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山区互通方案选型研究

2018-07-04赵文彦

福建交通科技 2018年3期
关键词:互通式临县互通

■赵文彦

(山西省交通规划勘察设计院,太原 030012)

1 概述

截止2017年底,我国高速公路通车里程已达13.1万公里,高速公路网已初步形成。随着山区高速公路的大量兴建,公路增多,互通式立交也逐渐多了起来,受山区地形影响,互通式立交布设越来越困难,变异单喇叭,变异枢纽等形式逐步增多。本文以临离高速公路为例,介绍了5处互通、枢纽的布设。

2 互通式立交设计原则

(1)互通式立体交叉位置,应综合考虑公路网的现状和规划情况,并设在两相交公路线形指标良好,地形、地质和环境条件有利的位置[1]。

(2)互通式立体交叉选型,应综合考虑相交公路的功能、等级、匝道设计速度、地形、地物、用地条件、交通量、造价及收费站设置等因素确定[2]。

(3)互通式立交的设计尽量适应人的行为特征和车辆运行特征,达到交通安全的目的[3]。重点考虑设计的一致性、车道的连续、适宜的通行能力、速度差异最小化、对驾驶人的要求最小化和满足驾驶人的期望等运行要素。

(4)互通式立交的景观设计注重线面结合,体现“寓动于不动之中”的美学特征,遵从“多样统一”的美学规律,景观与排水设计相结合[4][5]。

3 方案选型研究

互通立交设计以满足使用功能、保证安全、匝道线形布置紧凑“瘦身”、少占地为原则[6]。平、纵指标采用方面,在满足规范的前提下,驶出高速公路的指标宜高于进入高速公路的指标,收费站平面指标在满足规范的前提下,纵面指标宜高不宜低,收费站至平交口的距离要留有较大的富余,以满足我省特重特长车辆比例高的要求,体现了“树立让公众满意的设计理念”[7]。在互通景观设计时主要以“坚持人与自然相和谐,树立尊重自然、保护环境”的理念为依据,强调与周围景观的和谐,使之融入周边环境。

本项目推荐方案共设置5处互通式立体交叉,其中枢纽互通式立体交叉2处(临县枢纽、离石枢纽),一般互通式立体交叉3处 (临县西互通、三交互通、枣林互通)。

图1 临县枢纽方案一示意图

图2 临县枢纽方案二示意图

(1)临县枢纽

临县枢纽位于临县北面的化林村附近,初步设计拟定二个方案。方案一:线形优美,技术指标采用合理,匝道最大纵坡3.95%;主交通流方向明确,转弯车流比较顺畅,相应交织少,通行能力高,安全性高。异性桥较少,桥墩高度较低,施工难度低。缺点是由于采用下穿方案,视野狭窄,视觉效果欠佳,填挖方量较大,造价较高。方案二:线形匀称,采用上跨方案视野开阔,视觉、景观较好,填挖方量较小。缺点是由于地形所限,设置异性桥数目过多;桥墩过高,采用现浇方式难以施工,总体规模较大,造价较高。最终确定方案一为推荐方案。

(2)临县西互通式立体交叉

临县西互通位于临县县城南面的赵家圪台村附近。该处地形较复杂,互通范围内发育三条较大的冲沟。互通两个方向交通量差异不大,考虑到拆迁和造价的不同,设计中进行两方案比选。方案一采用B型单喇叭方案,匝道上跨。该方案优点是平纵面指标较高,线型较为顺畅;环圈式匝道能很好适应地形,填挖方量较小;避开了山坡上的高压铁塔,减少了拆迁;造价较低。缺点是B型单喇叭方案,分流鼻至交叉处的识别视距难以保证,行车视线不好,有安全隐患。方案二采用A型单喇叭方案,匝道上跨。该方案视距效果要优于B型单喇叭方案,不存在视距上的安全隐患。缺点是由于环圈式匝道在主线东侧山包上通过,会拆迁到高压铁塔,费用昂贵。最终考虑拆迁和造价问题,选择方案一为推荐方案。

图3 临县西互通方案一示意图

图4 临县西互通方案二示意图

(3)三交互通式立体交叉

三交互通位于临县三交镇双塔村附近,主要服务于临县及三交镇附近的车辆上下高速公路。被交路为三南线(临碛路)。根据远景预测交通量、实际地形情况及工可意见,三交互通仍采用A型单喇叭方案,主线上跨,无比选方案。由于原来A匝道与临碛线接在双塔大桥处,接线位置和地形均不适合布设互通,初设阶段将互通位置进行微调。由于主线线位较高,环圈式匝道置于主线北面难以保证匝道展线长度,初设阶段将环圈式匝道调至主线南面;为减少互通占用农民好地,将环圈式匝道置于主线南面山坳处;主线南面A匝展线长度不够,如跨过湫水河接线将导致大面积拆迁,为了减少拆迁A匝道采用回头方式接在三南线上,C匝道为了展线需要及减少填挖方C匝分流点向前推进。本方案优点是平纵面指标较高,线形较为顺畅;环圈式匝道能很好的适应地形,整个互通范围拆迁量小。缺点是互通范围内噪音大,污染大,对双塔村农民影响较大。匝道上布设3座现浇桥,主线布设951m现浇砼连续箱梁+预应力砼连续箱梁桥,造价较高。

图5 三交互通方案二示意图

(4)枣林互通式立体交叉

枣林互通位于离石区枣林乡西侧,主要服务于枣林乡和碛口方向的车辆上下高速公路,使离石区西部山区联系紧密,有利于煤炭运输。根据远景预测交通量及实际地形情况,枣林互通共设置了3个方案,布设于2个不同位置,均采用单喇叭B型,均为匝道下穿主线。

方案一互通喇叭布在主线左侧,由于受地形条件限制,内环匝道半径取50m。A匝道从鑫瑞洗煤厂1处生产厂区穿过,影响了洗煤厂的生产,但匝道收费站及管理区布设条件较为便利。由于主线与被交路高差较大,D匝道纵坡较大,最大纵坡达4%。由于互通布设位置整体地势高,工程量大,A匝道最大挖深达72m。

图6 枣林互通方案一示意图

方案二互通喇叭布设在主线右侧,为避免匝道挖方过大,内环匝道半径取50m。互通匝道连接段,整体地势高,工程量较大,C匝道最大挖深达62m。由于主线与匝道收费站高差较大,最大高差46m,E匝道纵坡较大,最大纵坡达3.95%。与方案一不同处是避开了鑫瑞洗煤厂的生产厂区,对洗煤厂生产影响较小。

方案三按离石区政府要求将枣林互通后移设于石桥村,需将主线设在离碛公路西侧,互通设置上存在以下主要问题:互通匝道上需设置1座350m长的隧道;匝道收费站布设困难,存在250m长100m高的路基高边坡;互通与离碛公路的平交口全部位于桥上,互通有3处分合流点位于桥上,匝道上需设置小半径的现浇高桥 (半径65m、桥高43m),施工难度大;该互通需设置6座桥梁跨越离碛公路;受地形条件限制,无法布设劝返车道;互通在需拆迁石桥新村的房屋和1座建设中的小型洗煤厂。

综合各方面因素,最终方案二作为推荐方案。

图7 枣林互通方案二示意图

图8 枣林互通方案三示意图

(5)离石枢纽互通式立体交叉

离石枢纽位于柳林县李家湾乡,为实现本项目与离军高速公路的车辆转向而设置,受地形条件限制,主线与离军高速交叉处位于北川河、南川河和东川汇流的三川河,三川河两岸有公路2条(新旧G307)、铁路2条(太中银铁路和孝柳铁路)以及梁家会、下刘家山村居民房屋。初测阶段经实测离军高速公路标高,两项目交叉处高差为31.4m,因受环形匝道长度和匝道纵坡限制,故无法按工可方案通过设置全苜蓿叶互通来实现两项目的车辆转向。根据项目所处的地形、地物、路网、水网等实际情况,共布设了4个位置6个枢纽方案。

方案一、方案二:单喇叭A型+定向T型

方案一、二均是通过在K70+380处设置单喇叭A型互通(匝道上跨主线),在离军高速公路K1+580处设置定向T型互通(匝道上跨主线)实现车辆转向。方案一在连接匝道上设置深挖方,方案二在连接匝道上设置隧道。

两方案存在以下优缺点:①转向交通方向顺畅,两互通的连接匝道距离短,工程规模最小;匝道与两主线交叉处的高差约27m,平均纵坡为2.1%。缺点:方案一A匝道上存在1段400m的深挖方,最大挖深88m;方案二B、C、D三条匝道上设置隧道,隧道长度分别为370m、331m和303m;离军高速公路上受加减速车道加宽影响,需拆迁并新建1座天桥(结构为11+24+11m的连续刚构)。

方案三:变异B型单喇叭+定向T型

方案三与离军高速交叉位置和互通形式与方案一、二相同,在K69+450处设置变异B型单喇叭互通(匝道上跨主线),实现车辆转向。方案三优点:转向交通方向较顺畅,两互通的连接匝道长度2.2km;匝道与两主线交叉处的高差为60m,平均纵坡为2.7%;缺点:①方案三在匝道上设3条独立的隧道,长度均为600m。②离军高速公路上受加减速车道加宽影响,需拆迁并新建1座天桥(结构为11+24+11m的连续刚构)。③离军高速公路加宽段与太中银铁路交叉处匝道需设置桥梁通过。

方案四:单喇叭A型+定向T型

方案四与离军高速交叉位置和互通形式与方案一、二相同,在K69+620处设置变异单喇叭A型互通(匝道上跨主线),实现车辆转向。

图9 离石枢纽方案一示意图

图10 离石枢纽方案二示意图

图11 离石枢纽方案三示意图

图12 离石枢纽方案四示意图

图13 离石枢纽方案五示意图

图14 离石枢纽方案六示意图

方案四优点:①转向交通方向较顺畅,两互通的连接匝道长度1.8km;匝道与两主线交叉处的高差较小(55m),平均纵坡为3.0%。缺点是:①方案四在匝道上设3条独立的长度分别为700、750、450m的隧道,1座200m长的大桥。②离军高速公路上受加减速车道加宽影响,需拆迁并新建1座天桥(结构为11+24+11m的连续刚构)。③离军高速公路加宽段与太中银铁路交叉处匝道需设置桥梁通过。

方案五:变异单喇叭A型+定向T型

方案五是通过在K71+600处设置变异单喇叭A型互通(匝道下穿主线),在离军高速公路K4+130处设置定向T型互通(匝道下穿主线)实现车辆转向。两互通通过1.8km长的匝道连接(主要是在三川河边架设桥梁)。

方案五优点是:①利用离军高速公路现有跨线桥设置定向互通,施工对离军高速通行影响较小。②两互通的连接匝道长度1.8km,高差50m,平均纵坡2.7%。 缺点是:①多条匝道跨越三川河,对三川河的行洪有一定的影响。②三川河上匝道桥梁规模大(桥梁2.79km/4座);多为小半径高桥(桥梁30多米),施工难度很大。③需对旧G307部分路段进行改移。

方案六:单喇叭A型+定向T型

方案六是通过在K69+500处设置变异单喇叭A型互通(匝道上跨主线),在离军高速公路K4+130处设置定向T型互通(匝道下穿主线)实现车辆转向。两互通通过3km长的匝道连接。

方案六优点是:①利用离军高速公路现有跨线桥设置定向互通,施工对离军高速通行影响较小。②两互通相对独立,车辆容易识别。缺点是:①有1条匝道跨越三川河,对三川河的行洪有一定的影响。②两互通的连接匝道较长(3km),高差较大(130m),平均纵坡较大(4.3%)。③A型互通匝道存在深挖方边坡。④连接匝道需设桥梁跨越太中银铁路。⑤需对旧G307部分路段进行改移。⑥连接匝道上需修2座长度分别为550m长的隧道。

综合各方面因素,最终确定方案一为推荐方案。

4 总结

山区互通式立交,受地形、地物、施工难易度等影响,布设较为困难,需综合造价、占地、环境影响、施工难易度进行综合比选。本文介绍了临离高速五座互通枢纽的方案选型过程,希望能为以后山区互通、枢纽设计提供参考。

[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG D20-2017,公路路线设计规范[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2017.

[2]中国公路工程咨询集团有限公司.JTG/T D21-2014,公路立体交叉设计细则[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2014.

[3]交通部公路司.新理念公路设计指南[M].北京:人民交通出版社,2005.

[4]交通部公路司.降低造价公路设计指南[M].北京:人民交通出版社,2005.

[5]张飘,贺玉龙.互通式立交选型综合评价研究[J].公路,2002(3):61-65.

[6]张文博.阳江港互通式立交方案比选[J].交通科技,2016(6):153-155.

[7]闫涛.张石高速公路互通式立体交叉设计[J].黑龙江交通科技,2007(6):26-29.

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