丹东至阜新高速公路石桥子互通式立交改造工程方案确定方法

徐海楠

(辽宁省公路勘测设计公司 沈阳市 110006)

丹东至阜新高速公路作为本溪经济技术开发区主要交通干道，是其通往沈阳、本溪及其他省市的主要通道。丹阜高速公路石桥子南站、石桥子北站就位于本溪经济技术开发区东侧，是开发区上下高速的出入口。随着开发区的快速发展，运输车辆逐渐增多，导致利用丹阜高速公路石桥子南、北站上下高速公路的交通量迅猛增加。原有的丹东至阜新高速公路石桥子互通式立交分为南、北两个收费站，驾驶员上下高速容易产生误行，车辆进站后发现误行再调头行驶，极易产生交通事故，因此对石桥子互通式立交进行改造已势在必行。

1 项目概况

石桥子互通采用单喇叭型互通立交，经交通量预测，至预测期末2033年，本溪至石桥子方向预测交通量为4161辆/日，石桥子至沈阳方向预测交通量为1066辆/日，考虑互通区匝道主流方向行车顺畅，本项目拟采用A型单喇叭互通。主线丹阜高速公路桩号范围为ZXK178+745～ZXK181+300，互通范围内主线丹阜高速公路全长2555m，按双向8车道设计，设计速度采用100km/h，路面宽39.5m，路基宽41m，土路肩0.75m。收费站为4进7出形式，与国道丹霍线(G304)相接。互通区内共设置八条匝道，匝道设计标准采用单向单车道、双车道，对向双车道三种断面形式，设计速度采用30km/h。预测期末年，D匝道远景预测交通量为523辆/h，匝道长度为582.470m，按标准采用双车道断面，路面宽度9m，路基宽10.5m，A匝道采用对向双车道标准，路面宽14m，路基宽15.5m；B、C、E、F、G、H匝道交通量较小，采用单车道标准，路面宽度7m。其中F、G、H匝道为服务区进出口匝道，E匝道兼顾石桥子南服务区进口匝道，本项目匝道全长4122m。

本项目共设置5道涵洞，其中主线设置2道，匝道设置3道。

共设置2座分离式立体交叉和5座通道桥。

(1)分离式立体交叉

主线：70.96m/1座(主线上跨A匝道)，1-30m预应力混凝土箱梁，重力式台，浅基础；

匝道：126m/1座，F匝道上跨A、D匝道，4-30m预应力混凝土箱梁，柱式墩、肋板台，浅基础。

(2)通道桥

133.53m/5座，钢筋混凝土预制、现浇拱圈，钢筋混凝土现浇板，重力式墩台、薄壁台，浅基础。

石桥子互通为单喇叭A型，其具体交通流向为：石桥子—丹东方向(D匝道)；石桥子—沈阳方向(A、B匝道)；丹东—石桥子方向(C、A匝道)；沈阳—石桥子方向(E匝道)；另外可通过E、F匝道进出石桥子南服务区，通过G、H匝道进出北服务区。见图1。

图1 石桥子互通式立交方案平面图

2 交通量预测

交通量预测是一个综合性和区域性的问题，同时也是一个相对较复杂的问题。经济的发展带动交通需求的增长，交通运输条件的改善又促进经济的发展，此两者的互动关系表现为交通量的发展与所在地区社会经济状况的相关性。因此，在预测交通量时，应该建立交通量与地区经济之间的相关关系，判断出经济增长对交通增长率的影响程度。因此本项目的交通量预测，采用定量与定性相结合的分析方法。

本项目预计建设期为两年，2012年开工建设，至2013年末竣工。根据中华人民共和国交通运输部发布的《公路工程技术标准》[1](JTG B01-2014)规定，高速公路远景交通量预测年限为通车后20年，所以本项目预测的特征年为2013年、2018年、2023年、2028年、2033年，交通量预测结果见表1。

表1 石桥子互通交通量预测结果(单位：小客车辆/日)

根据交通量预测的结果和石桥子互通式立交线形，本项目匝道采用单车道8.5m设计标准、双车道10.5m标准及15.5m宽对向分割式双车道标准。

3 建设方案确定

3.1 关于互通位置选择相关问题

3.1.1原互通概况

丹东至阜新高速公路石桥子互通式立交位于本溪经济技术开发区东侧，分为南北两个收费站，并将石桥子南北服务区包含在互通区内，两收费站间主线距离约700m，收费站均与国道304相接。原互通现阶段存在如下安全隐患：

(1)由于原有互通区结构复杂，分为南北两个收费站入口，走向不够明确，且互通区将南、北服务区包含在内，易误导驾驶员造成掉头误行等情况，对于行车安全极为不利。

(2)进入南服务区的车辆驶入高速公路丹东方向时，左转进入原E、F匝道的平交口转弯半径较小，导致多数大型车辆需碾压路缘石才能上行至高速公路，且原有F匝道半径过小、纵坡较大，局部纵坡达到了7.4%。对行车安全造成极大威胁，经常出现爆胎等车辆损坏，导致交通堵塞等现象。

(3)从丹东方向驶入北服务区的减速车道长度为80m不满足要求，造成车辆进入北服务区时，车速过快，易发生交通事故。

(4)原收费站规模与日益增长的交通量不适应。

3.1.2互通位置的选定

与丹东至阜新高速公路石桥子互通立交相邻的互通立交分别为边牛互通(沈阳方向4.4km)和响山互通(丹东方向5.3km)，其中边牛互通收费站与小小线相接，响山互通收费站与国道304相接。石桥子互通与边牛互通区间内，G304与丹阜高速并行，没有布设互通的条件；石桥子互通与响山互通之间由于G304远离丹阜高速，无法合理布设和控制A匝道的接线位置及长度，仅有县道张石线与高速公路距离较为适合，且与G304相接。张石线接线位置高程与主线交叉位置高差较大，考虑A匝道下穿主线，导致D匝道与主线高差较大，需增长D匝道展线长度与主线相接。但D匝道大桩号方向主线平曲线半径为800m，纵坡为3.8%，即使增长D匝道长度，D匝道与主线汇流处无法满足互通区平纵指标要求，所以在此处无法布置互通式立交，仅考虑利用原石桥子互通进行改造。

考虑到原石桥子北互通周围建筑物较多，地势起伏较大，并且丹霍线距高速公路垂直距离只有150m，在此范围内还要设置收费站，互通布线空间不足。而石桥子南互通南侧建筑物较少，地势起伏较小，丹霍线与高速公路距离约为750m，有条件布设互通立交，因此本项目互通选择在原石桥子南互通位置处。另外，由于本项目是在原互通立交的基础上进行改建，因此也考虑尽量利用原互通，减少占地，减少工程量，从而降低工程造价。

3.2 关于主线纵断面指标相关问题

丹阜高速公路在本项目区域内设计速度为100km/h，按规范相关规定，在互通区内主线设计速度为100km/h，主线最大纵坡应按2%控制[2]。在方案论证初期，经查阅丹阜高速公路设计文件，项目区段内最大设计纵坡为2%，满足布设互通要求。但在现场勘测，对丹阜高速公路恢复中线过程中，发现由于施工误差原因，实际最大纵坡为2.274%,超出规范值0.274%。丹阜高速公路现为对向四车道，路面宽23m，路基宽24.5m，本项目拟将丹阜高速公路扩建为对向八车道，路面宽39.5m，路基宽41m。经调查了解，丹阜高速公路于去年在项目区域内进行了大修，对原路面进行盖被处理，路面现状结构良好。本次设计在保证质量的前提下，为降低工程造价，原高速公路路面利用，采取两侧对称加宽，保持原最大纵坡2.274%不变。

3.3 关于匝道相关问题

3.3.1匝道概况

(1)A匝道：全长650.429m，A匝道起点位于原石桥子南互通A匝道收费站处；匝道起点处高程为122.92m，而此段丹阜高速路面高程均大于143m，高差较大，故新建1-30m公公分离式一座，采用A匝道下穿丹阜高速方案。交叉桩号ZXK179+798.5，交角125°。A匝道最小平曲线半径85m。在纵断面设计中，收费站位置采用1.5%的纵坡(160m范围内)，为了避免从丹东驶向石桥子方向的A匝道出现长陡坡，造成车辆车速过快冲撞收费站的情况发生，A匝道下穿高速至进入收费站前平面线形为直线，且进入收费站前210m纵坡为2.4%，其后再接4%的纵坡。最大挖深为23m。

(2)B匝道：全长370.511m，平曲线最小半径55m。最大纵坡4%，最大挖深12.7m。

(3)C匝道：全长463.382m，平曲线最小半径100m。最大纵坡3.049%，最大挖深3.5m。

(4)D匝道：全长898.577m，D匝道由于地形高差大，爬坡困难，为减小纵坡，在过收费站后即与A匝道分开；为减小占地，沿A匝道并行一段距离后再沿山势向丹阜高速靠拢后汇入丹阜高速。D匝道最小平曲线半径150m。最大纵坡3.95%，最大挖深25.8m。由于D匝道与F匝道并行段高差较大，现控制D匝道挖方坡顶与F匝道并行段路基边缘最小距离4.5m左右。

(5)E匝道：全长708.861m，对原南服务区沈阳至石桥子出口方向匝道稍加改造后利用，作为改建互通的E匝道。改建后E匝道最小半径为50m，改善原有30m半径；最大纵坡3.95%，在D匝道与A匝道汇流前保证110m2.5%的缓坡段，汇流处纵坡为0.887%，改善了原4.5%的汇流纵坡。

(6)F匝道：全长469.753m，从南服务区驶入丹阜高速公路丹东方向的F匝道改建后最小平曲线半径为400m，改善原有的30m半径。最大纵坡控制在3.303%，大大改善了原7.4%的纵坡。

(7)G、H匝道：G匝道全长298.069m，H匝道全长262.775m。原北服务区的加减速车道均按设计速度100km/h标准调整，保证行车安全。

3.3.2E、A匝道利用改造问题

本项目E匝道利用原丹阜高速公路石桥子南互通出口匝道进行改造，改善其平、纵面线形指标，保证行车安全。由于利用原有匝道进行改造，所以占地、土石方量减少，有效地降低了工程费用。

本项目A匝道没有利用原互通入口匝道方向布线，而向南偏了12°，这样就没有充分利用原匝道进行改造，主要考虑以下两方面的因素：

(1)A匝道起点处与高速公路交叉处高差较大，约达到20m，为进一步降缓纵坡，只能延长爬坡距离，因此A匝道偏离原匝道向南，可争取更长的爬坡距离，减小纵坡。

(2)原互通北侧的石桥子南服务区进入高公路匝道线形指标较低，最大纵坡达到了7.4%，通过A匝道南移，可为F匝道(服务区进入高速公路丹东方向)争取更多的布线空间，F匝道最小平曲线半径为50m，改善原有的30m半径。最大纵坡控制在3.989%，大大改善了原7.4%的纵坡。

3.4 最终方案的确定

综上所述，本项目是在综合互通位置的选择、主线指标的利用及匝道利用情况的基础上，合理利用互通所在空间，通过合理布设匝道，满足各匝道平、纵指标要求，最终确定合理建设方案。

4 结语

高速公路互通式立交改造工程方案的确定，既要考虑互通位置的合理性，也要兼顾主线指标需满足现行规范的要求，而且可以通过合理地利用既有互通部分匝道进行改造等方式，从工程用地和工程经济方面，来保障项目的可行性和合理性。优秀的方案不仅能够节约投资，而且能够实现价值最大化。