山区高速公路互通立交布设方案研究

山区高　速公路互通立交布设方案研究　孙岩　（山东省交通规划设计院，山东济南２５００３１）　摘要：山区高速公路互通立交布设应结合地形合　ｌ　工程概况　理选择互通形式及布设位置，尽量少占用耕地，避　免高填深挖，降低工程规模，减少对环境及周边居　民的影响。　关键词：道路工程；山区高速公路；互通立交　中图分类号：Ｕ４１５．２　文献标识码：Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｉｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａｓ　ＳＵＮ　Ｙａｈ　（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉｎａｎ　２５００３１　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ．Ｉｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ａｌｓｏ　ｏｃｃｕｐｙ　ａｒａｂｌｅ　ｌａｎｄ　ａｓ　ｌｉｔｔｌｅ　ａｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ａｖｏｉｄ　ｈｉｇｈ—ｆｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｅｐ—ｄｉｇｇｉｎｇ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｃａｌｅ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ｅｘｐｒｅｓ—　ｓｗａｙ；ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ　引言　我国地形地物复杂，受城镇规划布局、地形、地物　影响，不少高速公路需穿越山区，根据路线平纵设计　指标要求，依照地形地物合理展线布设。　互通立交是高速公路工程的重要组成部分，互通　立交的布设要同时兼顾主线线型、地形地物、区域城　镇规划及路网布局，合理展线，尽量减少对周边环境　的影响，降低工程规模。　收稿日期：２Ｏ１７—１２—０７　作者简介：孙岩（１９８６一），男，江苏沛县人，硕士，工程师。　一２８一　汕湛高速位于广东省西南部，对改善区域交通出　行条件，加强相邻地市交通联系，完善粤西地区综合　运输系统、带动经济发展具有重要作用。区域山脉众　多、丘陵台地起伏，路线走廊的地形地貌受地质构造、　地层岩性和剥蚀强弱的影响较大，山脉走向总体呈东　北向，基本与设计线路一致。区域内地表水系发育，　雨季时受周边丘陵、低山丘陵坡体面流和迳流的迅速　补给而水量大增，流速快、水量大、含砂量少，洪水期　洪峰落差大，暴涨暴落，具有山区河流的特点。　石菜互通位于石菜镇南侧，主要服务于石菜、马　水及周边乡镇的交通。互通被交路为石菜铜业厂矿　路，三级公路，本项目做改建处理，设置为石菜连接　线，三级公路。根据交通量预测结果，２０３７年本互通　总转向交通量为２　８９２　ｐｃｕ／ｄ。　石菜互通区主线东西走向，互通西侧为山体，地　形起伏较大，主线穿山而过；互通东侧地势相对平坦，　为现状农田地。　２设计原则　互通立交的设置既要结合地方城镇规划、方便地　方交通出行、服务地方经济发展，也要考虑节约资源，　降低工程规模、合理利用土地、控制投资规模、降低运　营成本，提高经济效益。　互通立交的选址应依据已批准的城镇规划和现　有公路网，选择占用耕地少、对居民及周围环境影响　小、对其他设施（如既有公路、铁路、电力设施、水利　等）干扰小、实施方便、被交道路平、纵线形指标较好　的位置。　互通立交型式的选择应根据预测交通量分布情　况和互通功能要求，综合考虑地方规划、现场条件、远　期发展、投资成本、经济效益和美学效果等因素，在多　方案比选的基础上合理选定。本项目位于广东南部　山区，服务型立交的转向交通量较小，宜采用简单的　立交型式。　匝道技术指标的选用应结合交通量、交通组成　等，根据匝道布设条件，在确保安全、畅通的前提下，　山东交通科技　灵活选取指标。　２０１８年第２期　４．１　方案一西北象限Ｂ型单喇叭　互通立交设计应严格控制用地指标，重视结合环　保与景观，减少废方，并做好排水系统设计。　本方案设置为西北象限、主线上跨匝道的Ｂ型单　喇叭互通，见图１。　３　技术标准　石莱互通区主线采用１２０　ｋｍ／ｈ双向四车道高速　公路标准建设，路基宽度２８　ｍ。根据规范，互通立交　互通区主线北侧为一狭长的地势平坦区，高程相　对较低，紧邻为一山体。互通匝道下穿主线后，依山　体边线，在山间平坦区展线，设置较陡纵坡，降低匝道　纵段，同时设置桥梁跨越河道，与被交路形成平交。　范围内主线平面圆曲线半径最小值为２　０００　ｍ，凸形　竖曲线半径极限最小值为２３　０００　Ｉｎ，凹形竖曲线半径　极限最小值为１２　０００　ｍ，最大纵坡２％。互通区应具　由于主线设计标高与地势平坦区地面高程高差　较大，匝道不具备上跨主线条件。该方案受限于南　有良好的通视条件，在匝道分流鼻段前，主线减速车　道识别视距控制路段，主线凸形竖曲线半径极限最小　值为２９　０００　ｍ。　侧山包的形状，同时为满足匝道设计指标要求，环　形匝道挖方较大。主线北侧地势平坦的狭长地带，　高程较低，受限于匝道拉坡距离及纵坡指标要求，　石蕞互通为一般服务型互通立交，根据规范，一般　匝道下穿主线后难以快速降低标高，导致该区域填　方较大。　互通式立体交叉的环形匝道设计速度采用４０　ｋｍ／ｈ，其　它匝道采用５０　ｋｍ／ｈ。匝道圆曲线最小半径为６０　ｍ，匝　道回旋线参数Ａ值不小于３５　ｍ，回旋线长度不小于　３５　ｍ，各线元长度需满足３　Ｓ行程要求，匝道纵坡控制　在４％之内，最大不超过５％。　根据规范，结合预测交通量，石莱互通出入口匝　道均采用单向单车道匝道，减速车道采用直接式，长　度不小于１２５　ｍ，渐变段长９０　ｍ；加速车道采用平行　受限于收费站设计指标及距离要求，该方案收费　广场落于现状河道之上，需将收费站设置于桥梁段，　工程规模较大，或对河道做改移处理，对周边环境影　响较大。　该方案利用山体较少，压占地势平坦的农田区域　较多，填挖方较大，对周围环境和居民影响较大。　式，长度不小于２００　ｍ，渐变段长８０　ｍ。分流鼻端附　近出口匝道回旋线参数Ａ值不小于１４０　ｍ，回旋线长　度不小于７０　ｍ。　根据规范，匝道收费站广场长度取１００　渐变段　渐变率采用１／３～１／５。收费广场中心至匝道分又处　的距离不小于１００　ｍ，至被交路平交口的距离不小于　１５０　ｍ。当收费广场位于平曲线路段时，匝道圆曲线　半径应不小于２００　ｍ，收费广场段匝道纵坡不大于　２％，为保证排水顺畅，收费岛不设置在凹形竖曲线　底部。　图１西北象限Ｂ型单喇叭平面布置　４．２方案二西南象限Ａ型单喇叭　本方案没置为西南象限、主线上跨匝道的Ａ型单　喇叭互通．见图２。　匝道设计指标根据运行速度适当选取，靠近主　线、运行速度较高路段选用较高设计指标。　４互通立交方案比选　石菜互通东侧地势平坦，现状为耕地，西侧为山　体，互通周边有农田、村落、河流，对互通立交的布设　有较大制约。石蕞互通预测交通量较小，环形匝道的　设置方式对交通流及互通服务水平影响不大。　该方案匝道依主线南侧山体展线布设，由于南侧　山体地形起伏较小，依地形，匝道纵坡设置较缓，同时　利用山体问垭口降低匝道纵段，下穿主线。匝道下穿　主线后，以北侧山体为界，利用狭长的地势平坦区布　设喇叭头环形匝道。同时，通过合理选取匝道平曲线　线型指标，沿主线南侧山包布设匝道，将山包围于匝　道三角区内，避免开挖山包，降低工程规模。　该方案互通匝道布设尽可能利用地势、山势，依　互通区东低西高，受地形地物限制，同时为降低　工程规模，互通区主线设置为一路上坡，尽量降低东　侧地势平坦区填方高度，减少西侧山体挖方深度，互　通区主线平纵线型相对固定，可比选余地较小。为降　低工程对居民生活的影响，结合互通区地形地势及交　通量预测，对西南、西北两个象限的单喇叭互通立交　方案进行比选。　山体展线，尽量少压占地势平坦的农田区，降低对当　地居民的影响。同时，该方案适当调整匝道平面线　型，依地势设置匝道纵段，减少填挖，降低工程规模，　减少对周边环境的影响。　（下转第３９页）　一２９—　山东交通科技　２０１８年第２期　确保工程质量。　参考文献：　逻，避免污染环境（如水源、农田、结构物等），一旦发　现异常情况，应采取相应措施。注浆结束后及时用水　泥砂浆封孔至孔口。　４结语　（１）注浆范围宜根据地质资料采用应力扩散法　进行详细计算。（２）注浆液应进行充分现场试验，　并满足注浆间距和注浆扩散半径等指标的要求。　（３）注浆时应严格按照跳孔注浆的原则进行注浆，　［１］　黄世雄，公路下伏采空区及其注浆处理的有限元数值　模拟分析［Ｄ］．中南大学，２００５．　［２］　张民庆，彭峰．地下工程注浆技术［Ｍ］．北京：地质出　版社，２００８．　［３］　刘松玉，方磊等．高速公路下伏多层采空区注浆治理　治理监控技术研究［Ｍ］．南京：东南大学出版社，２００２．　并根据注浆压力等参数及时调整注浆方案。（４）注　浆后应及时采用必要的检测方法检验注浆效果，以　（上接第２９页）　由于互通区现状河道位于东南象限，与本方案不　冲突，本方案不影响河道，对环境影响较小。　互通方案二主要利用山体布设，与河流、居住区、　各种管线交叉较少，高程较高，互通区排水顺畅，对周　边环境影响较小。　从行车安全性角度考虑，Ｂ型单喇叭互通出口减　速车道接小半径环形匝道，运行速度变化较大，行车　安全性较Ａ型单喇叭互通差。　综上分析，布设于西南象限Ａ型单喇叭方案二　较优。　５　结语　相对平原区，山区耕地较少，山区高速公路选线　应尽量依山势展线，减少占用耕地。　图２西南象限Ａ型单喇叭平面布置　互通立交作为高速公路出入口，距离城镇较近，　周边耕地相对较多。山区高速公路互通立交布设更　应合理结合地形，少占用耕地，根据地形条件合理选　４．３方案比选分析　石菜互通位于广东西南部山区，该区域多为山　择互通形式及布设位置，避免高填深挖，降低对环境　及当地居民的影响。　参考文献：　［１］ＪＴＧ　Ｄ２０—２００６，公路路线设计规范［ｓ］．　［２］ＪＴＧ／Ｔ　Ｄ２１—２０１４，公路立体交叉设计细则［ｓ］．　［３］　山东省交通规划设计院．汕（头）湛（江）高速公路云　浮至湛江段及支线工程初步设计文件［Ｚ］．２０１４．　地，耕地资源相对稀缺，工程建设应尽可能少占用耕　地，以保障当地居民的生产生活。　石菜互通东侧地势平坦，为现状耕地，属于当地　为数不多的农用地，应优先保证。互通方案二尽可能　利用西侧山体展线，少占用农田，对当地居民生活影　响较小。　互通方案二对山势利用较为充分，填挖较小，工　程规模较小，对山体破坏较小，环境较为友好。　一３９—