山區坡地立體交通設計
——以羊永立交為例

王 超

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司,陜西 西安 710000）

0 引言

山區坡地受地形、地貌、地質等影響，其立體交通設計較為復雜[1]。由于地形通道狹窄、地形高程大、地質條件復雜等因素的制約，公路設計存在立體交通的設計復雜、固定設施選址困難等問題[2]。同時山區坡地的公路建設，還需要考慮泥石流、崩塌、滑坡、錯落等地質發育狀況，增加了設計難度[3]。為了減少不良地質的影響，切實保障山區坡地立交工程設計的可行性和經濟性，首先需要優化施工圖立交方案，其次，需要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費站及平交口等方面設計山區坡地立體交通方案。這一設計方案，有助于優化立交布設線形其指標，減小工程規模，提高山區坡地立交工程建設的安全性與穩定性。

1 工程概述

甘肅省羊永鎮地處山谷地帶，地勢西北高、東南低，地形起伏較大，地質條件較為復雜[4]。羊永互通式立交在羊永隧道與白崖山隧道之間布設，該立交區地形受限因素較多，主線在坡面布設，與被交路間距較小，基本平行[5]。羊永互通式立交的工程規模如表1所示。

表1 羊永立交工程規模

羊永互通式立交中心樁號為K71+000，與C匝道交叉角度為38°2'54"，交叉樁號：YK71+133.966=BK0+361.174，與B匝道交叉角度為51°38'37"，交叉樁號：YK71+133.966= BK0+361.174，采用Y型分離型互通方案，主線上跨匝道。起點樁號：K69+985，終點樁號：K71+910。前距新城互通式立交17.375 km，后距臨潭互通式立交14.535 km。被交道路為卓尼連接線，一級公路，設計速度為80 km/h，路基寬為22.5 m。S306線，二級公路，設計速度為40 km/h，路基寬為10 m。

羊永互通式立交項目地形復雜，被交道路差異較大，涵洞多，線路長，需要在方案設計中充分優化。

2 施工圖立交方案優化

施工圖立交方案主要從優化平縱設計、收費站下移設計、調整主匝道等方面改進設計[6]。

2.1 優化平縱設計

施工圖階段，依照因地制宜、造價合適且安全舒適的原則，根據羊永鎮地形條件，依據各項技術指標對主線平縱進行了優化設計，同時增設震蕩減速標線，增強運營階段安全性和可靠性。主線半徑調整至R=1 100 m，增大主線與北側山體間距；調整B匝道與主線交叉角度，壓縮與主線間距；優化S306平縱面指標；優化改路平面，遠離“它哇1號滑坡”[7]。

2.2 收費站下移設計

互通區存在“它哇1號滑坡、古堆山2號滑坡、拉布灘1號滑塌、拉布灘2號滑塌”等多處不良地質路段，地質條件較差；主線沿坡面布設，基本與S306平行，與S306平均間距約80 m，平均高差約15 m，既有S306在該段最大縱坡為5.7%，互通及平交口布設條件較為有限。

施工圖階段將收費站下移1.6 km，布設于羊永鄉西側河灘地上，在收費站外，增設L1匝道連接卓尼連接線與S306；將原S306改移緊貼卓尼連接線布設，減少不良地質的影響。

2.3 調整主匝道

初設L匝道采用雙向雙車道匝道，匝道長為100 m，路基寬為19.5 m，收費站布設于A匝道與L匝道之間。施工圖階段將收費站下移，布設于羊永鄉西側河灘地上，L匝道增長為1.72 km，維持原匝道寬度19.5 m設計，收費站外采用卓尼連接線標準斷面22.5 m。根據初步方案對羊永互通式立交進行優化，初步方案與施工圖設計方案對比如圖1所示。

圖1 羊永互通式立交方案

圖中虛線部分為羊永互通式立交工程初步設計方案，實線部分為對比優化后各個樁段施工圖設計方案，此方案進一步優化了公交布設線性及其指標，減少了工程規模，且該方案安全指標最高，后期運營安全，可減少交通事故的發生。

3 山區坡地立體交通設計方案

山區坡地立體交通方案主要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費站及平交口等方面設計，在充分考慮了不良地質影響的基礎上，合理設計了山區坡地立交方案，確保山區坡地立交工程建設的安全性與穩定性[8]。

3.1 平面設計

3.1.1 平面線形設計

山區坡地工程平面線形優化設計應基于平面幾何約束條件，依循地形、地貌及周遭環境，合理地設計平曲線和豎曲線。羊永公路地處多變的山地之上，平面線形大多選取圓曲線，進而維持交通設計的安全性與美觀性。立交區前后主線設計速度為80 km/h，路基寬度為25.5 m。互通主體位于R-1 400 m+直線段，主線設計長度為1 920 m。互通內各匝道設計速度采用40～60 km/h。被交路為卓尼連接線，設計速度80 km/h，路基寬22.5 m；S306設計速度40 km/h，路基寬10 m。卓尼連接線為新建公路，S306平面線位盡量擬合舊路線位。

匝道出入口設計中，匝道加、減速車道均采用單向單車道出入口標準，變速車道按直接式和平行式兩種形式設計。A匝道加速車道采用平行式，長度為200 m，漸變段長度70 m；B匝道加速車道采用平行式，長度為200 m，漸變段長度70 m；C匝道減速車道采用直接式，長度為127.683 m，漸變段長度80 m；D匝道減速車道采用直接式，長度為129.839 m，漸變段長度80 m。

3.1.2 收費站及平交口平面設計

該立交方案設匝道收費站一處。收費站與匝道之間寬度過渡采用路面邊線線位控制，漸變率小于1/5。在收費站外增設L1匝道，連接卓尼連接線與S306。L1匝道與卓尼連接線、S306間的平交口平面設計見表2。

表2 平交口平面設計

3.2 縱斷面設計

互通式立交的縱斷面需要選取合理的縱坡值，匝道縱坡的坡度應盡量平緩，避免坡度起伏過大影響車輛的行駛安全，確保順利實現交通轉向和克服高差。如地形限制必須采用縱坡極限值，則需設置減速帶等減速措施。立交區內主線最小凹型豎曲線半徑R-12 000 m，最小凸型豎曲線半徑R-14 000 m，最大縱坡2.5%。被交路卓尼連接線平交口范圍縱坡0.35%，S306平交口范圍縱坡1.4%。該方案在施工時應注意主線與匝道、匝道與匝道包圍區域內的填土壓實和坡面修整。

3.3 橫斷面設計

山區坡地橫斷面設計依照前瞻性、協調性、經濟性、功能性原則。不僅要確保短期內公路的服務功能，還要確保為后期公路改造工程留足空間，加強與其他山區公路的銜接，充分評估現有橫斷面，根據論證和設計規劃的前提，設計最佳方案，滿足山區立交公路的服務功能。

該項目根據羊永鎮地區巖體結構、產狀、抗風性能管理等工程地質因素以及水文地質條件，綜合擬定合理的斷面形式，采用工程地質類比法確定路塹邊坡坡率。同時為穩定路堤和路塹邊坡和減少土石方工程量，要廣泛應用不同類型的擋土墻，在擋土墻高≤10 m時，采用漿砌片石砌筑；在擋土墻高＜5 m時，采用重力式擋土墻；若墻高≥5 m時，在地基條件良好的地區采用衡重式擋土墻。

以羊永立交工程為例，被交路卓尼連接線、L1匝道、S306線路路基標準橫斷面設計如表3所示。

表3 各線路路基標準橫斷面設計

依照《公路工程技術標準》（JTGB01—2014），該項目主線按照雙向四車道修建，主線設計車速80 km/h，匝道設計車速40 km/h。路基采用整體式橫斷面，路基寬25.5 m，單向行車道寬2×3.75 m，中間帶寬度3.00 m，硬路肩寬3 m，土路肩寬0.75 m，山體巖石承載力分別滿足200 kPa和300 kPa。而立交匝道斷面設計中，要依據交通量把握每個層面的公路方向，保證立體交叉主干線坡度能夠平穩順延到各個層面。

4 結語

山區坡地立體交通是路網系統中的重要組成節點，山區地形復雜，選用常規形式難以布設，公路互通立交的設計對復雜地區交通及經濟發展具有重要意義。該文結合羊永立交實例，根據實地的交通量、地形特征、水文特征、巖土特征等進行交通設計，對羊永互通式立交初步方案進行優化設計，制定山區坡地立體交通設計方案，綜合設計地區平面、縱斷面以及橫斷面。這一方案綜合技術、經濟、社會合理分析，做到技術指標合規、工程規模適宜、工程經濟合理、占地集約節約，以期為優化山區坡地立交工程設計提供初步參考。