峽谷山區(qū)高速公路互通式立交設(shè)計(jì)優(yōu)化

王祖華

（四川公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，四川 成都 610041）

一、背景

項(xiàng)目起于金陽縣蘆稿鎮(zhèn)，經(jīng)過構(gòu)造剝蝕高中山峽谷地貌、構(gòu)造剝蝕低中山地貌、構(gòu)造剝蝕中山峽谷地貌，止于寧南縣。山地地貌和河谷地貌是線路工程區(qū)典型地貌類型。從金陽至對(duì)坪鎮(zhèn)依次布局有金陽互通、蘆稿樞紐（西昭高速）、蘆稿互通、春江樞紐、對(duì)坪互通，蘆稿樞紐至春江樞紐段與西昭高速共線，如圖1所示。

圖1.路線走廊及互通布局

二、初步設(shè)計(jì)方案研究

項(xiàng)目位于高山峽谷區(qū)域，受地質(zhì)構(gòu)造抬升及侵蝕剝蝕等外力作用影響，地貌快速演化，沿線崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。滑坡基本分布于金沙江河谷岸坡較緩的段落，發(fā)育規(guī)模大，大部分為多期次、多層次古滑坡，其穩(wěn)定性受到流水侵蝕、水庫水位升降、暴雨、地震外力、人工活動(dòng)等較多因素的影響，對(duì)線位的影響最大。

工可階段的主線沿蘆稿鎮(zhèn)后緣通過，初步設(shè)計(jì)勘察工作揭示路線位于花坪子滑坡影響范圍，蘆稿互通布設(shè)在滑坡體范圍，如圖2所示。

圖2.花坪子滑坡體形態(tài)圖

為避讓沿線的不良地質(zhì)，路線增加了隧道、減少了明線路段，設(shè)計(jì)針對(duì)蘆稿互通提出了兩個(gè)方案，方案一為取消蘆稿互通，理由為蘆稿鎮(zhèn)人口少、規(guī)模小，附近的交通流可沿國道353線向北10公里在金陽互通上下高速公路，或沿國道353線向南行駛約23公里至對(duì)坪互通上下高速公路。方案二為在蘆稿2號(hào)隧道與王家屋基隧道間建設(shè)明線長為372米的三飛溝內(nèi)設(shè)置互通，且確保高速公路與國道353線的高差為59.5米，具體如圖3所示。匝道與主線的連接處和匝道部分段落均位于隧道內(nèi)，其中A、C匝道分別設(shè)有一座隧道，二者立體交叉，安全性較差、工程規(guī)模較大，隧道設(shè)計(jì)和施工難度高。

圖3.蘆稿互通獨(dú)立設(shè)置的方案

本著方便金陽縣蘆稿鎮(zhèn)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民出行的目的，以及從蘆稿鎮(zhèn)附近的通陽大橋可吸引云南交通流量的長遠(yuǎn)角度考慮，結(jié)合地方政府的強(qiáng)烈要求，該設(shè)計(jì)采納了咨詢審查意見，研究了與西昭樞紐互通合并設(shè)置蘆稿互通的方案，如圖4所示。

蘆稿樞紐+落地互通合設(shè)后，預(yù)測2041年轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)小時(shí)交通量總計(jì)為3896pcu/h，其中寧南至西昌方向?yàn)?233pcu/h，西昌至寧南方向?yàn)?233pcu/h，西昌至宜賓方向?yàn)?21pcu/h，宜賓至西昌方向?yàn)?21pcu/h，蘆稿至寧南方向?yàn)?11pcu/h，寧南至蘆稿方向?yàn)?11pcu/h，蘆稿至宜賓方向?yàn)?83pcu/h，宜賓至蘆稿方向?yàn)?83pcu/h。

蘆稿樞紐+落地互通合設(shè)采用對(duì)角雙環(huán)式變形苜蓿葉形方案，一次設(shè)計(jì)，分期修建，本項(xiàng)目只建設(shè)連接蘆稿鎮(zhèn)的互通部分，其余工程計(jì)入西昭高速建設(shè)。互通場址位于金沙江支流蘆稿林河和仁義河的交匯處，流量小，但地形陡峭，山高谷深，存在兩處高度為45m～50m的挖方邊坡，且橋隧工程較大，匝道隧道345米/1座，主線隧道120米/1座，橋梁10105米/19座，新建連接線長2079米。

圖4.蘆稿樞紐+落地互通合設(shè)的初設(shè)推薦方案

三、施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化

（一）施工圖設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

結(jié)合蘆稿互通連接線可就近接入地方道縣道XW04，以及與國道353線連接的情況，施工圖咨詢審查期間，提出了以下優(yōu)化意見：

網(wǎng)絡(luò)具有即時(shí)性、更新速度快等特點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)可以了解到近期國內(nèi)外發(fā)生的重大政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)問題。彌補(bǔ)了課本時(shí)效性差、更新速度慢、內(nèi)容不全面的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)文化豐富了思想政治教育的內(nèi)容。

利用XW04北高南低縱斷面高層特點(diǎn)，連接線由向南接調(diào)整為向北接，降低高速公路與連接道路的高差，為縮短落地匝道展布長度、緊湊互通布置創(chuàng)造條件。

結(jié)合互通場址地形地貌，西昌至寧南方向的右轉(zhuǎn)彎匝道沖過宜新高速主線再反繞回接主線，如此繞過高聳的山梁，取消原初設(shè)的匝道隧道。把東南方位對(duì)整個(gè)互通布置不利的環(huán)形匝道調(diào)整為半直連大迂回匝道，整個(gè)互通匝道布置的重心偏移至較為開闊的西北側(cè)，采用單環(huán)混合形互通布設(shè)，以減少橋梁工程量，并降低橋梁高度。

宜新高速主線由較為扭曲的S形調(diào)整為長直線，取消互通區(qū)主線隧道，改善互通主線司機(jī)的視線通透性，提高標(biāo)志的認(rèn)知性，減少互通區(qū)司機(jī)的操作難度，提高行車安全性。

盡量消除小交通量匝道居左的不利狀況，提高主交通流匝道的平縱指標(biāo)。

狹窄峽谷山區(qū)高速公路互通匝道的技術(shù)指標(biāo)可依據(jù)規(guī)范靈活掌握，在保證主流交通寧南與西昌方向2條匝道較高的技術(shù)指標(biāo)外，其余匝道技術(shù)指標(biāo)可論證后適當(dāng)降低。

圖5.蘆稿樞紐+落地互通合設(shè)的施工設(shè)計(jì)圖

整個(gè)互通施工圖在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，如圖5所示，在連接線連接位置調(diào)整后，整個(gè)互通布置充分利用地形，取消了主線和匝道上的隧道布置，工程規(guī)模大為減少，降低了結(jié)構(gòu)物施工難度。施設(shè)互通設(shè)計(jì)的工程規(guī)模與初步設(shè)計(jì)相比，僅橋梁面積就減少了4.4萬平方米，設(shè)計(jì)優(yōu)化的工程量顯著。

（二）服務(wù)水平計(jì)算

施工圖設(shè)計(jì)的互通服務(wù)水平可以通過計(jì)算來檢驗(yàn)，按照主線與匝道連接點(diǎn)的特性把本項(xiàng)目范圍內(nèi)蘆稿樞紐立交分成4個(gè)區(qū)段，相關(guān)運(yùn)行速度和服務(wù)水平的考察也被分為4個(gè)區(qū)段。

蘆稿樞紐立交范圍內(nèi)主線側(cè)的西昌至寧南花方向的A匝道與主線連接點(diǎn)劃分為區(qū)段一；寧南至西昌方向的B匝道與主線連接點(diǎn)劃分為區(qū)段二；西昌至宜賓方向的G匝道與主線連接點(diǎn)劃分為區(qū)段三；宜賓至西昌方向的D匝道與主線連接點(diǎn)劃分為區(qū)段四。經(jīng)計(jì)算，預(yù)測2041年立交分合流區(qū)段一、區(qū)段二服務(wù)水平為一級(jí)，區(qū)段三、區(qū)段四的服務(wù)水平為二級(jí)，能夠滿足使用要求。

四、峽谷山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計(jì)特點(diǎn)及技術(shù)對(duì)策

峽谷山區(qū)高速公路地形地質(zhì)復(fù)雜、地勢起伏大、橋隧構(gòu)筑物多，場地狹小，可供互通立交布設(shè)的位置和形式條件十分有限。因此，研究如何合理利用土地資源、科學(xué)布設(shè)互通，對(duì)峽谷山區(qū)高速公路的建設(shè)及運(yùn)營安全起到十分突出的作用，筆者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出主要特點(diǎn)和相應(yīng)對(duì)策如下：

峽谷山區(qū)高速公路地形地質(zhì)復(fù)雜，在岸坡較平緩、適合布置互通的場地，往往是滑坡或不良地質(zhì)堆積體，如本文提及的蘆稿互通工可位置。還有互通布置小范圍場地本身地質(zhì)良好，但存在上方高位的不良地質(zhì)體崩塌或危石的威脅，或者下方庫岸再造的不利影響。勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)高度重視互通場址地質(zhì)安全性評(píng)價(jià)，加強(qiáng)地質(zhì)質(zhì)量勘察，合理選擇路線及互通場址，盡量避讓大型不良地質(zhì)段，對(duì)地質(zhì)病害可處治、處治難度不大的互通場址，應(yīng)和其他備選場地綜合比選確定。

為更好地發(fā)揮公路的作用及節(jié)約投資建設(shè)成本，山區(qū)高速公路基本選擇在沿江的峽谷地帶，與現(xiàn)有的國道、省道共用走廊布設(shè)路線。但由于峽谷地帶的岸坡陡峻，高速公路與地方道路的高差大，在需要設(shè)置服務(wù)性互通時(shí)，路線標(biāo)高選擇上應(yīng)盡量減少與被交路的高差。為便于互通式立交匝道布置，互通區(qū)主線縱坡盡量平緩，以不超過1.5%～2%為佳。過大的主線縱坡會(huì)使得部分匝道與主線的坡差過小，導(dǎo)致匝道需要的接坡長度增長過多，不利于互通線形場地的利用。對(duì)于高速公路與地方道路小角度交叉疊合布置時(shí)，可采用門形墩、異形墩等形式，減小高速公路下部結(jié)構(gòu)對(duì)地方道路行車視距的干擾。路基段的擋防構(gòu)筑物設(shè)計(jì)宜采用一體化設(shè)計(jì)，并合理制定施工順序，減少對(duì)國道正常運(yùn)營安全的影響。

峽谷山區(qū)地形地質(zhì)復(fù)雜，轉(zhuǎn)換交通量一般較小，山區(qū)互通立交的布設(shè)在滿足互通功能的情況下應(yīng)擴(kuò)展思路，不拘泥于固定的布置形式，根據(jù)地形靈活布置立交線形，可以采用T形樞紐與落地互通集中設(shè)置，也可以分散布置，匝道線形可以采用迂回式、回轉(zhuǎn)式、反繞式（西昌至寧南方向右轉(zhuǎn)彎匝道）等扁平化處理方式，也可采用菱形互通等形式。

通常會(huì)遇到峽谷山區(qū)隧道洞口與互通間距過近的情況，間距往往不能滿足路線規(guī)范要求的1000米。當(dāng)?shù)匦尾荒軡M足上述凈距要求而互通式立交及其他設(shè)施必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)結(jié)合運(yùn)行速度控制和隧道特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，提出完善的交通組織、管理和運(yùn)行安全保障措施，經(jīng)綜合分析論證后確定設(shè)計(jì)方案。宜新高速上的特長隧道及隧道群眾多，隧道洞口與互通間距近的情況較多。目前，擬開展隧道內(nèi)有控制的允許分段單向可變道的嘗試。相關(guān)行業(yè)對(duì)高速公路特長隧道的建設(shè)及運(yùn)營管控，可以進(jìn)行大量的測試工作和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以更好地指導(dǎo)峽谷山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)工作。

由于交通量小，峽谷山區(qū)高速公路互通的匝道收費(fèi)廣場設(shè)置困難，一般可以3入3出來考慮收費(fèi)車道數(shù)設(shè)置，如特別困難也可以考慮2入2出。收費(fèi)廣場的縱坡、等寬段長度等設(shè)計(jì)要素可適當(dāng)采用低限值。管理用房可與收費(fèi)廣場分開設(shè)置，也可以采用裝配式的建筑等靈活布置。

五、結(jié)語

根據(jù)峽谷山區(qū)高速公路自身的特點(diǎn)，結(jié)合公路建設(shè)的新理念，峽谷山區(qū)互通立交的布設(shè)在滿足互通功能的情況下應(yīng)擴(kuò)展思路，不拘泥于固定的布置形式，根據(jù)地形靈活布置立交線形，必要時(shí)可集約T形樞紐與落地互通合并設(shè)置，重視環(huán)境保護(hù)與自然相協(xié)調(diào)，盡量減少占地，減少工程量，降低造價(jià)。

確定一座互通式立交方案，是漸進(jìn)的過程，只有不斷深入分析、研究、協(xié)調(diào)各方面影響因素，才能不斷優(yōu)化，找出經(jīng)濟(jì)、合理、快捷、安全的方案。此外，在勘察設(shè)計(jì)過程中，引入第三方咨詢審查單位全過程介入，利于工程方案的不斷優(yōu)化、漸近精進(jìn)。

隨著導(dǎo)航軟件的使用越來越普遍，車路協(xié)同的智慧提升，能夠大幅改善大型復(fù)雜互通式立交對(duì)于行車路徑指示復(fù)雜的問題，提升交通轉(zhuǎn)換效能。