某高速公路互通立交方案设计优化研究

付文高，李士东，曾银平

(1.广西新祥高速公路有限公司，广西 崇左 532200；2.福建省交通规划设计院有限公司，福建 福州 350004)

0 引言

当前我国的基础设施建设正处于跨越式快速发展时期，虽然高速公路的建设已经取得了重大进展，但互通立交的设计还存在一些环境保护和资源保护方面的问题[1-3]。对此，相关行业部门应当加大这方面的研究力度，最大限度地节约用地和保护环境，建设资源节约型、环境友好型公路，才能更好地促进交通事业的稳步发展。基于此，本文以岳圩枢纽互通为例，对其设计方案进行了优化和比选。

1 工程概况

岳圩枢纽互通位于靖西市同德乡新民村委百那屯西侧，为岳圩口岸联线公路与合那高速公路实现交通快速转换的节点。该互通主线设计速度为100 km/h，匝道设计速度为60 km/h，路基宽度采用11 m。该互通合那高速公路至岳圩口岸方向2027年远景设计日交通量为8 663辆/d，其中岳圩往崇左方向2027年远景设计日交通量为4 902辆/d，靖西往岳圩方向2027年远景设计日交通量为2 860辆/d；2046年远景设计日交通量为31 435辆/d，其中岳圩往崇左方向2046年远景设计日交通量为14 670辆/d，靖西往岳圩方向2046年远景设计日交通量为16 765辆/d。如图1所示。

图1 岳圩枢纽互通立交远景流量流向示意图 (辆/d，标准小客车)

2 工程难点及设计方案

2.1 本互通立交方案设计难点

岳圩枢纽互通场区属于沟谷地貌，场区内未见大型滑坡、泥石流和采空区等大型不良地质作用，主要设计难点为：(1)与既有合那高速公路相交处填方较低，地势较低，若采用下穿合那高速公路主线方案，容易造成匝道排水不畅，对合那高速公路的运营影响较大，不利于保通；(2)上跨主线桥跨需按双向八车道拓宽预留，需要调整桥跨现状以满足主线远期拓宽的需要，同时需要优化分合流匝道线位，预留扩建拼宽条件；(3)该场区属于峰丛沟谷地貌，多见植被分布，沟谷地带地形较为平坦，主要为基本农田及旱地，峰丛地带坡度陡，局部见悬崖，可见基岩出露，对主线影响范围大，导致项目占用基本农田较多；(4)起点东侧已有一处服务区和互通立交，起点西侧至靖西段多为山体，地形较复杂，不利于布置高速公路间的枢纽互通。

2.2 设计方案

初步设计阶段根据沿线城镇现状布局和路网规划，综合考虑远景车流量分布，提出方案1,即采用内交叉三岔T形互通式立交(主线上跨)，交叉桩号为AK0+000。如下页图2所示。方案1全方向匝道标准采用60 km/h的匝道标准，路基宽度采用11 m。A匝道为岳圩至靖西方向左转匝道，从C匝道左侧分离，上跨B匝道后再上跨合那高速公路，与合那高速公路采用单车道变速车道合流；B匝道为崇左至岳圩方向左转匝道，与合那高速公路采用单车道变速车道分流，上跨合那高速公路后再下穿A匝道与D匝道合流；C匝道为岳圩至崇左方向右转匝道，与A匝道分流后通过单车道变速车道与合那高速公路合流；D匝道为靖西至岳圩方向右转匝道，与合那高速公路通过单车道变速车道分流后与B匝道合流。

方案1互通区主要技术指标：主线最小半径Rmin=1 000 m，最大纵坡Imax=3.0%；匝道最小半径Rmin=230 m，最大纵坡Imax=3.998%，匝道长4 618.072 m；匝道桥长995 m/2座，桥型结构为钢箱梁和现浇混凝土连续箱梁。

图2 岳圩枢纽互通方案1平面图

该方案为初步设计方案，匝道布置简单明了，线型平顺，较好地利用了现有地形，但存在以下问题：

(1)A、B匝道桥上跨合那高速公路，与合那高速公路相交斜角较大，桥跨跨度较大，不利于桥梁的布置。

(2)土石方开挖较大，不利于施工安全，造价成本较高。

(3)占用基本农田较多，不利于生态环境的保护。

3 方案优化

在初步设计审查阶段，首先对初步设计方案进行深入研究，从设计参数、使用功能、造价以及用地等方面进行比对[4]，从而判断设计方案的合理性和适用性。在此基础上对初步设计方案存在的弊端进行细部优化设计，提出方案2，即采用外交叉三岔T形互通式立交，交叉桩号为AK0+000，如图3所示。方案2采用的匝道设计时速和路基宽度与方案1相同，C匝道和D匝道的布置形式与方案1也大致一样；与方案1不同的是，A匝道从C匝道右侧分离，先上跨C匝道后再上跨合那高速公路，最后下穿B匝道后与合那高速公路采用单车道变速车道合流；B匝道先上跨A匝道后再上跨合那高速公路，最后与D匝道合流。

方案2互通区主要技术指标：主线最小半径Rmin=1 500 m，最大纵坡Imax=3.0%；匝道最小半径Rmin=175 m，最大纵坡Imax=3.813%，匝道长4 010.08 m；匝道桥长1 015 m/2座，桥型结构为钢箱梁和现浇混凝土连续箱梁。

图3 岳圩枢纽互通方案2平面图

4 方案比选

4.1 方案1

方案1采用内交叉三岔T形，匝道设计车速为60 km/h，最小平曲线半径为230 m，最大纵坡为3.998%，交叉桩号为K0+000，共设匝道4条，均为单向双车道，路基宽度为11 m，全长为4 618.07 m，匝道路基挖方为221 906 m3，填方为662 849 m3；互通区共设置两座匝道桥，总长1 010.5 m，采用现浇箱梁和钢箱梁；互通共设置涵洞6道、通道3道；共计占用基本农田113 313.33 m2，总造价约2亿元。

4.2 方案2

方案2采用外交叉三岔T形，匝道设计车速为60 km/h，最小平曲线半径为175 m，最大纵坡为3.813%，交叉桩号为K0+000，共设匝道4条，均为单向双车道，路基宽度为11 m，全长为4 010.08 m，匝道路基挖方为157 448 m3，填方为392 550 m3；互通区共设置两座匝道桥，总长1 031.5 m，采用现浇箱梁和钢箱梁；互通共设置涵洞8道、通道2道；共计占用基本农田96 853.33 m2，总造价约1.8亿元。

4.3 设计方案比较(下页表1)

两个方案的互通位置相同，匝道采用标准也相同，只需进行互通形式的比较，方案1采用内交叉三岔T形，方案2采用外交叉三岔T形，方案1与方案2的线形指标大致一样。方案1与方案2的匝道A和匝道B都设置匝道桥，方案2的匝道桥较方案1的长20 m。此外，既有合那高速公路往靖西方向右侧存在高边坡，方案1的A匝道的合流车道占用既有高速公路高边坡，土石方开挖较大，不利于既有合那高速公路车辆保通，也容易引发事故；方案2采用外交叉三岔T形，将A匝道的合流车道往那坡方向疏导，避开合那高速公路既有高边坡，可以较好地解决方案1存在的问题。

表1 岳圩枢纽互通设计方案比较表

为了兼顾地方发展的需求且能最大限度地发挥本项目交通大通道的作用，使互通的总体布局符合整个路网的交通服务功能要求，力求选型美观大方，需要根据交通量合理确定各匝道的设计标准，灵活运用设计指标，既能满足服务功能，又能有效控制立交规模，减少工程量及占地[6]。因此从集约用地、工程造价以及周边环境影响等角度分析，综合比选推荐方案2。

5 结语

目前国内互通立交设计在能正确把握设计要素，合理选择互通立交方案，准确应用技术指标，设计时在保证行车安全和服务水平、降低工程投资、提升公路景观等方面有了深入的探索和研究，但在节约土地资源方面或多或少存在一些问题。因此在设计阶段有必要加强这方面的研究，尤其是对基本农田和环境的保护，对此还需要广大的工程设计人员不断地进行探索和努力。