山区高速公路选线及共走廊路段枢纽互通方案研究

摘要：文章以凤岭北路东延高速公路（南宁东高环至黎塘段）陈平镇南过境段枢纽互通为例，研究复杂山区中多限制因素影响下的枢纽互通立交形式，探讨走廊带比选及互通立交联动设计关键要素，对高速公路共走廊段路线进行分析，提出复杂山区高速公路共走廊路段枢纽互通立交方案，为类似条件高速公路走廊带比选和新增枢纽互通立交设计提供新思路。

关键词：复杂地形；山区公路；共走廊；枢纽互通

U412.32A060203

0 引言

近年来，我国中西部地区高速公路快速发展，综合立体交通网络日趋完善，由于中西部地区多属山岭重丘区，高速公路建设逐渐向山区延伸，越来越多的高速公路需在复杂山区条件下与其他道路完成交叉互通。山区的地形、地质、地物条件复杂，限制条件和影响因素众多，为高速公路线路布设、互通立交设计带来较大难度。本文结合实际案例，针对复杂山区狭长走廊道内互通立交空间布局设计进行分析与研究，并为设计人员提出一种新的公路选线和互通立交设计思路［1］。

1 走廊道比选及互通立交设计要素分析

走廊道比选及互通立交设计有综合性强、涉及面广、影响因素多等特点，特别是在复杂山区限制因素多的路段，为了保证设计满足实际需求，确保高速公路具备服务功能与枢纽功能，在山区狭长的走廊带内布设适宜的互通可谓十分困难。局部走廊带比选需要从较宏观的视角对方案进行比较分析，而复杂功能性立交的适应性较低，在确定整体形式后，局部方案往往需要大量、反复地调试和修正，因此当两者独立分析或未经过联动设计时，设计过程中易遗漏有价值的方案。为了保证整体设计水平，走廊道比选及互通立交联动设计要素应主要包含5个方面。

1.1 自然环境条件

对于复杂山区路段地形起伏大、沟壑纵横、平面展线位置狭窄、平纵配合困难，不良地质现象（滑坡、泥石流、崩塌、岩溶等）较多，河流曲折迂回跨河换岸困难，地形、地质与水文等自然环境条件将直接影响整体工程的造价，而合理地利用地势，可有效地降低工程量和造价，减少对自然环境的破坏［2］。

1.2 交通环境条件

在互通立交方案设计中，道路交通条件是确定互通立交空间形式的最基础要素，主道路交通方向直接明确了各方向互通匝道的基本指标，是互通立交设计布局中重要的设计依据和基础。通过准确预测及分析互通立交各个方向交通量及增长趋势，在满足当地的交通运输需求的前提下，侧重主交通方向互通匝道设计，可以有效降低整体匝道规模，以确保互通选型更加合理［3］。

1.3 桥隧比及工程造价

在走廊带比选及互通立交设计中，桥隧比是影响和制约路线方案的关键，大型桥梁及长隧道会大幅增加工程造价和建造难度。对于中西部地区的公路建设，其选线应遵循经济性原则，应充分考虑大型桥梁和长隧道设计，着重考虑施工难易程度、工程经济性和后期运营维护成本等问题，在保证项目安全性和功能性的前提下，宜优先服从于大桥和隧道布设，合理控制项目工程造价［4-5］。

1.4 路线交叉及限制因素

互通立交设计要满足实际需求，需要在至少两条道路相交区域中展开互通设计，充分考虑用地指标、施工难易程度、对既有道路干扰度等各类限制因素，结合拟建或原有高速公路的结构特征选择恰当的连通方式，以保证车辆方向转换便利性，确保高速公路具备服务功能与枢纽功能。

1.5 技术指标符合性

在互通立交的设计中，主线、互通匝道的平纵设计必须遵守《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）、《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）和《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21-2014）等交通标准、规范的要求，合理确定各项参数，还应充分考虑互通间距，互通与隧道、大桥等构筑物以及服务区、停车区、收费站等设施的位置关系，互通与主线的关系、互通出口一致性等技术指标满足规范要求［6-8］。

2 工程案例分析

2.1 工程简介及方案研究

凤岭北路东延高速公路（南宁东高环至黎塘段）呈东西走向，是南宁的射线高速公路，其功能主要是为分流G72泉南高速公路（东外环高速公路—六景段）的对外交通压力；桂林至钦州港高速公路（六景至宾阳段）呈南北走向，是广西纵向的重要出海通道。

凤岭北路东延高速公路在陈平镇南面与六宾高速公路相交，设置陈平南枢纽互通解决交通转向问题。该交叉位置处地形高差大，总体地势为东南侧较高，东北侧次之，西侧为伶俐江，伶俐江两侧地形高差大（见图1）。交叉位置往大桩号方向约1 km为三状岭隧道。陈平镇南过境段方案主要控制因素就是陈平南枢纽互通和三状岭隧道。针对陈平南枢纽互通，需考虑的影响因素及方案布设思路如下。

互通需考虑以下因素：

（1）互通主线出口与隧道的净距≥700 m，互通主线入口与隧道的净距≥125 m。

（2）高差较大，尽可能降低墩高。

（3）匝道布设尽可能与伶俐江大角度交叉。

（4）控制东南侧的边坡高度。

（5）六宾高速公路主线部分指标不满足设置互通的要求，设置互通匝道需避开3%纵坡以及凸性竖曲线R=20 000 m。

互通布设思路如下：

（1）各方向转向交通量差异较大，其中南宁—宾阳为主方向（10 006 pcu/d），柳州—宾阳方向（1 729 pcu/d），南宁—伶俐方向（5 082 pcu/d）交通量最小。根据转向交通量可采用对角双环式苜蓿叶型、T型枢纽+喇叭等形式。

（2）三状岭隧道左线洞口桩号为ZK29+110，柳州—宾阳、柳州—伶俐的匝道起点宜设置在ZK28+430往小桩号方向，因此柳州—宾阳需设计成迂回转向，或者采用T型枢纽+喇叭。

（3）六宾高速公路3%纵坡处，考虑竖曲线后，实际纵坡为2%的路段为K15+450往大桩号方向，互通匝道不能超过六宾高速公路K15+450位置处。

（4）K16+420处竖曲线半径为R=20 000 m，匝道出入口及加减速车道不能设置在此处。

（5）本项目与六宾高速公路交叉角度约56°，且K16+310深水1号大桥桥墩错位设置，本项目无法下穿六宾高速公路，上跨较为合适。

根据以上影响互通布设的因素，提出两个枢纽互通方案。

2.2 方案一

T型枢纽+喇叭方案。考虑避开3%纵坡、凸性竖曲线R=20 000 m两处不满足互通指标区域，与六宾高速公路相接的T型枢纽设在北侧的深水村附近，匝道上跨六宾高速公路；与本项目相接一侧为满足互通出口与隧道口的净距要求，设置在交叉点小桩号一侧，尽可能避开地势低区域，采用A型单喇叭方案，匝道下穿主线。T型枢纽和喇叭之间的连接线根据地形布设（见图2）。

互通范围内主线平面最小圆曲线半径为1 850 m，最大纵坡1.50%，最小凹形曲线半径为R=30 000 m，无凸形竖曲线；互通被交路六宾高速公路设计速度为120 km/h，互通范围内六宾高速公路平面最小圆曲线半径为2 500 m，最大纵坡1.6%，最小凸性竖曲线半径R=30 000 m，最小凹形曲线半径为R=30 909 m。

2.3 方案二

十字枢纽。采用主线上跨被交高速公路的变异对角双环式枢纽互通方案（见图3）。互通范围内主线平面最小圆曲线半径为1 850 m，最大纵坡1.51%，最小凹形曲线半径为R=30 000 m，无凸形竖曲线；互通被交路六宾高速公路设计速度为120 km/h，互通范围内六宾高速公路平面最小圆曲线半径为2 800 m，最大纵坡1.937%，最小凸性竖曲线半径R=20 000 m（已避开），最小凹形曲线半径为R=12 000 m。

2.4 方案比较

（1）方案一、方案二主线上跨六宾高速公路，由于交叉位置六宾高速公路的标高较高，导致主线跨线桥长度和墩高的规模大。

（2）方案一虽然减少了匝道桥规模，减少了匝道拼宽对六宾高速公路的影响，但是除主交通方向之外，其余3个方向的交通出行均需绕行，互通造价偏高（建安费约7.65亿元）。

（3）方案二虽然交通转换便捷，但是桥梁规模大，高墩桥多，有一处8级高边坡，互通造价高（建安费约10.06亿元）。

（4）方案一、方案二主线上跨六宾高速公路后需设置4.3 km的特长隧道穿越三状岭，建设难度大，投资高，运营维护较困难。

综上所述，方案一、方案二枢纽互通所在区域自然条件复杂、被交道路限制因素多、建设难度较大，两者都满足互通功能，方案一以造价优势，使其更具“性价比”。

2.5 共走廊段枢纽互通方案

方案一、方案二枢纽互通因被交道路结构特征限制及前后路段地形条件影响，需布设高墩桥和特长隧道，工程建设难度大，投资高，运营维护困难。由于本项目（双向六车道）与被交道路（双向四车道）技术标准、功能定位、交通量不同，两条道路不宜共线和错位交叉。

本文在方案一、方案二基础上进一步研究优化陈平镇南过境段的路线方案，减小陈平南枢纽和三状岭隧道路段的建设规模，提出路线在那章村往北与六宾高速公路共走廊后，再设置约1.1 km隧道穿越三状岭的路线方案（K线方案），并与原方案（B线方案）进行了比较分析（见图4）。

K线方案：起于那樟村北面，沿伶俐江往北布线与六宾高速公路共走廊约3 km后，至五星村转往东设置1.1 km隧道方案穿越三状岭山脉，终于蒙塘村。路线长度为12.032 km。

B线方案：起于那樟村北面，为满足高速公路直连直通的要求，路线与现状六宾高速公路十字交叉后直接设置4.3 km特长隧道方案穿越三状岭隧道，终于蒙塘村。路线长度为11.326 km。

其中陈平枢纽互通的布设思路（见图5）：

（1）根据交通量大小，各匝道灵活采用设计指标，主方向采用设计速度60 km/h的指标，其余匝道采用设计速度40～50 km/h的指标；

（2）六宾高速公路3%纵坡处，考虑竖曲线后，实际纵坡为2%的路段为LK15+450往大桩号方向，互通匝道不能超过六宾高速公路LK15+450位置处；

（3）六宾高速公路LK16+420处竖曲线半径为R=20 000 m，匝道出入口及加减速车道不能设置在此处；

（4）六宾高速公路LK19+315往大桩号方向平曲线半径为R=1 400 m，匝道出入口及加减速车道不能设置在此处；

（5）为减少绕行，同时兼顾控制工程规模，南宁—伶俐、柳州—宾阳方向的A、G、H匝道设置在共廊主线的两头，其余5条B、C、D、E、F匝道设置在K29+150附近高差较小的有利地形。

表1为K线与B线方案主要工程量比较表。K线和B线的优缺点分析如下：

工程规模：K线方案长12.032 km，设置隧道1.095 km，桥梁6 153 m/14座，总占地1 357亩，基本农田40.6亩，工程造价约219 405万元。

B线方案长11.326 km，设置隧道4 292 m/1座，桥梁3 625 m/9座，总占地1 138.75亩，基本农田19.41亩，工程造价约242 407万元。

因此，K线较B线长约706 m，总占地增加218.3亩（基本农田多约21亩），桥梁较B线增加2 528 m（但K线桥墩较低），隧道较B线减少3 197 m，桥隧整体规模小，工程造价比A线减少约2.3亿元。

建设条件：K线设置1.095 km隧道，虽然存在一定的浅埋段，但是经过现场踏勘分析认为隧道施工风险可控；B线设置约4.3 km隧道穿越三状岭山脉，隧道总体埋深较K线大，由于隧道长，施工周期长，不可控因素较大。此外，B线主线与六宾高速公路采用直接十字交叉，由于六宾高速公路在该段为错幅桥墩的高架桥，设计标高约190 m，B线需上跨六宾高速公路，枢纽互通范围主线均为高墩桥，建设规模大，投资高。

经综合比较，虽然共走廊布设后K线较B线里程长706 m，占用土地稍多，但有效缩短了隧道长度，降低了跨六宾高速公路的高墩桥规模，工程造价节省约2.3亿元，投资节约优势明显，故本路段推荐K线方案。

3 结语

路线走廊带比选和互通立交设计是一项综合性的工作，也是高速公路设计中的关键的环节，两者应进行联动设计。通过覆盖和统筹各个专业之间的内容，充分考虑自然环境、交通环境、桥隧比及工程造价、路线交叉及限制因素、技术指标符合性，全方位、全过程开展研究分析，因地制宜利用当地自然条件和被交高速公路既有工程，在最优的走廊带中选择合理的互通立交形式，合理降低工程造价，充分发挥路网功能，安全、快捷、高效地转换交通。

在山区峡谷高速公路复杂的自然条件下，互通立交往往不能布置为标准的形式，互通的布设应在满足功能的情况下，不拘泥于固定形式，集思广益，发散思维，择优选用。本文结合实际工程案例，通过对复杂山区条件下高速公路枢纽互通布设方案进行了分析，综合考虑互通前后路段建设规模、工程造价、施工难易等，在研究范围内从更宏观的角度，明确了与既有高速公路共走廊带且适应当地工程经济条件、安全可靠、经济合理、环保适用的枢纽互通设计方案，为类似新增互通设计提供参考。

参考文献：

［1］张 金，潘 丹.高速公路错位交叉复合式互通设计思路探讨［J］.中外公路，2022，42（3）：259-263.

［2］王志儒.山区峡谷复杂条件下高速枢纽互通方案研究［J］.交通科技与管理，2023，4（8）：23-25.

［3］段晓伟.复杂条件下高速公路互通立交空间布局设计方法［J］.四川水泥，2022（6）：126-127，130.

［4］杨相忠.关于山区公路选线设计的探讨［J］.甘肃科技，2011（13）：148-149.

［5］齐 磊.高速公路互通立交设计要点探讨［J］.交通科技与管理，2023，4（5）：32-34.

［6］JTGB01-2014，公路工程技术标准［S］.

［7］JTGD20-2017，公路路线设计规范［S］.

［8］JTG/TD21-2014，公路立体交叉设计细则［S］.