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(cè)設(shè)計(jì)公司 沈陽(yáng)市 110006)

丹東至阜新高速公路作為本溪經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)主要交通干道，是其通往沈陽(yáng)、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(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東側(cè)，是開發(fā)區(qū)上下高速的出入口。隨著開發(fā)區(qū)的快速發(fā)展，運(yùn)輸車輛逐漸增多，導(dǎo)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(gè)收費(fèi)站，駕駛員上下高速容易產(chǎn)生誤行，車輛進(jìn)站后發(fā)現(xiàn)誤行再調(diào)頭行駛，極易產(chǎn)生交通事故，因此對(duì)石橋子互通式立交進(jìn)行改造已勢(shì)在必行。

1 項(xiàng)目概況

石橋子互通采用單喇叭型互通立交，經(jīng)交通量預(yù)測(cè)，至預(yù)測(cè)期末2033年，本溪至石橋子方向預(yù)測(cè)交通量為4161輛/日，石橋子至沈陽(yáng)方向預(yù)測(cè)交通量為1066輛/日，考慮互通區(qū)匝道主流方向行車順暢，本項(xiàng)目擬采用A型單喇叭互通。主線丹阜高速公路樁號(hào)范圍為ZXK178+745～ZXK181+300，互通范圍內(nèi)主線丹阜高速公路全長(zhǎng)2555m，按雙向8車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度采用100km/h，路面寬39.5m，路基寬41m，土路肩0.75m。收費(fèi)站為4進(jìn)7出形式，與國(guó)道丹霍線(G304)相接。互通區(qū)內(nèi)共設(shè)置八條匝道，匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用單向單車道、雙車道，對(duì)向雙車道三種斷面形式，設(shè)計(jì)速度采用30km/h。預(yù)測(cè)期末年，D匝道遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)交通量為523輛/h，匝道長(zhǎng)度為582.470m，按標(biāo)準(zhǔn)采用雙車道斷面，路面寬度9m，路基寬10.5m，A匝道采用對(duì)向雙車道標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，路面寬度7m。其中F、G、H匝道為服務(wù)區(qū)進(jìn)出口匝道，E匝道兼顧石橋子南服務(wù)區(qū)進(jìn)口匝道，本項(xiàng)目匝道全長(zhǎng)4122m。

本項(xiàng)目共設(shè)置5道涵洞，其中主線設(shè)置2道，匝道設(shè)置3道。

共設(shè)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(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，重力式臺(tái)，淺基礎(chǔ)；

匝道：126m/1座，F(xiàn)匝道上跨A、D匝道，4-30m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，柱式墩、肋板臺(tái)，淺基礎(chǔ)。

(2)通道橋

133.53m/5座，鋼筋混凝土預(yù)制、現(xiàn)澆拱圈，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，重力式墩臺(tái)、薄壁臺(tái)，淺基礎(chǔ)。

石橋子互通為單喇叭A型，其具體交通流向?yàn)椋菏瘶蜃印|方向(D匝道)；石橋子—沈陽(yáng)方向(A、B匝道)；丹東—石橋子方向(C、A匝道)；沈陽(yáng)—石橋子方向(E匝道)；另外可通過(guò)E、F匝道進(jìn)出石橋子南服務(wù)區(qū)，通過(guò)G、H匝道進(jìn)出北服務(wù)區(qū)。見圖1。

圖1 石橋子互通式立交方案平面圖

2 交通量預(yù)測(cè)

交通量預(yù)測(cè)是一個(gè)綜合性和區(qū)域性的問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)相對(duì)較復(fù)雜的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)交通需求的增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸條件的改善又促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此兩者的互動(dòng)關(guān)系表現(xiàn)為交通量的發(fā)展與所在地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的相關(guān)性。因此，在預(yù)測(cè)交通量時(shí)，應(yīng)該建立交通量與地區(qū)經(jīng)濟(jì)之間的相關(guān)關(guān)系，判斷出經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)交通增長(zhǎng)率的影響程度。因此本項(xiàng)目的交通量預(yù)測(cè)，采用定量與定性相結(jié)合的分析方法。

本項(xiàng)目預(yù)計(jì)建設(shè)期為兩年，2012年開工建設(shè)，至2013年末竣工。根據(jù)中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1](JTG B01-2014)規(guī)定，高速公路遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)年限為通車后20年，所以本項(xiàng)目預(yù)測(cè)的特征年為2013年、2018年、2023年、2028年、2033年，交通量預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。

表1 石橋子互通交通量預(yù)測(cè)結(jié)果(單位：小客車輛/日)

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)的結(jié)果和石橋子互通式立交線形，本項(xiàng)目匝道采用單車道8.5m設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、雙車道10.5m標(biāo)準(zhǔn)及15.5m寬對(duì)向分割式雙車道標(biāo)準(zhǔn)。

3 建設(shè)方案確定

3.1 關(guān)于互通位置選擇相關(guān)問(wèn)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(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東側(cè)，分為南北兩個(gè)收費(fèi)站，并將石橋子南北服務(wù)區(qū)包含在互通區(qū)內(nèi)，兩收費(fèi)站間主線距離約700m，收費(fèi)站均與國(guó)道304相接。原互通現(xiàn)階段存在如下安全隱患：

(1)由于原有互通區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分為南北兩個(gè)收費(fèi)站入口，走向不夠明確，且互通區(qū)將南、北服務(wù)區(qū)包含在內(nèi)，易誤導(dǎo)駕駛員造成掉頭誤行等情況，對(duì)于行車安全極為不利。

(2)進(jìn)入南服務(wù)區(qū)的車輛駛?cè)敫咚俟返|方向時(shí)，左轉(zhuǎn)進(jìn)入原E、F匝道的平交口轉(zhuǎn)彎半徑較小，導(dǎo)致多數(shù)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(guò)小、縱坡較大，局部縱坡達(dá)到了7.4%。對(duì)行車安全造成極大威脅，經(jīng)常出現(xiàn)爆胎等車輛損壞，導(dǎo)致交通堵塞等現(xiàn)象。

(3)從丹東方向駛?cè)氡狈?wù)區(qū)的減速車道長(zhǎng)度為80m不滿足要求，造成車輛進(jìn)入北服務(wù)區(qū)時(shí)，車速過(guò)快，易發(fā)生交通事故。

(4)原收費(fèi)站規(guī)模與日益增長(zhǎng)的交通量不適應(yīng)。

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(yáng)方向4.4km)和響山互通(丹東方向5.3km)，其中邊牛互通收費(fèi)站與小小線相接，響山互通收費(fèi)站與國(guó)道304相接。石橋子互通與邊牛互通區(qū)間內(nèi)，G304與丹阜高速并行，沒有布設(shè)互通的條件；石橋子互通與響山互通之間由于G304遠(yuǎn)離丹阜高速，無(wú)法合理布設(shè)和控制A匝道的接線位置及長(zhǎng)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(dǎo)致D匝道與主線高差較大，需增長(zhǎng)D匝道展線長(zhǎng)度與主線相接。但D匝道大樁號(hào)方向主線平曲線半徑為800m，縱坡為3.8%，即使增長(zhǎng)D匝道長(zhǎng)度，D匝道與主線匯流處無(wú)法滿足互通區(qū)平縱指標(biāo)要求，所以在此處無(wú)法布置互通式立交，僅考慮利用原石橋子互通進(jìn)行改造。

考慮到原石橋子北互通周圍建筑物較多，地勢(shì)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(nèi)還要設(shè)置收費(fèi)站，互通布線空間不足。而石橋子南互通南側(cè)建筑物較少，地勢(shì)起伏較小，丹霍線與高速公路距離約為750m，有條件布設(shè)互通立交，因此本項(xiàng)目互通選擇在原石橋子南互通位置處。另外，由于本項(xiàng)目是在原互通立交的基礎(chǔ)上進(jìn)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(jià)。

3.2 關(guān)于主線縱斷面指標(biāo)相關(guān)問(wèn)題

丹阜高速公路在本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)速度為100km/h，按規(guī)范相關(guān)規(guī)定，在互通區(qū)內(nèi)主線設(shè)計(jì)速度為100km/h，主線最大縱坡應(yīng)按2%控制[2]。在方案論證初期，經(jīng)查閱丹阜高速公路設(shè)計(jì)文件，項(xiàng)目區(qū)段內(nèi)最大設(shè)計(jì)縱坡為2%，滿足布設(shè)互通要求。但在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，對(duì)丹阜高速公路恢復(fù)中線過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)由于施工誤差原因，實(shí)際最大縱坡為2.274%,超出規(guī)范值0.274%。丹阜高速公路現(xiàn)為對(duì)向四車道，路面寬23m，路基寬24.5m，本項(xiàng)目擬將丹阜高速公路擴(kuò)建為對(duì)向八車道，路面寬39.5m，路基寬41m。經(jīng)調(diào)查了解，丹阜高速公路于去年在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了大修，對(duì)原路面進(jìn)行蓋被處理，路面現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)良好。本次設(shè)計(jì)在保證質(zhì)量的前提下，為降低工程造價(jià)，原高速公路路面利用，采取兩側(cè)對(duì)稱加寬，保持原最大縱坡2.274%不變。

3.3 關(guān)于匝道相關(guān)問(wèn)題

3.3.1匝道概況

(1)A匝道：全長(zhǎng)650.429m，A匝道起點(diǎn)位于原石橋子南互通A匝道收費(fèi)站處；匝道起點(diǎn)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(hào)ZXK179+798.5，交角125°。A匝道最小平曲線半徑85m。在縱斷面設(shè)計(jì)中，收費(fèi)站位置采用1.5%的縱坡(160m范圍內(nèi))，為了避免從丹東駛向石橋子方向的A匝道出現(xiàn)長(zhǎng)陡坡，造成車輛車速過(guò)快沖撞收費(fèi)站的情況發(fā)生，A匝道下穿高速至進(jìn)入收費(fèi)站前平面線形為直線，且進(jìn)入收費(fèi)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)898.577m，D匝道由于地形高差大，爬坡困難，為減小縱坡，在過(guò)收費(fèi)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(shì)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(xiàn)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(zhǎng)708.861m，對(duì)原南服務(wù)區(qū)沈陽(yáng)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(zhǎng)469.753m，從南服務(wù)區(qū)駛?cè)氲じ犯咚俟返|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(zhǎng)298.069m，H匝道全長(zhǎng)262.775m。原北服務(wù)區(qū)的加減速車道均按設(shè)計(jì)速度100km/h標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整，保證行車安全。

3.3.2E、A匝道利用改造問(wèn)題

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

本項(xiàng)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(jìn)行改造，主要考慮以下兩方面的因素：

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

(2)原互通北側(cè)的石橋子南服務(wù)區(qū)進(jìn)入高公路匝道線形指標(biāo)較低，最大縱坡達(dá)到了7.4%，通過(guò)A匝道南移，可為F匝道(服務(wù)區(qū)進(jìn)入高速公路丹東方向)爭(zhēng)取更多的布線空間，F(xiàn)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(xiàng)目是在綜合互通位置的選擇、主線指標(biāo)的利用及匝道利用情況的基礎(chǔ)上，合理利用互通所在空間，通過(guò)合理布設(shè)匝道，滿足各匝道平、縱指標(biāo)要求，最終確定合理建設(shè)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

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(biāo)需滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，而且可以通過(guò)合理地利用既有互通部分匝道進(jìn)行改造等方式，從工程用地和工程經(jīng)濟(jì)方面，來(lái)保障項(xiàng)目的可行性和合理性。優(yōu)秀的方案不僅能夠節(jié)約投資，而且能夠?qū)崿F(xiàn)價(jià)值最大化。