■林聯(lián)泰
(福建省陸海工程科技有限公司,福州 350007)
樞紐互通作為高速公路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn),擔(dān)負(fù)著高速公路之間交通流快速轉(zhuǎn)換的重要功能。 近年來,隨著交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的逐步實(shí)施,高速公路建設(shè)加速推進(jìn),高速公路網(wǎng)絡(luò)由最初的縣縣通到目前的鄉(xiāng)鎮(zhèn)便捷通,以既有高速公路為骨架,路網(wǎng)層層加密,于既有高速公路上新增樞紐互通連接新增高速屢見不鮮。 本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復(fù)合式樞紐互通為工程實(shí)例,具體闡述既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通方案的設(shè)計(jì)過程,分析其選址及方案構(gòu)型的重難點(diǎn),以期對類似項(xiàng)目具有借鑒意義。
大田廣平至安溪官橋高速公路(以下簡稱“田安高速”)為福建省“十三五”高速公路網(wǎng)規(guī)劃“六縱十橫”中五橫支線,南北貫穿三明、泉州兩地市,為閩西南協(xié)作區(qū)內(nèi)重要的快速通道,其中三明段位于大田境內(nèi),起點(diǎn)連接莆炎高速,終點(diǎn)連接泉南高速。
田安高速三明段路線全長約72.511 km(其中新建里程51.623 km,與泉南高速共線里程20.888 km),采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)速度100 km/h,路基寬度26 m,雙向四車道,見圖1。廣平復(fù)合式樞紐互通布設(shè)于大田縣廣平鎮(zhèn),為田安高速起點(diǎn),其作為莆炎高速與田安高速交通流快速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn),同時(shí)兼顧服務(wù)型互通功能,方便廣平鎮(zhèn)及周邊車輛上下高速。
圖1 田安高速路線平面圖
高速公路作為現(xiàn)代的交通設(shè)施,具有“快速、舒適、安全、高效、低耗”的特點(diǎn),它對促進(jìn)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展起著重要的帶動(dòng)作用,它聯(lián)系重要城鎮(zhèn),服從國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃布局。 確定互通式立體交叉位置時(shí),應(yīng)綜合考慮公路網(wǎng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況,并設(shè)在兩相交公路線形指標(biāo)良好,地形、地質(zhì)和環(huán)境條件有利的位置[1]。
在服從新增高速規(guī)劃走向前提下,為減少對高速運(yùn)營的影響并降低造價(jià),既有高速公路上新增樞紐互通應(yīng)盡量減少對既有高速的改造,樞紐互通的選址更多受限于既有高速公路的線形條件及構(gòu)造物分布情況。 廣平樞紐互通選址既服從主線的規(guī)劃走向,同時(shí)充分分析莆炎高速大田段的線形條件及建設(shè)條件,從而確定互通位置。
根據(jù)高速公路規(guī)劃,田安高速為大田縣的南北干線通道,在規(guī)劃走向變化不大的情況下,以盡可能服務(wù)大田鄉(xiāng)鎮(zhèn)為原則,助力鄉(xiāng)村振興。 因此,田安高速起點(diǎn)于大田縣境內(nèi)銜接莆炎高速較為合適,且節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)服從主線走廊,盡可能擴(kuò)大高速服務(wù)范圍,同時(shí)符合地方意愿及百姓期望。
現(xiàn)行規(guī)范從運(yùn)行效能、安全要求出發(fā),對交叉道路的線形條件,互通與互通、服務(wù)區(qū)及隧道間的間距提出了嚴(yán)格的控制指標(biāo)[1-3]。 因此,在廣平樞紐互通位置選址時(shí),在服從規(guī)劃走向前提下,對大田境內(nèi)莆炎高速的線形條件進(jìn)行了分析并結(jié)合互通與隧道的間距控制,選取可能布設(shè)互通的位置。
2.2.1 平縱指標(biāo)
莆炎高速設(shè)計(jì)速度100 km/h, 路基寬度33.5 m,雙向六車道,大田段途經(jīng)文江、奇韜、廣平3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),路線里程約23.162 km,全線平曲線最小半徑為1 150 m,最大縱坡為3.9%(800 m/1 處)。經(jīng)分析全線除3.9%大坡段外,其余路段平縱指標(biāo)均滿足互通布設(shè)線形指標(biāo)要求。
2.2.2 隧道設(shè)置情況
大田縣自然地貌為“九山半水半分田”,地形條件復(fù)雜,為山嶺重丘區(qū)域,因此莆炎高速大田段橋隧比例高,為58.86%,全線共設(shè)置隧道8 063 m/9座。隧道設(shè)置情況見表1,平面分布情況見圖2。
表1 莆炎大田段隧道設(shè)置情況
圖2 莆炎高速現(xiàn)狀分析圖
JTG D20-2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]條文及說明指出,隧道出口與前方互通式立體交叉間的距離,應(yīng)滿足設(shè)置出口預(yù)告標(biāo)志的需要; 條件受限制時(shí),隧道出口與前方互通式立體交叉出口起點(diǎn)的距離不應(yīng)小于1 000 m,地形等條件嚴(yán)格受限制時(shí),宜滿足現(xiàn)行JTG/T D21-2014《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》[2]的相關(guān)規(guī)定,即不小于600 m(設(shè)計(jì)速度100 km/h,單向3 車道)。 因此,從控制隧道出口與前方互通出口間距的角度出發(fā),莆炎高速大田段滿足樞紐互通布設(shè)條件的共有4 處,分別為南山頂隧道至巖峰隧道段、蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段、蜈蚣山隧道至際山隧道段、 樂善隧道至文筆山1 號隧道段。 其中3.9%大坡段位于蜈蚣山隧道至際山隧道段。
2.2.3 互通、停車區(qū)設(shè)置情況
莆炎高速大田段共設(shè)置互通2 座、停車區(qū)1處,分別為奇韜互通、廣平互通、廣平停車區(qū)。 其中奇韜互通布設(shè)于南山頂隧道至巖峰隧道段,廣平互通布設(shè)于蜈蚣山隧道至際山隧道段,廣平停車區(qū)布設(shè)于樂善隧道至文筆山1 號隧道段,具體見圖2。 另外,根據(jù)《福建省高速公路規(guī)劃(2016-2030 年)》,田安高速起點(diǎn)與莆炎高速銜接的節(jié)點(diǎn)位于蘇橋村,即蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段。
綜上所述,根據(jù)莆炎高速大田段主線平縱指標(biāo)及隧道布設(shè)情況,可布設(shè)樞紐互通的位置共計(jì)4處,結(jié)合隧道間路段長度及既有互通、停車區(qū)位置,分別為奇韜互通、蘇橋村、廣平互通、廣平停車區(qū),具體情況見表2。
表2 樞紐互通主線情況
根據(jù)地形、地質(zhì)條件、礦區(qū)分布情況,結(jié)合田安高速路線走廊,從建設(shè)里程、運(yùn)營里程、居民出行及對沿線經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性、礦區(qū)影響、互通改造難度等方面對互通位置進(jìn)行綜合比選,見表3。其中奇韜互通位置作為B 線方案的起點(diǎn),蘇橋村作為F 線方案的起點(diǎn),廣平互通位置作為K 線方案的起點(diǎn),廣平停車區(qū)位置作為G 線方案的起點(diǎn),見圖3。
圖3 田安高速起點(diǎn)樞紐互通位置比選平面圖
表3 田安高速起點(diǎn)樞紐位置比選情況
綜上所述,既有廣平互通處地形平緩,改造為復(fù)合式樞紐互通難度小, 對應(yīng)主線新建里程適中,運(yùn)營里程較短,服務(wù)范圍廣,串聯(lián)鄉(xiāng)鎮(zhèn),帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對礦區(qū)影響小,故確定改造廣平互通為復(fù)合式樞紐互通,連接莆炎高速與田安高速,同時(shí)服務(wù)于廣平鎮(zhèn)及周邊居民出行。
互通式立交的方案設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)交通量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然地理?xiàng)l件,合理分配車流,保證交通安全,選擇合適的互通立交型式和適當(dāng)?shù)囊?guī)模,經(jīng)多方案比選確定滿足交通功能要求、與周圍地形地貌相匹配、適合現(xiàn)場情況、便于運(yùn)營管理并獲得最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)計(jì)方案。
通過樞紐互通選址分析可知,廣平樞紐互通布設(shè)于蜈蚣山隧道至際山隧道之間, 除去3.9%大坡段外,僅有1.85 km 范圍可布設(shè)互通,需與既有莆炎高速廣平互通構(gòu)成復(fù)合式樞紐互通。 因此,本互通作為田安高速與莆炎高速交通快速轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的同時(shí),兼顧服務(wù)大田縣廣平鎮(zhèn)及周邊車輛上下高速公路。
3.2.1 既有廣平互通
既有廣平互通為A 型單喇叭互通, 主線上跨,設(shè)置3 進(jìn)4 出收費(fèi)站,連接線與國道G534 線平交,見圖4。 既有廣平互通的利用率為復(fù)合式樞紐互通方案布設(shè)的重難點(diǎn)。
圖4 既有莆炎高速廣平互通
3.2.2 莆炎高速蜈蚣山隧道
蜈蚣山隧道出口與既有廣平互通A 匝道出口間凈距為615.048 m,略大于規(guī)范值600 m,互通改造空間受限。
由圖5 可知,本互通遠(yuǎn)景年總出入交通量36 960 輛/日,其中大田往返三明的交通量為18 720 輛/日,大田往返莆田的交通量為15 104 輛/日,大田往返廣平的交通量為3 136 輛/日。大田往返三明方向?yàn)橹饕煌鳌?/p>
圖5 廣平樞紐互通遠(yuǎn)景交通流量
(1)以大田往返三明方向?yàn)橹髟训肋M(jìn)行方案構(gòu)形,保證主交通流線的連續(xù)性。 (2)盡可能利用既有廣平互通,不改移收費(fèi)站,出入地方公路的交通均通過收費(fèi)站。 (3)控制與東側(cè)莆田方向蜈蚣山隧道的間距,保證運(yùn)行安全。
受限于莆炎高速主線線形條件及隧道設(shè)置情況,樞紐互通與既有一般互通距離過近無法設(shè)置集散車道,互通方案均采用匝道相連的方式構(gòu)成復(fù)合式立體交叉。 互通方案主交通流方向大田往返三明匝道均采用具較好線形指標(biāo)的直連式匝道上跨莆炎高速及既有匝道, 保證主交通流向的快速通行。另外, 完全利用既有廣平收費(fèi)站及落地主匝道,對A 型單喇叭互通局部改建。
3.5.1 方案1
在盡量利用現(xiàn)狀廣平互通,減小對莆炎高速影響的前提下,為使互通與蜈蚣山隧道凈距滿足規(guī)范要求,方案1 匝道集中布設(shè)于三明方向,遠(yuǎn)離莆田方向蜈蚣山隧道,莆田往大田次交通流于莆炎高速西北方向繞行,下穿現(xiàn)狀莆炎高速棟仁1# 大橋,改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間的凈距為600 m,滿足規(guī)范要求。方案1 共布置12 條匝道,完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道, 改建A匝道,廢棄C 匝道,見圖6。
圖6 方案1平面圖
3.5.2 方案2
方案2 匝道集中布設(shè)于莆田方向,莆田往大田次交通流向布設(shè)為內(nèi)轉(zhuǎn)彎半直連式匝道,下穿既有莆炎高速及D 匝道路基段。改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間凈距為345 m。 方案2 共布置11 條匝道, 完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道,廢棄A、C 兩條匝道,見圖7。
圖7 方案2 平面圖
3.5.3 兩個(gè)方案比選
廣平復(fù)合式樞紐互通方案比選見表4。
表4 廣平復(fù)合式樞紐互通方案比選
綜上所述,從既有互通利用率、對正在運(yùn)營高速的影響及與隧道間距離等方面出發(fā),推薦采用方案1。 方案1 大田往廣平方向及莆田往大田方向于N 匝道交織, 交織情況見圖8, 交織段長度647 m,參照《公路通行能力手冊》計(jì)算后,交織段通行能力滿足要求。 同時(shí)可于較長的交織段范圍內(nèi)加強(qiáng)交安等措施,引導(dǎo)大田往廣平方向車輛,避免誤行掉頭。
圖8 方案1 N 匝道交織情況
本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復(fù)合式樞紐互通為工程實(shí)例,系統(tǒng)闡述既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通方案設(shè)計(jì)過程,重點(diǎn)分析既有莆炎高速的線形條件及隧道分布對互通選址的制約, 以及利用既有互通改建為復(fù)合式樞紐互通的方案設(shè)計(jì)思路,以期對類似項(xiàng)目具有借鑒意義。
相較于兩條新建高速上設(shè)置樞紐互通,既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通的制約因素更多,互通方案研究過程中應(yīng)分清主次,抓住重點(diǎn),理清思路。樞紐互通選址應(yīng)綜合國家及沿線路網(wǎng)現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃,服從主線走廊優(yōu)劣,選取自然條件有利的位置,避開不良地質(zhì)、礦區(qū)、地形陡峭區(qū)域,并從運(yùn)行安全要求出發(fā)綜合考慮既有高速的線形條件及隧道分布情況確定。 方案構(gòu)形應(yīng)結(jié)合樞紐互通功能定位,綜合安全、功能、環(huán)境、用地和成本等要素,平衡交通功能需求與既有工程利用率的關(guān)系,以期達(dá)到功能完備、經(jīng)濟(jì)合理。