隧道與互通出口凈距較短條件下的互通設計研究

摘要：天巴高速公路鳳山互通受地形、地質條件影響，主線明線段落較短，橋隧構造物多，工程建設受控因素較多。文章從地形、地質條件、限制因素、交通量分析、互通方案設計及比選、對規范相關條文適配程度等方面系統總結了鳳山互通總體設計方案的研究情況，針對隧道與互通出口凈距較短問題進行互通方案論證及比選分析，可為類似條件下互通設計提供參考。

關鍵詞：道路工程；高速公路；互通立交設計；凈距；方案比選

中圖分類號：U412.35+2.1A270893

0 引言

山嶺重丘區高速公路受地形、地質條件約束，橋隧比高，其中隧道對互通布設存在較大制約，主要表現在隧道與互通出口凈距較短，而駕駛員在駛離高速公路的過程中，需完成出洞明適應、尋找車頭間隙、變換車道、確認出口、駛離高速公路等動作，過短的凈距導致駛離車輛與直行車輛在受限空間內交織，相互干擾，容易引發交通事故。

根據《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）（以下簡稱《路線規范》）11.1.6條，規定了隧道出口距前方互通出口起點的凈距lt;1 000 m時應在隧道入口前或者隧道內設置預告標志。根據《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21-2014）（以下簡稱《交叉細則》）5.4.5條規定，隧道與互通出口起點的最小凈距宜≥250 m（按主線設計速度、車道數），互通入口終點與隧道之間的最小凈距宜≥100 m。

當客觀條件受限時，常規的喇叭形常表現出不能平衡標準和工程量及造價的弊端，此時互通的優化選型尤為重要，良好的結構形式可以充分擴展隧道與互通出口之間的凈距，改善交織路段過短的弊端，配合以適當的交通組織設計，滿足安全行車的需求。

1 工程概況

1.1 項目簡況

天峨至北海公路天峨經鳳山至巴馬段（以下簡稱天巴高速）起于廣西河池市天峨縣六排鎮，項目總體呈南北走向，經東蘭縣、鳳山縣，終點位于巴馬縣巴馬鎮，路線全長104.700 km，設計速度為100 km/h（主線常規路段按最高限速為110 km/h設置限速標志），其中K0+000～K98+200路段為雙向六車道，路基寬33.5 m；K98+200～終點K104+700段為雙向四車道，路基寬26 m。

天巴高速在鳳山縣境內全長約44.1 km，在鳳城鎮弄者村附近設置鳳山互通式立交（服務性互通），連接鳳山連接線（二級公路），以解決鳳山縣城及其東部、南部鄉鎮交通流進出高速公路。

鳳山互通位于天巴高速K66+000～K67+300路段，主線為雙向六車道高速公路。因受地形、地質條件制約，主線走向及控制點具有唯一性，使得該互通處于隧道路段，其中銀竹坡隧道（270 m）與蓮花山隧道（1 025 m）之間明線路段僅1.358 km，互通布設較為局促。

1.2 區域內地形、地質概況

互通區域為構造溶蝕峰叢洼地地貌，路線由北向南發展，沿線地勢起伏大，地面高程在654～993 m，相對高差為339 m，屬山嶺重丘區。互通場地內峰叢山峰基巖裸露，山體高大挺拔，表面植被零星分布，多為稀疏草灌。洼地底部被第四系殘坡積層覆蓋，多開墾為旱地，主要種植玉米。

互通區未發現區域性斷裂構造，基本地震動峰值加速度為0.05 g，對應的地震基本烈度為Ⅵ度，基本地震動反應譜特征周期為0.35 s，區域地質穩定性一般。互通區地層巖性主要為第四系溶蝕殘余堆積層（Qcl）紅黏土、含紅黏土碎石及二疊系下統（P1m）石灰巖，下伏基巖為石灰巖。場區內存在巖溶、天坑等不良地質，其中西北區域分布有大型溶洞，屬中等巖溶發育區，除此未見其他不良地質現象。

2 互通設計

2.1 交通量分析

至2044年，立交匝道預測轉向交通量為：天峨（貴陽）—鳳山5 763 pcu/d，巴馬（南寧）—鳳山7 959 pcu/d，巴馬（南寧）—鳳山為主要通行方向，但差別不大，高峰小時交通量分別為361 pcu/h、498 pcu/h，采用常規的喇叭形互通及單車道設計即可滿足通行要求，如圖1所示。

2.2 互通方案設計

鳳山互通受技術標準、地形、地質、環保、造價等因素綜合控制，主要包括：

（1）主線為六車道高速公路，技術標準要求高。根據《交叉細則》，隧道與互通出口起點的最小凈距不宜lt;600 m（設計速度100 km/h，3車道），互通入口終點與隧道之間的最小凈距不宜lt;100 m。

（2）互通場地內地形高差較大，需設置高墩橋梁，斜彎橋梁對設計和施工均不利，互通平面布設應盡可能避免采用小半徑。

（3）互通范圍內分布有基本農田及民房，為附近居民賴以生存的寶貴資源，應盡可能減少占用。

（4）互通范圍內分布有多座高大石灰巖山峰，應盡可能避免深挖產生超高邊坡。

互通設計遵循以下原則：

（1）平縱盡可能采用較高指標，滿足交通量需求及保持較高的服務水平，同時有利于施工。

（2）盡可能增加隧道與互通出口起點的凈距，確保行車安全。

（3）采用緊湊型互通，控制工程規模，降低造價。

（4）減少用地及拆遷，保障社會穩定。

互通方案設計提出4個方案進行同深度比選，分別為：方案一：單喇叭A型；方案二：單喇叭B型；方案三：單喇叭B型（迂回）；方案四：半定向T型（迂回）。

2.2.1 方案一：單喇叭A型（圖2）

方案一采用常規的單喇叭A型，以控制互通規模及工程量，采用匝道上跨主線。各匝道設計速度為40 km/h，平面圓曲線最小半徑R=60 m（1處），最大縱坡為3.923%（出口上坡）。除環圈匝道采用單車道外，其余匝道采用單向雙車道（單車道出入口），以滿足超車需要及維修期保持通行。行車道寬3.5 m，路基寬10.5 m。受地形條件控制，隧道與互通出口起點的凈距分別為332 m、282 m，不能滿足《交叉細則》相關要求。互通入口終點與隧道的凈距分別為403 m、196 m，滿足《交叉細則》相關要求。

2.2.2 方案二：單喇叭B型（圖3）

考慮到巴馬（南寧）—鳳山為主要通行方向，且為增加隧道與互通出口起點的凈距，方案二采用單喇叭B型，匝道上跨主線。為控制互通規模，避免建設匝道橋梁，環圈布設在弄者村右側的坡地上，避免位于低洼之處。

各匝道設計速度為40 km/h，平面圓曲線最小半徑R=60 m（1處），最大縱坡為3.948%（出口上坡）。除環圈匝道采用單車道外，其余匝道采用單向雙車道（單車道出入口），行車道寬3.5 m，路基寬10.5 m。受地形條件控制，隧道與互通出口起點的凈距分別為417 m、372 m，不能滿足《交叉細則》相關要求，但較方案一有所改善。互通入口終點與隧道的凈距分別為242 m、153 m，滿足《交叉細則》相關要求。

2.2.3 方案三：單喇叭B型（迂回）（圖4）

方案三結合地形、交通量分布等因素，按照滿足《交叉細則》相關要求的思路，采用單喇叭B型（迂回），匝道上跨主線。受地形條件及隧道至互通出口凈距要求的控制，匝道采用錯位布置，導致匝道建設里程增加。B、C匝道布設于洼地上，產生平面小半徑高墩斜彎坡橋梁。D、E、C等匝道布設于高大石山上（高程951 m），產生超高邊坡及巨量挖方，邊坡最大高度為153 m。

各匝道設計速度為40 km/h，平面圓曲線最小半徑R=60 m（4處），最大縱坡為4.912%（入口下坡）。除環圈匝道采用單車道外，其余匝道采用單向雙車道（單車道出入口），行車道寬3.5 m，路基寬10.5 m。方案三隧道與互通出口起點的凈距分別為602 m、600 m，互通入口終點與隧道的凈距分別為101 m、100 m，滿足《交叉細則》相關要求。

2.2.4 方案四：半定向T型（迂回）（圖5）

方案一、二采用單喇叭形，互通規模較小，但存在隧道與互通出口起點的凈距較短，行車安全性較差的缺點。方案三可滿足隧道與互通出口起點的凈距相關要求，但工程規模巨大。考慮到互通轉向交通量均較小，結合地形、造價、環保、基本農田等因素，對互通方案設計進行優化。

方案四采用半定向T型（迂回），C匝道上跨主線，B匝道下穿主線。各匝道設計速度為40 km/h，平面圓曲線最小半徑R=60 m（1處），最大縱坡為3.973%（出口上坡），出口下坡最大縱坡為3%。除環圈匝道采用單車道外，其余匝道采用單向雙車道（單車道出入口），行車道寬3.5 m，路基寬10.5 m。受地形條件控制，隧道與互通出口起點的凈距分別為442 m、400 m，不能滿足《交叉細則》相關要求，但較方案一、方案二均有所改善。互通入口終點與隧道的凈距分別為192 m、184 m，滿足《交叉細則》相關要求。

3 方案對比及分析

各方案工程數量及造價對比如表1所示。經濟學評價采用方案四。

4 交通組織與誘導設計

鳳山互通出口起點與隧道的凈距分別為442 m、400 m，不能滿足《交叉細則》相關要求，通過加強交通組織及誘導設計，滿足行車安全要求。基于本路段的交通特性，將互通與兩端隧道作為一個整體，從隧道入口前、隧道內和隧道出口至互通出口段三個路段加強交通組織設計。

4.1 加強交通組織與控制

（1）對互通及前后隧道范圍路段進行分車型、分車道控制管理。設置版面信息為“大型車靠右”的交通標志，其作用為防止大型車變換車道引起交織干擾。隧道內同向車道之間用白色實線分隔，禁止車輛變換車道，并設置版面信息為“實線路段禁止變道”的交通標志，其作用為提示駕駛人在實線路段禁止車輛變換車道。

（2）在隧道出口后100 m范圍內同向車道用白色實線分隔，其目的是防止駕駛人在明適應反應的洞口進行車道變換。

（3）在互通出口減速車道對應的主線同向車道用白色實線分隔，其目的是防止車輛錯過分流點后采取強行變道措施駛入出口匝道。

（4）在互通主線及前后隧道范圍路段設置最高限速100 km/h標志，在互通出口及匝道分別設置最高限速80 km/h、60 km/h、40 km/h標志。

4.2 加強交通預告與誘導

（1）在隧道前適宜路段增設互通出口預告標志，版面信息為“鳳山+距離+導向箭頭”、“鳳山方向提前靠右”，誘導欲駛離主線的車輛提前行駛至外側車道。

（2）在兩端隧道入口前及隧道內分別增設互通出口預告標志，標志中的距離信息按照標志距互通出口減速車道漸變段起點的實際距離設置。

（3）在隧道出口至互通出口起點路段行車道增設2組路面文字與導向箭頭，內側及中間車道分別為“巴馬（或天峨）+直行導向箭頭”，外側車道為“鳳山+右彎導向箭頭”。

5 結語

目前國內新建高速公路多位于山嶺重丘區，橋隧比較高，隧道與互通出口凈距常不滿足相關規范要求，對互通布設形成較大制約。互通方案研究應開放思路，綜合考慮自然條件、社會條件、經濟條件、公路用地、技術標準等因素進行方案研究比選，確定最優方案。

互通設計中不應生搬硬套相關規范或標準，應采用靈活設計的方法，分析控制性指標和一般性指標，并對其做出綜合評判取舍，處理好堅持技術標準和控制工程規模、保護環境等之間的關系。對不能滿足凈距要求的路段應加強互通的選型及比選，選擇綜合最佳方案，同時完善交通組織設計，采取針對性的措施，確保行車安全。

參考文獻

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收稿日期：2023-10-18

作者簡介：吳 鈞（1973—），碩士，高級工程師，主要從事道路工程勘察設計工作。