既有高速公路增設互通式立體交叉方案研究

作者簡介：王 聰（1994—），工程師，主要從事公路設計相關工作。

摘要：在既有高速公路增設互通式立交時，不僅要考慮地形地貌、轉(zhuǎn)換交通量、平縱指標等控制因素限制，還要結合既有高速公路的遠期規(guī)劃和互通設置場地條件，以確保增設互通式立交的合理性和可實施性。文章依托實際工程，從沿線地形、地貌條件、對既有高速公路運行的影響、匝道平面指標、施工難度、施工組織、經(jīng)濟效益等方面，對該工程增設互通的三個方案進行了比選，綜合考慮周圍控制因素后，推薦K線方案的梨形互通作為擬建項目的推薦方案。

關鍵詞：改擴建；高速公路；互通式立交；十字型樞紐；梨形互通

中圖分類號：U412.35⁺2.1

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公路運輸?shù)娜蝿杖找娣敝兀分g的聯(lián)系越來越密切^[1]。公路運輸?shù)母哔|(zhì)量發(fā)展可以激活沿線資源，帶動沿線地區(qū)的開發(fā)和利用，高速公路之間建立快速便捷的聯(lián)絡通道，可極大地完善區(qū)域公路網(wǎng)，提升資源的轉(zhuǎn)運能力和效率。為有效發(fā)揮高速公路之間進行快速交通轉(zhuǎn)換的作用，在既有高速公路選擇合適的位置作為互通式立交接入，是至關重要的。

對于既有高速公路，在增設互通式立交時，不僅需要考慮地形地貌、轉(zhuǎn)換交通量、平縱指標等控制因素，還需要結合既有高速公路的遠期規(guī)劃和互通設置場地條件，來確保既有高速公路增設互通式立交的合理性和可實施性^[2-3]。

1 工程概況

擬建項目位于哈密市內(nèi)，起點位于哈密市巴里坤哈薩克自治縣下澇壩鄉(xiāng)，與既有高速公路相接，路線沿既有S238老路走廊帶進行布設；終點位于紅山口處，與另一條既有高速公路相接。擬建項目作為兩條高速公路快速聯(lián)絡線，其建成后不僅能在兩條高速公路之間進行快速交通轉(zhuǎn)換，同時還可以加密公路路網(wǎng)，從而縮短行車距離。本文主要研究擬建項目起點與既有高速公路完成交通轉(zhuǎn)換的互通式立交增設方案。

擬建項目起點處既有高速公路的設計速度為120 km/h，路基寬度為21 m；道路等級為一級公路，該互通為高速公路與一級公路相交點。通過核查項目起點附近既有高速公路平縱指標滿足設計速度為120 km/h的可設置互通式立交的段落，并考慮周圍地形地貌、互通布設條件和路線的順暢性等^[4-5]，篩選出符合要求的K線方案和對既有高速公路限速的A線方案。K線方案沿既有老路布設，需要與既有國道共線17.6 km，路線里程較長，無須繞行；A線方案路線整體線型順直，路線平縱指標高，路線里程短，但來往車輛交通轉(zhuǎn)換需繞行約19 km。如圖1所示。

2 增設互通方案

根據(jù)K線方案和A線方案路線走廊帶不同優(yōu)缺點，分別對需對既有高速公路限速100 km/h的A線方案及維持設計速度120 km/h的K線方案進行研究。

2.1 K線方案

K線方案接入既有高速公路，對其平縱面指標進行核查，發(fā)現(xiàn)既有高速公路互通段平曲線最小半徑為1 750 m，最大縱坡1.99%，最小凹形豎曲線半徑14 000 m，平縱面指標滿足設計速度為120 km/h設置互通的條件。該段長度為1.15 km。該段路基填方較低，平坦開闊，周圍無建筑物等限制條件，具備上跨既有高速公路的條件，根據(jù)轉(zhuǎn)向交通量分布預測，提出梨形三叉T形互通方案，見圖2。

該方案在起點直接與既有高速公路相接，設置一處梨形互通實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換，既有國道擬建項目通過設置一處B型單喇叭互通實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換。該方案實現(xiàn)了高接高交通快速轉(zhuǎn)換，主流交通行駛舒適，線形指標相對較好，通行效率較高；平面線形指標相對較高，匝道設計速度均采用60 km/h，通行效率相對較高，但既有國道擬建項目的通行車輛需通過B型單喇叭互通完成交通轉(zhuǎn)換，行車指示較為復雜，容易造成車輛誤行。

2.2 A線方案

A線方案位于K線方案以東14 km處，互通范圍內(nèi)平曲線最小半徑2 150 m，最大縱坡+2.75%，最小凹形豎曲線半徑16 000 m，縱面指標不滿足規(guī)范規(guī)定設計速度為120 km/h設置互通的要求，故需對互通區(qū)范圍既有高速公路進行限速100 km/h處理。

A線方案路線沿溝谷布設，路線線形較為順直，擬建項目上下銜接較為順暢，路線里程相對較短，路線平縱指標較高。考慮利用既有高速公路橋梁設置互通實現(xiàn)與其有效銜接，經(jīng)查閱相關設計資料，A線方案既有高速公路現(xiàn)有橋梁墩高均較高，最大墩高達52 m。為合理利用既有高速公路資源，控制工程規(guī)模，同時便于后期交通組織，利用既有高速公路橋梁下穿高速公路并設置互通式立體交叉。

2.2.1 A線十字型樞紐互通方案

利用既有高速公路橋梁下穿高速公路至溝底，于交叉處設置一個十字型樞紐互通實現(xiàn)與既有高速公路的交通轉(zhuǎn)換，由于既有高速公路與本項目的交叉處，地勢險峻，地形條件交差，其間山嶺區(qū)地表縱坡達10%～15%，常規(guī)十字形樞紐互通方案會導致橋梁規(guī)模和路基填挖方工程量均偏大，造成工程造價高。綜上考慮，提出十字型變形樞紐互通方案，選擇地勢高差較小的位置作為匝道的接入點，通過增加匝道路基長度，保證擬建項目與既有高速公路之間的匝道縱坡滿足規(guī)范要求，從而減少橋梁規(guī)模，該方案有效地降低了常規(guī)十字型樞紐方案橋梁規(guī)模，保證了擬建項目路線銜接的順暢性，路線無須繞行，也無須與既有國道共線，通行效率較高；但該方案也存在缺點，如占地規(guī)模大、匝道之間距離較遠、容易造成車輛誤行等。如圖3所示。

2.2.2 A線T型互通方案

鑒于A線方案與既有高速公路交叉處東側(cè)3 km處存在一處單喇叭互通式立交，A線方案與既有高速公路在交叉處設置互通式立交與其原有功能重復，同時由于A線方案起點至既有高速公路段路線平縱指標較差，考慮在A線方案與既有高速公路交叉處設置一處T型互通，T型互通與A線方案起點間按與既有國道和既有高速公路共線考慮，該方案橋梁規(guī)模和匝道長度相比十字型變形樞紐互通的小，總投資也小于十字型樞紐互通方案。如圖4所示。

3 不同互通方案對比分析

通過對比分析三種不同互通方案接入既有高速公路的優(yōu)缺點（見表1～2），A線的十字型樞紐和T型互通方案對整個路線走向來說，雖然路線整體線型較為順暢、順直，里程較短，但互通方案需要對既有高速公路進行限速處理，實現(xiàn)難度較大，且既有高速公路互通區(qū)的地勢高差較大，互通區(qū)布設場地條件較差，路線繞行距離較遠；而K線的梨形互通對整個路線走向來說，路線平縱指標差，路線里程較長，但無須對既有高速公路限速，符合主交通流方向，施工難度小，可實施性較大。綜上所述，K線方案的梨形互通作為擬建項目的推薦方案是比較合理、可行的。

4 結語

本文主要分析了在不同路線方案下既有高速公路接入互通方案的優(yōu)缺點，路線整體方案往往直接關系到互通方案的合理性和經(jīng)濟性，在既有高速公路增設互通式立交時，不僅要考慮既有高速公路的周圍建設條件、技術指標滿足規(guī)范要求等，還要考慮最大程度減少對既有高速公路運營的影響，以確保在路線整體方案和互通式立交方案之間達到最優(yōu)解，保證既有高速公路接入互通式立交的合理性和可實施性。

參考文獻：

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