被交路为同一条地方道路，交叉位置不同)。

互通范围内主线最小圆曲线半径1120 m，最大纵坡3.978%，路基宽度21.5 m。匝道最小圆曲线半径50 m，最大纵坡4.9%。单向匝道采用I型横断面，匝道宽度为8.5 m;双向匝道采用IV型横断面，匝道宽度为15.5 m。收费站收费站设置为5进7出，桩号AK1+790，超限检测点设在收费站进口外、A匝AK1+900处。被交路为地方道路，路基宽度8.5 m。

方案二:该方案为原址改造方案。在现状北留互通的基础上，本着节约用地、经济合理的原则，对现状互通进行局部改造，设置为A型单喇叭互通。

该方案只D、E匝道及A匝道AK0+200 m之前的部分利用了原有匝道，其它匝道按《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)的要求，进行了新的平纵设计。利用现有匝道跨线桥上跨晋阳高速公路。被交路为地方道路(交叉位置与方案一相同)。

互通范围内主线最小圆曲线半径1 120 m，最大纵坡3.978%，路基宽度21.5 m。匝道最小圆曲线半径35 m，最大纵坡5.8%。匝道横断面沿用既有互通指标，即采用《公路路线设计规范》(JTJ 011－94)规定的匝道横断面宽度。收费站设置为5进7出，桩号AK1+730。超限检测点设在收费站进口外A匝AK1+790处。被交路为地方道路，路基宽度8.5 m。

4.3 改造方案比选

对上述方案一与方案二进行了同深度比较，首先对主要工程量做对比，然后从技术、工程难易程度等进行了比较。主要工程差对比见表1。

表1 主要工程量对比表

4.3.1 方案一优点

(1)道路服务水平高、满足现行规范要求，长远考虑服务能力高。

(2)新增用地面积较少，拆迁量较小。

(3)当地政府、沿线居民赞同本方案。

4.3.2 方案一缺点

(1)需跨越阳电专线铁路。

(2)需新建2座匝道桥。

(3)对主线上现有桥梁有影响，需增加北留电厂立交桥的一跨。

(4)现有互通需拆除，通过此处上下高速的车辆必须绕行邻近收费站。

4.3.3 方案二优点

(1)利用现状互通部分匝道。

(2)对主线桥无影响。

(3)新增用地少。

(4)工程量小、造价低。

4.3.4 方案二缺点

(1)平纵指标低。利用部分不能满足《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)对加减速车道的长度要求。

(2)匝道横断面采用《公路路线设计规范》(JTJ 011－94)断面型式，路基宽度较窄，道路服务水平低。

(3)现状收费站需拆除，通过此处上下高速的车辆必须绕行邻近收费站。

(4)需跨越阳电专线铁路。

(5)新建匝道桥2座。

5 结论

北留互通改造工程制约因素主要为匝道需跨越地方道路、铁路(阳电专线)、东河等，同时因地形所致匝道高差较大所需展线长度较长。提出两种不同改造方案，即新建方案与原址改造方案，通过对两种方案在技术、安全、使用功能、经济和社会因素等同深度比选，并结合晋阳高速公路远期服务能力的需求，综合论证后，认为新建方案较为优越，能较长时间解决北留互通现状问题。

［1］ 交通部公路司.公路工程技术标准(JTG B01－2003)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 中交第一公路勘察设计研究院.公路路线设计规范(JTG D20－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［3］ 吴羡，等.山区一级公路升级改造技术指南［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［4］ 中交第二公路勘察设计研究院.公路路基设计规范(JTG D30－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

U416.1

C

1008－3383(2015)10－0029－02

2015－04－07