互通式立体交叉做为高速公路实现交通转换、服务社会的接口,由于受各地形、地物、地质、服务对象要求等因素的影响,其规模大小不一、形式灵活多变。其设计的合理性直接影响互通立交所涉及的一系列后续设计。影响工程的投资规模及建设施工的难易和其服务功能。因此互通立交设计是一条公路设计的重要环节,其方案比选有着十分重要的意义。
互通式立交的设置是根据路线的总体布局、交通量大小、自然条件和经济合理性等综合条件,同时结合了公路网现状和远期路网规划,并兼顾地形、地质、用地条件、工程投资等因素。
(1)互通式立交的规模、形式、等级与拟建公路的等级、沿线路网布局、相交道路建设条件以及转换交通量的分布相适应。
(2)互通式立交的位置和形式与周围的地形、地质条件和相关道路布局相适应,且有利于营运和维护。尽可能将互通式立交设置在地形平坦、地势开阔、地质条件良好、与其他设施干扰小、与周围景物相协调的区域。
(3)互通式立交布置形式紧凑,线形流畅,整体感强,利于安全。
(4)在满足使用功能保证行车安全的前提下,充分利用地形,合理运用技术指标,严格控制工程规模,降低工程造价。
(1)交叉位置及其在路网中的作用
互通式立交位于镇南,主线桩号K8+537,为主线线位通过该镇时设置的服务型互通式立交,主要服务于该镇及省道沿线村镇。
互通区主线平曲线半径R=2500m,最大纵坡1.3%,凹形竖曲线半径R=40000m,满足互通立交设置条件。
(2)被交路状况
被交叉路为省道,现状为对向双车道的二级公路,设计速度60km/h,路面宽8.7m,沥青混凝土路面,道路状况较好,与本项目在镇南交叉。省道向西通往县城,向东通往一个乡。本设计对县道交叉点两侧各300m范围的平、纵面数据进行了采集,原路平纵均满足设置互通式立交的要求。
(3)地形、地物
互通区呈自东向西倾斜地势,地势稍有起伏,地形坡度介于10°～20°,互通南北两侧以旱田为主、北侧与主线相距600余米为省道,以西则为大片旱田和大棚区,以东为松林地,松林内多墓地。大棚及松地对互通式立交布设有一定影响。
K7+400～K8+260旱田区域为山前平原地貌区,地势平坦开阔,地形坡度一般小于5°,地面标高311～314m左右。该段上覆地层为第四系粉土、粉砂、圆砾层,一般厚度20～50m。下伏地层为太古界片麻岩,风化严重,风化层厚15m不等； 地下水类型为第四系孔隙潜水,为HCO3-Ca型水,地下水埋深7.3～10.5m,地下水对混凝土具有微腐蚀性,对混凝土内钢筋具有微腐蚀性。地表土对混凝土具有微腐蚀性,对混凝土内钢筋具有微腐蚀性。K8+260～K8+600林地区域为丘陵地貌,地形起伏较大,地形坡度8°～15°左右,地面标高322～329m左右。地表太古界片麻岩直接出露,其风化层厚度一般4～11m,本段勘察深度范围内未见地下水。立交区工程地质条件简单,场地稳定,适宜高速公路建设。
(4)交通量预测
该互通式立交总转向交通量较小,根据工可交通量预测,主交通流为互通所在镇往返所在地级市方向。各年预测交通量如图1所示(交通量为年平均日交通量,单位为pcu/d。本项目D=0.55,K=0.095,括号内为设计小时交通量)。
匝道收费站采用进3出4。
图1 互通立交交通流量图
结合与立交所处位置地形的相对位置关系,本阶段布设了两个位于不同位置的单喇叭方案进行比较。
根据省道平面线形及受供变电站、敬老院及省道两侧密集建筑的影响,A匝道设置平曲线使平交口布置于省道东侧的镇边缘位置。如A匝道直接至省道将产生大量房屋拆迁,且接点位于省道的弯道处不利于行车安全。
立交形式选择上,如互通立交设置为B型单喇叭形式,虽与主交通流吻合,但主线流出时下穿过A匝道桥接内环后再绕行至收费站,线形迂回,造成线形指标低,不利于行车安全；且C匝道与主线所围环内需拆占墓地。
立交规模不大,仅在A匝道跨越主线位置设置了1座30m+40m+30m钢板混合梁箱梁桥；本方案与所在镇相对距离近些,有利于吸引交通量,主交通流使用方便。
连接线与乡道交叉,对乡道线形进行改造后形成一处平交口接至连接线后一同通往省道,不设置十字交叉有利于行车安全。 连接线与省道平交口处,省道平面线形平直、纵面线形平缓,视距良好,且位于所在镇边缘受干扰小,平交口通行能力满足要求。
考虑本互通各转向交通量均较小,互通采用A型单喇叭形式,行车顺畅,指标较B形高,有利于行车安全。
图2 立交推荐方案(方案一)
图3 立交比较方案(方案二)
方案一：中心桩号为K8+537.00,A匝道上跨主线方式；互通区主线平曲线半径R=2500m,最大纵坡1.3%,凹形竖曲线半径R=40000m；匝道设计速度采用40km/h；A匝道分流前后均采用16.5m宽对向四车道；其余匝道均采用9m宽单向单车道匝道；匝道最小平曲线半径R=55m(B匝道)；匝道最大纵坡3.8%(E匝道)；减速车道采用直接式、加速车道采用平行式,加减速车道及渐变段长度依据规范取用。
方案二：中心桩号为K8+100.00,A匝道上跨主线方式；互通区主线平曲线半径R=2500m,最大纵坡1.3%,凹形竖曲线半径R=40000；匝道设计速度采用40km/h；A匝道分流前后均采用16.5m宽对向四车道；其余匝道均采用9m宽单向单车道匝道；匝道最小平曲线半径R=55m(B匝道)；匝道最大纵坡2.9%(A、B、C匝道)；减速车道采用直接式、加速车道采用平行式,加减速车道及渐变段长度依据规范取用。
方案比较见表1。
方案一与方案二相比结果：
(1)A匝道里程长度减短 353m,工程规模减少明显,且结合主线土方调配,K0～K15为借方,方案一土方调配为废方,方案二土方调配为借方,从工程量方案一更有利于土方调配,减少本合同段借方量。
(2)主交通流方向更加顺直。
(3)但是方案一穿越松树林,需要拆迁其中墓地,方案二则是尽量围绕松树林布设,减少对墓地干扰；经过与地方沟通,其认可方案一。
表1 方案比较表
项目单位方案一方案二互通型式A型单喇叭A型单喇叭交叉方式主线下穿主线下穿主线最小平曲线半径m∞∞主线最大纵坡%1．31．3匝道最小平曲线半径m5555匝道最大纵坡%3．832．9匝道总长m19192380主线桥桥长m00匝道桥桥长m100100土石方挖方m3209273159199填方m3128399278281占地亩261．508274．501概算造价万元45025557
(4)占地方面，方案一较方案二也具有一定优势；桥梁规模方面,两方案相当。
因此，综合安全、技术指标、工程规模、土地、环保等因素，将方案一作为推荐方案。
高速公路互通式立交做为高速公路实现交通转换和服务地方的重要设施,由于其所处的地形、地质、环境的不同,其方案比选形式存在很大差别,仅针对本项目实情进行分析，供同行参考。
参考文献
[1] 中华人民共和国交通部.JTG D20-2006公路路线设计规范[S]. 北京：人民交通出版社,2006.
[2] 中华人民共和国交通运输部.JTG/T D21-2014公路立体交叉设计细则[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司,2014.
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