张家界西枢纽互通方案设计与分析

宋智

(湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410000)

张家界西枢纽互通位于湖南省桑植至张家界高速公路终点，主要为桑张(桑植—张家界)与张花(张家界—花垣)高速公路的交通转换提供服务。其中桑植往返张家界为主流交通方向，交通量为1 369 pcu/h；桑植往返花垣方向为次要交通方向，交通量为230 pcu/h。

1 互通接入点论证

根据互通被交道张花高速公路的纵坡条件和沿线地形条件，在方案研究阶段对桑张高速公路接入点进行多方案论证，对应于各接入位置的线位分别为工可线位、K线位、B线位(见图1)。

图1 互通接入点位置的线位示意图

(1)工可线位。叉心位置为张花高速公路K17+200左右，设置在该位置存在以下缺点：1)张花高速公路K17+240—640段纵坡为5.0%，超过规范中在设计速度为80 km/h的主线上设置互通时主线纵坡极限值不得大于4.0%的规定。2)张花高速公路K16+588处设有茅溪河大桥(36×30 m连续T梁)，如互通接入点设于此，则桑植往返张家界方向匝道全部侵入茅溪河特大桥，大桥需加宽，造价高，施工难度大。

(2)B2线位。由于交通量的需要，桑植往返张家界方向设置为双车道。根据双车道出入张花高速公路设置辅助车道及渐变段的距离要求，以辅助车道及渐变段不侵入茅溪河大桥进行控制，得到距离张家界方向最近的接入点为张花高速公路K18+590。互通接入点设于此存在如下缺点：1)张花高速公路K17+940—K18+440段纵坡为5.0%，超过规范中在设计速度为80 km/h的主线上设置互通时主线纵坡极限值不得大于4.0%的规定。2)张花高速公路K18+000—K19+300段靠近茅溪河，该段范围内茅溪河两岸河岸较陡，落差将近100 m，若将互通接入点设于此，则桑张高速公路跨越茅溪河处桥梁墩高太大，且从桑张高速公路上分、合流的匝道需跨越茅溪河形成高墩，互通范围内桥梁数量增加，造价升高，施工难度大。

(3)K线位。避开张花高速公路纵坡过大的路段及茅溪河的影响，得到互通范围内主线纵坡条件满足规范要求且距离张家界方向最近的接入点为张花高速公路K19+750—900。该位置为较适宜的接入点位置，理由如下：1)互通接入点以东往张家界方向张花高速公路在K19+000—650范围内纵坡平缓，只有0.5%，有利于互通主流方向匝道进出张花高速公路，匝道纵坡条件较好。2)互通主体范围内地形地貌较简单，房屋等建筑少，拆迁成本低。

综上，工可线位的接入点存在主线纵坡不满足规范要求且需加宽茅溪河特大桥等缺点；B2线位的接入点存在主线纵坡不满足规范要求且互通范围内桥梁数量多、局部桥墩较高等缺点；K线位的接入点能较好地解决工可线位及B2线位接入点存在的缺点。因此，确定将互通接入点设在K线位终点。

2 互通方案比较

根据交通量需要，桑植往返张家界方向匝道设为单向双车道匝道，设计速度为60 km/h，路基宽度为10.5 m；桑植往返花垣方向匝道设为单向单车道匝道，设计速度为40 km/h，路基宽度为8.5 m。设计3种互通方案进行比选。

(1)方案一：叉心桩号为张花高速公路K19+784.483，互通形式为A形单喇叭，桑张高速公路上跨张花高速公路(见图2)。互通范围内主线技术指标满足规范要求，竖曲线满足视距要求，通视状况良好；互通内环半径50 m，匝道最大纵坡3.68%。E匝道拉长布置在远离张花高速公路的山体上，虽然一定程度上增加了用地数量，但由于避开了山谷间的低洼地带，使其免于布置匝道桥。该方案工程量适中。缺陷是D匝道分流端的辅助车道和渐变段进入茅溪河畔张花高速公路上的挡土墙，造成施工和改造困难。总建安费4 565万元。

图2 互通方案一

(2)方案二：叉心桩号为张花高速公路K19+760.232，互通形式为变形单喇叭，桑张高速公路上跨张花高速公路(见图3)。互通范围内主线技术指标满足规范要求，竖曲线满足视距要求，通视状况良好；互通内环半径50 m，匝道最大纵坡4.0%。E匝道采用70 m半径上跨张花高速公路后掉头合流进入张花高速公路。该方案的缺陷是匝道分流端的辅助车道和渐变段进入茅溪河畔张花高速公路上的挡土墙，造成施工和改造困难；土石方数量和跨线桥数量较大；E匝道走向与行驶预期不符，易引起误判。总建安费61 330万元。

图3 互通方案二

(3)方案三：叉心桩号为K19+888.935，互通形式为A行单喇叭，利用张花高速公路上的桥梁，桑张高速公路下穿张花高速公路。互通范围内主线技术指标满足规范要求，竖曲线满足视距要求，通视状况良好；互通内环半径为50 m，匝道最大纵坡为4.0%。布设线位时避让了西南象限房屋密集地带。该方案完全避免了对张花高速公路挡土墙的影响，平纵指标高，工程量最小，无新建桥梁。总建安费3 480万元。

图4 互通方案三

(4)3种方案的工程量比较见表1。综合分析，推荐采用方案三。

表1 3种互通方案的工程量比较

3 结语

如何正确把握互通式立交设计要素，合理选定互通式立交位置，正确选择立交形式，准确应用各项技术指标，对保证互通立交具有完善的交通功能、较高的服务水平、行车安全舒适、工程造价低、占用土地少和拆迁建筑物少等至关重要。经过张家界西枢纽互通的位置论证和方案设计，体会如下：1)互通式立交必须保持交通功能和建设规模协调统一，满足高速公路交通需要。2)互通的位置确定及形式选择对局部路段的路线走向及造价影响非常大。3)根据交通量，在满足功能需要的条件下，立交方案不宜采用高大、多层桥梁结构，尽量采用行驶简单、造价较低的互通方案。4)选择互通位置时，尽量选择从既有桥梁下通过，既节约用地，又节约造价。