丹東至阜新高速公路石橋子互通式立交改造工程方案確定方法

徐海楠

(遼寧省公路勘測設計公司 沈陽市 110006)

丹東至阜新高速公路作為本溪經濟技術開發區主要交通干道，是其通往沈陽、本溪及其他省市的主要通道。丹阜高速公路石橋子南站、石橋子北站就位于本溪經濟技術開發區東側，是開發區上下高速的出入口。隨著開發區的快速發展，運輸車輛逐漸增多，導致利用丹阜高速公路石橋子南、北站上下高速公路的交通量迅猛增加。原有的丹東至阜新高速公路石橋子互通式立交分為南、北兩個收費站，駕駛員上下高速容易產生誤行，車輛進站后發現誤行再調頭行駛，極易產生交通事故，因此對石橋子互通式立交進行改造已勢在必行。

1 項目概況

石橋子互通采用單喇叭型互通立交，經交通量預測，至預測期末2033年，本溪至石橋子方向預測交通量為4161輛/日，石橋子至沈陽方向預測交通量為1066輛/日，考慮互通區匝道主流方向行車順暢，本項目擬采用A型單喇叭互通。主線丹阜高速公路樁號范圍為ZXK178+745～ZXK181+300，互通范圍內主線丹阜高速公路全長2555m，按雙向8車道設計，設計速度采用100km/h，路面寬39.5m，路基寬41m，土路肩0.75m。收費站為4進7出形式，與國道丹霍線(G304)相接。互通區內共設置八條匝道，匝道設計標準采用單向單車道、雙車道，對向雙車道三種斷面形式，設計速度采用30km/h。預測期末年，D匝道遠景預測交通量為523輛/h，匝道長度為582.470m，按標準采用雙車道斷面，路面寬度9m，路基寬10.5m，A匝道采用對向雙車道標準，路面寬14m，路基寬15.5m；B、C、E、F、G、H匝道交通量較小，采用單車道標準，路面寬度7m。其中F、G、H匝道為服務區進出口匝道，E匝道兼顧石橋子南服務區進口匝道，本項目匝道全長4122m。

本項目共設置5道涵洞，其中主線設置2道，匝道設置3道。

共設置2座分離式立體交叉和5座通道橋。

(1)分離式立體交叉

主線：70.96m/1座(主線上跨A匝道)，1-30m預應力混凝土箱梁，重力式臺，淺基礎；

匝道：126m/1座，F匝道上跨A、D匝道，4-30m預應力混凝土箱梁，柱式墩、肋板臺，淺基礎。

(2)通道橋

133.53m/5座，鋼筋混凝土預制、現澆拱圈，鋼筋混凝土現澆板，重力式墩臺、薄壁臺，淺基礎。

石橋子互通為單喇叭A型，其具體交通流向為：石橋子—丹東方向(D匝道)；石橋子—沈陽方向(A、B匝道)；丹東—石橋子方向(C、A匝道)；沈陽—石橋子方向(E匝道)；另外可通過E、F匝道進出石橋子南服務區，通過G、H匝道進出北服務區。見圖1。

圖1 石橋子互通式立交方案平面圖

2 交通量預測

交通量預測是一個綜合性和區域性的問題，同時也是一個相對較復雜的問題。經濟的發展帶動交通需求的增長，交通運輸條件的改善又促進經濟的發展，此兩者的互動關系表現為交通量的發展與所在地區社會經濟狀況的相關性。因此，在預測交通量時，應該建立交通量與地區經濟之間的相關關系，判斷出經濟增長對交通增長率的影響程度。因此本項目的交通量預測，采用定量與定性相結合的分析方法。

本項目預計建設期為兩年，2012年開工建設，至2013年末竣工。根據中華人民共和國交通運輸部發布的《公路工程技術標準》[1](JTG B01-2014)規定，高速公路遠景交通量預測年限為通車后20年，所以本項目預測的特征年為2013年、2018年、2023年、2028年、2033年，交通量預測結果見表1。

表1 石橋子互通交通量預測結果(單位：小客車輛/日)

根據交通量預測的結果和石橋子互通式立交線形，本項目匝道采用單車道8.5m設計標準、雙車道10.5m標準及15.5m寬對向分割式雙車道標準。

3 建設方案確定

3.1 關于互通位置選擇相關問題

3.1.1原互通概況

丹東至阜新高速公路石橋子互通式立交位于本溪經濟技術開發區東側，分為南北兩個收費站，并將石橋子南北服務區包含在互通區內，兩收費站間主線距離約700m，收費站均與國道304相接。原互通現階段存在如下安全隱患：

(1)由于原有互通區結構復雜，分為南北兩個收費站入口，走向不夠明確，且互通區將南、北服務區包含在內，易誤導駕駛員造成掉頭誤行等情況，對于行車安全極為不利。

(2)進入南服務區的車輛駛入高速公路丹東方向時，左轉進入原E、F匝道的平交口轉彎半徑較小，導致多數大型車輛需碾壓路緣石才能上行至高速公路，且原有F匝道半徑過小、縱坡較大，局部縱坡達到了7.4%。對行車安全造成極大威脅，經常出現爆胎等車輛損壞，導致交通堵塞等現象。

(3)從丹東方向駛入北服務區的減速車道長度為80m不滿足要求，造成車輛進入北服務區時，車速過快，易發生交通事故。

(4)原收費站規模與日益增長的交通量不適應。

3.1.2互通位置的選定

與丹東至阜新高速公路石橋子互通立交相鄰的互通立交分別為邊牛互通(沈陽方向4.4km)和響山互通(丹東方向5.3km)，其中邊牛互通收費站與小小線相接，響山互通收費站與國道304相接。石橋子互通與邊牛互通區間內，G304與丹阜高速并行，沒有布設互通的條件；石橋子互通與響山互通之間由于G304遠離丹阜高速，無法合理布設和控制A匝道的接線位置及長度，僅有縣道張石線與高速公路距離較為適合，且與G304相接。張石線接線位置高程與主線交叉位置高差較大，考慮A匝道下穿主線，導致D匝道與主線高差較大，需增長D匝道展線長度與主線相接。但D匝道大樁號方向主線平曲線半徑為800m，縱坡為3.8%，即使增長D匝道長度，D匝道與主線匯流處無法滿足互通區平縱指標要求，所以在此處無法布置互通式立交，僅考慮利用原石橋子互通進行改造。

考慮到原石橋子北互通周圍建筑物較多，地勢起伏較大，并且丹霍線距高速公路垂直距離只有150m，在此范圍內還要設置收費站，互通布線空間不足。而石橋子南互通南側建筑物較少，地勢起伏較小，丹霍線與高速公路距離約為750m，有條件布設互通立交，因此本項目互通選擇在原石橋子南互通位置處。另外，由于本項目是在原互通立交的基礎上進行改建，因此也考慮盡量利用原互通，減少占地，減少工程量，從而降低工程造價。

3.2 關于主線縱斷面指標相關問題

丹阜高速公路在本項目區域內設計速度為100km/h，按規范相關規定，在互通區內主線設計速度為100km/h，主線最大縱坡應按2%控制[2]。在方案論證初期，經查閱丹阜高速公路設計文件，項目區段內最大設計縱坡為2%，滿足布設互通要求。但在現場勘測，對丹阜高速公路恢復中線過程中，發現由于施工誤差原因，實際最大縱坡為2.274%,超出規范值0.274%。丹阜高速公路現為對向四車道，路面寬23m，路基寬24.5m，本項目擬將丹阜高速公路擴建為對向八車道，路面寬39.5m，路基寬41m。經調查了解，丹阜高速公路于去年在項目區域內進行了大修，對原路面進行蓋被處理，路面現狀結構良好。本次設計在保證質量的前提下，為降低工程造價，原高速公路路面利用，采取兩側對稱加寬，保持原最大縱坡2.274%不變。

3.3 關于匝道相關問題

3.3.1匝道概況

(1)A匝道：全長650.429m，A匝道起點位于原石橋子南互通A匝道收費站處；匝道起點處高程為122.92m，而此段丹阜高速路面高程均大于143m，高差較大，故新建1-30m公公分離式一座，采用A匝道下穿丹阜高速方案。交叉樁號ZXK179+798.5，交角125°。A匝道最小平曲線半徑85m。在縱斷面設計中，收費站位置采用1.5%的縱坡(160m范圍內)，為了避免從丹東駛向石橋子方向的A匝道出現長陡坡，造成車輛車速過快沖撞收費站的情況發生，A匝道下穿高速至進入收費站前平面線形為直線，且進入收費站前210m縱坡為2.4%，其后再接4%的縱坡。最大挖深為23m。

(2)B匝道：全長370.511m，平曲線最小半徑55m。最大縱坡4%，最大挖深12.7m。

(3)C匝道：全長463.382m，平曲線最小半徑100m。最大縱坡3.049%，最大挖深3.5m。

(4)D匝道：全長898.577m，D匝道由于地形高差大，爬坡困難，為減小縱坡，在過收費站后即與A匝道分開；為減小占地，沿A匝道并行一段距離后再沿山勢向丹阜高速靠攏后匯入丹阜高速。D匝道最小平曲線半徑150m。最大縱坡3.95%，最大挖深25.8m。由于D匝道與F匝道并行段高差較大，現控制D匝道挖方坡頂與F匝道并行段路基邊緣最小距離4.5m左右。

(5)E匝道：全長708.861m，對原南服務區沈陽至石橋子出口方向匝道稍加改造后利用，作為改建互通的E匝道。改建后E匝道最小半徑為50m，改善原有30m半徑；最大縱坡3.95%，在D匝道與A匝道匯流前保證110m2.5%的緩坡段，匯流處縱坡為0.887%，改善了原4.5%的匯流縱坡。

(6)F匝道：全長469.753m，從南服務區駛入丹阜高速公路丹東方向的F匝道改建后最小平曲線半徑為400m，改善原有的30m半徑。最大縱坡控制在3.303%，大大改善了原7.4%的縱坡。

(7)G、H匝道：G匝道全長298.069m，H匝道全長262.775m。原北服務區的加減速車道均按設計速度100km/h標準調整，保證行車安全。

3.3.2E、A匝道利用改造問題

本項目E匝道利用原丹阜高速公路石橋子南互通出口匝道進行改造，改善其平、縱面線形指標，保證行車安全。由于利用原有匝道進行改造，所以占地、土石方量減少，有效地降低了工程費用。

本項目A匝道沒有利用原互通入口匝道方向布線，而向南偏了12°，這樣就沒有充分利用原匝道進行改造，主要考慮以下兩方面的因素：

(1)A匝道起點處與高速公路交叉處高差較大，約達到20m，為進一步降緩縱坡，只能延長爬坡距離，因此A匝道偏離原匝道向南，可爭取更長的爬坡距離，減小縱坡。

(2)原互通北側的石橋子南服務區進入高公路匝道線形指標較低，最大縱坡達到了7.4%，通過A匝道南移，可為F匝道(服務區進入高速公路丹東方向)爭取更多的布線空間，F匝道最小平曲線半徑為50m，改善原有的30m半徑。最大縱坡控制在3.989%，大大改善了原7.4%的縱坡。

3.4 最終方案的確定

綜上所述，本項目是在綜合互通位置的選擇、主線指標的利用及匝道利用情況的基礎上，合理利用互通所在空間，通過合理布設匝道，滿足各匝道平、縱指標要求，最終確定合理建設方案。

4 結語

高速公路互通式立交改造工程方案的確定，既要考慮互通位置的合理性，也要兼顧主線指標需滿足現行規范的要求，而且可以通過合理地利用既有互通部分匝道進行改造等方式，從工程用地和工程經濟方面，來保障項目的可行性和合理性。優秀的方案不僅能夠節約投資，而且能夠實現價值最大化。