山区坡地立体交通设计——以羊永立交为例

王 超

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西 西安 710000）

0 引言

山区坡地受地形、地貌、地质等影响，其立体交通设计较为复杂[1]。由于地形通道狭窄、地形高程大、地质条件复杂等因素的制约，公路设计存在立体交通的设计复杂、固定设施选址困难等问题[2]。同时山区坡地的公路建设，还需要考虑泥石流、崩塌、滑坡、错落等地质发育状况，增加了设计难度[3]。为了减少不良地质的影响，切实保障山区坡地立交工程设计的可行性和经济性，首先需要优化施工图立交方案，其次，需要从平面线形、纵断面、横断面、收费站及平交口等方面设计山区坡地立体交通方案。这一设计方案，有助于优化立交布设线形其指标，减小工程规模，提高山区坡地立交工程建设的安全性与稳定性。

1 工程概述

甘肃省羊永镇地处山谷地带，地势西北高、东南低，地形起伏较大，地质条件较为复杂[4]。羊永互通式立交在羊永隧道与白崖山隧道之间布设，该立交区地形受限因素较多，主线在坡面布设，与被交路间距较小，基本平行[5]。羊永互通式立交的工程规模如表1所示。

表1 羊永立交工程规模

羊永互通式立交中心桩号为K71+000，与C匝道交叉角度为38°2'54"，交叉桩号：YK71+133.966=BK0+361.174，与B匝道交叉角度为51°38'37"，交叉桩号：YK71+133.966= BK0+361.174，采用Y型分离型互通方案，主线上跨匝道。起点桩号：K69+985，终点桩号：K71+910。前距新城互通式立交17.375 km，后距临潭互通式立交14.535 km。被交道路为卓尼连接线，一级公路，设计速度为80 km/h，路基宽为22.5 m。S306线，二级公路，设计速度为40 km/h，路基宽为10 m。

羊永互通式立交项目地形复杂，被交道路差异较大，涵洞多，线路长，需要在方案设计中充分优化。

2 施工图立交方案优化

施工图立交方案主要从优化平纵设计、收费站下移设计、调整主匝道等方面改进设计[6]。

2.1 优化平纵设计

施工图阶段，依照因地制宜、造价合适且安全舒适的原则，根据羊永镇地形条件，依据各项技术指标对主线平纵进行了优化设计，同时增设震荡减速标线，增强运营阶段安全性和可靠性。主线半径调整至R=1 100 m，增大主线与北侧山体间距；调整B匝道与主线交叉角度，压缩与主线间距；优化S306平纵面指标；优化改路平面，远离“它哇1号滑坡”[7]。

2.2 收费站下移设计

互通区存在“它哇1号滑坡、古堆山2号滑坡、拉布滩1号滑塌、拉布滩2号滑塌”等多处不良地质路段，地质条件较差；主线沿坡面布设，基本与S306平行，与S306平均间距约80 m，平均高差约15 m，既有S306在该段最大纵坡为5.7%，互通及平交口布设条件较为有限。

施工图阶段将收费站下移1.6 km，布设于羊永乡西侧河滩地上，在收费站外，增设L1匝道连接卓尼连接线与S306；将原S306改移紧贴卓尼连接线布设，减少不良地质的影响。

2.3 调整主匝道

初设L匝道采用双向双车道匝道，匝道长为100 m，路基宽为19.5 m，收费站布设于A匝道与L匝道之间。施工图阶段将收费站下移，布设于羊永乡西侧河滩地上，L匝道增长为1.72 km，维持原匝道宽度19.5 m设计，收费站外采用卓尼连接线标准断面22.5 m。根据初步方案对羊永互通式立交进行优化，初步方案与施工图设计方案对比如图1所示。

图1 羊永互通式立交方案

图中虚线部分为羊永互通式立交工程初步设计方案，实线部分为对比优化后各个桩段施工图设计方案，此方案进一步优化了公交布设线性及其指标，减少了工程规模，且该方案安全指标最高，后期运营安全，可减少交通事故的发生。

3 山区坡地立体交通设计方案

山区坡地立体交通方案主要从平面线形、纵断面、横断面、收费站及平交口等方面设计，在充分考虑了不良地质影响的基础上，合理设计了山区坡地立交方案，确保山区坡地立交工程建设的安全性与稳定性[8]。

3.1 平面设计

3.1.1 平面线形设计

山区坡地工程平面线形优化设计应基于平面几何约束条件，依循地形、地貌及周遭环境，合理地设计平曲线和竖曲线。羊永公路地处多变的山地之上，平面线形大多选取圆曲线，进而维持交通设计的安全性与美观性。立交区前后主线设计速度为80 km/h，路基宽度为25.5 m。互通主体位于R-1 400 m+直线段，主线设计长度为1 920 m。互通内各匝道设计速度采用40～60 km/h。被交路为卓尼连接线，设计速度80 km/h，路基宽22.5 m；S306设计速度40 km/h，路基宽10 m。卓尼连接线为新建公路，S306平面线位尽量拟合旧路线位。

匝道出入口设计中，匝道加、减速车道均采用单向单车道出入口标准，变速车道按直接式和平行式两种形式设计。A匝道加速车道采用平行式，长度为200 m，渐变段长度70 m；B匝道加速车道采用平行式，长度为200 m，渐变段长度70 m；C匝道减速车道采用直接式，长度为127.683 m，渐变段长度80 m；D匝道减速车道采用直接式，长度为129.839 m，渐变段长度80 m。

3.1.2 收费站及平交口平面设计

该立交方案设匝道收费站一处。收费站与匝道之间宽度过渡采用路面边线线位控制，渐变率小于1/5。在收费站外增设L1匝道，连接卓尼连接线与S306。L1匝道与卓尼连接线、S306间的平交口平面设计见表2。

表2 平交口平面设计

3.2 纵断面设计

互通式立交的纵断面需要选取合理的纵坡值，匝道纵坡的坡度应尽量平缓，避免坡度起伏过大影响车辆的行驶安全，确保顺利实现交通转向和克服高差。如地形限制必须采用纵坡极限值，则需设置减速带等减速措施。立交区内主线最小凹型竖曲线半径R-12 000 m，最小凸型竖曲线半径R-14 000 m，最大纵坡2.5%。被交路卓尼连接线平交口范围纵坡0.35%，S306平交口范围纵坡1.4%。该方案在施工时应注意主线与匝道、匝道与匝道包围区域内的填土压实和坡面修整。

3.3 横断面设计

山区坡地横断面设计依照前瞻性、协调性、经济性、功能性原则。不仅要确保短期内公路的服务功能，还要确保为后期公路改造工程留足空间，加强与其他山区公路的衔接，充分评估现有横断面，根据论证和设计规划的前提，设计最佳方案，满足山区立交公路的服务功能。

该项目根据羊永镇地区岩体结构、产状、抗风性能管理等工程地质因素以及水文地质条件，综合拟定合理的断面形式，采用工程地质类比法确定路堑边坡坡率。同时为稳定路堤和路堑边坡和减少土石方工程量，要广泛应用不同类型的挡土墙，在挡土墙高≤10 m时，采用浆砌片石砌筑；在挡土墙高＜5 m时，采用重力式挡土墙；若墙高≥5 m时，在地基条件良好的地区采用衡重式挡土墙。

以羊永立交工程为例，被交路卓尼连接线、L1匝道、S306线路路基标准横断面设计如表3所示。

表3 各线路路基标准横断面设计

依照《公路工程技术标准》（JTGB01—2014），该项目主线按照双向四车道修建，主线设计车速80 km/h，匝道设计车速40 km/h。路基采用整体式横断面，路基宽25.5 m，单向行车道宽2×3.75 m，中间带宽度3.00 m，硬路肩宽3 m，土路肩宽0.75 m，山体岩石承载力分别满足200 kPa和300 kPa。而立交匝道断面设计中，要依据交通量把握每个层面的公路方向，保证立体交叉主干线坡度能够平稳顺延到各个层面。

4 结语

山区坡地立体交通是路网系统中的重要组成节点，山区地形复杂，选用常规形式难以布设，公路互通立交的设计对复杂地区交通及经济发展具有重要意义。该文结合羊永立交实例，根据实地的交通量、地形特征、水文特征、岩土特征等进行交通设计，对羊永互通式立交初步方案进行优化设计，制定山区坡地立体交通设计方案，综合设计地区平面、纵断面以及横断面。这一方案综合技术、经济、社会合理分析，做到技术指标合规、工程规模适宜、工程经济合理、占地集约节约，以期为优化山区坡地立交工程设计提供初步参考。