徐瑞鵬

(蘇交科集團(甘肅)交通規(guī)劃設計有限公司,甘肅 蘭州 730030)

2015年3月24日,甘肅省人民政府辦公廳以甘政辦發(fā)〔2015〕31號文件印發(fā)了《甘肅省省道網(wǎng)規(guī)劃(2013—2030年)》,調(diào)整后的省級公路包括省級高速公路和普通省道,由具有全省政治、經(jīng)濟意義的公路及不屬于國家公路的省際間重要公路組成。省級高速公路網(wǎng)由“六環(huán)六縱二橫十八聯(lián)” 32條路線組成,即6條繞城環(huán)線、6條北南縱線、2條東西橫線、18條聯(lián)絡線,S44康縣至略陽高速公路(以下簡稱“康略高速”)為18條聯(lián)絡線之一[1]?？德愿咚倨瘘c接G8513平綿高速,終點為甘陜界白河溝(東延至略陽縣接G7011十天高速),是落實“一帶一路”“交通強國”目標的重要舉措,是隴南市融入“長江經(jīng)濟帶”“成渝經(jīng)濟區(qū)”“關天經(jīng)濟區(qū)”的交通紐帶,是補充完善甘肅省省級高速公路網(wǎng)的重要行動,是隴南市向東開放的省際出口公路,是進入康縣陽壩、花橋、何家莊、朱家溝等4A級景區(qū)的旅游公路,是區(qū)域應急搶險的一條重要應急保障線?？德愿咚俚慕ǔ蓪⑿纬呻]南—康縣1 h通勤、隴南—漢中3 h覆蓋,形成區(qū)域發(fā)達的快速網(wǎng),使公路沿線民眾享受到便捷的交通服務,對保障隴東南地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

康略高速主線起點位于隴南市康縣寨子村,終點位于康縣王壩鎮(zhèn)雞山壩村白河溝(甘陜界),其中起點與G8513平綿高速以T形樞紐立交相接,設梁家山長隧道后向東進入長壩河河谷,設花橋長隧道至花橋村后經(jīng)長壩鎮(zhèn)在老街社設長壩互通,而后過段家莊村離開長壩河河谷設黑馬關特長隧道至楊河壩村,路線自北側(cè)過楊河壩村后設楊河壩短隧道、峽口門長隧道至蒲家峽,沿黑馬關河北側(cè)山坡經(jīng)江家灣村至鄭家溝村設康縣西互通,經(jīng)香子壩村設康縣長隧道至三官村,設甘石壩中隧道至左家莊村,在陳家壩村設康縣東互通,至金家埡村設蔣家山長隧道至王壩鎮(zhèn)何家莊村,沿康縣工業(yè)集中區(qū)規(guī)劃范圍南側(cè)至王壩村設王壩互通,經(jīng)雞山壩村小雞山寺南側(cè)、王壩污水處理站南側(cè),終點與陜西省段順接。路線長42.24 km。

起點位于隴南市康縣望關鎮(zhèn)寨子村西北側(cè)約1.3 km處,被交路為G8513平綿高速,以T形樞紐互通式立交相銜接,實現(xiàn)康略高速與G8513平綿高速公路的交通流快速轉(zhuǎn)化?；ネㄔ训郎峡缙骄d高速,匝道設計速度采用60 km/h,路基寬度采用10.5 m Ⅱ型單向雙車道,平縱面指標均滿足規(guī)范[2-5]要求。

1.1 地形地貌

康略高速區(qū)域根據(jù)地貌成因類型和形態(tài)特征,主要為構(gòu)造剝蝕(侵蝕)中低山和侵蝕堆積河谷兩種地貌類型。

構(gòu)造剝蝕(侵蝕)中低山地貌在路線沿線廣泛分布,地勢西高東低,海拔為900～1 750 m。眾多南北向河谷切穿山脊,但未破壞整個山地的脈狀延伸趨勢。區(qū)域內(nèi)山勢雄偉,河谷狹窄、水流湍急。受構(gòu)造影響強烈,海拔高程變化很大,相對切割深度500～1 000 m。山坡坡度30°～40°不等,路線多以隧道形式穿越該地貌單元。

侵蝕堆積河谷地貌主要分布于平洛河和縣壩河河谷。河床、河漫灘發(fā)育,兩岸谷坡較為陡峻,多呈V型谷,侵蝕剝蝕作用強烈,岸坡植被茂盛,局部基巖出露。山坡上陡下緩,因河流溯源侵蝕下切,形成以河流為主干,兩側(cè)溝谷呈樹枝狀發(fā)育。

1.2 水文

1.2.1 地表河流

康略高速位于甘肅省中南部三大地形(黃土高原、秦巴山區(qū)、青藏高原)的交匯區(qū)。整個地區(qū)主要有暖熱帶、中溫帶、北亞熱帶三大氣候類型,呈橫向分布態(tài)勢,區(qū)域內(nèi)的河流主要有平洛河、長壩河、王壩河等。

(1)平洛河:為嘉陵江二級支流。發(fā)源于武都縣米倉山,于望關鎮(zhèn)葉灣村入康縣境。康縣區(qū)段長36 km,占全長度的53.3%,康縣境內(nèi)集水面積411 km2,是康縣境內(nèi)的第三大河流,主干流多年平均流量5.98 m3/s,多年平均徑流量1.89×108m3。

(2)長壩河:長壩河系平洛河主要支流之一。發(fā)源于長壩南部萬家大梁山系石家溝,于望關匯入平洛河,全長25 km,集水面積111 km2。

(3)王壩河:位于康縣東部,發(fā)源于萬家大梁東段林區(qū),系樂索河上游河段?？悼h境內(nèi)長10 km,集水面積58 km2,干流多年平均年徑流量2.8×107m3,多年平均流量0.64 m3/s。

1.2.2 地下水

康略高速區(qū)內(nèi)康縣處于三大構(gòu)造單元的銜接部位,斷裂縱橫交錯,形式繁多,為地下水賦存、富集創(chuàng)造了條件。主要有四大類型,分別為基巖裂隙水、松散巖類孔隙水、斷層脈狀水、碳酸鹽巖(含碎屑巖)巖溶裂隙水。

1.3 氣象

康略高速地處隴南市康縣,根據(jù)《公路自然區(qū)劃標準》(JTJ 003—86)[6],屬于秦巴山地濕潤區(qū)(Ⅴ1),項目區(qū)域年平均氣溫11.0 ℃,年極端最高氣溫34.5 ℃,極端最低氣溫-14.6 ℃,冬無嚴寒;日照時數(shù)年平均為1 715.7 h,平均每天日照6.5 h;年平均降水量807.5 mm,夏、秋、春、冬季降水量平均分別占年降水量的48%、28.06%、20%、3.94%;年平均風速為1.7 m/s,定時最大風速只有18 m/s,盛行偏東風;項目區(qū)域平均地面溫度10.4 ℃,標準凍結(jié)深度為32 cm。

2 主要技術標準

主線技術指標:本樞紐互通范圍內(nèi)主線采用雙向四車道高速公路標準,80 km/h的設計速度,12.75 m寬的分離式路基,互通主線范圍為K0+000～K0+900,區(qū)段內(nèi)最小平曲線半徑R=1 400 m,縱坡imax=3.3%。

被交路技術指標:G8513平綿高速互通范圍內(nèi)主線采用雙向四車道高速公路標準,80 km/h的設計速度,12.25 m寬的分離式路基,互通區(qū)段內(nèi)最小平曲線半徑R=1 100 m,縱坡imax=1.867%。

寨子樞紐互通主線側(cè)以及被交路G8513平綿高速上下行線方向的匝道均采用單車道出入口的變速車道,而后漸變?yōu)殡p車道。采用直接式減速車道,變速段長度L1≥110 m,漸變段長度L2=80 m;采用平行式加速車道,變速段長度L1≥180 m,漸變段長度L2=70 m。

3 交通量預測

根據(jù)工可報告交通量預測結(jié)果,寨子樞紐互通遠景年(2043)轉(zhuǎn)向交通量共計AADT為35 990 pcu/d,設計小時交通量系數(shù)K=0.135,方向不均勻系數(shù)D=0.51。換算成設計小時交通量DDHV后,主流向為略陽—天水方向的往返交通,2043年DDHV為2 453 pcu/h;次流向為略陽—隴南方向的往返交通,2043年DDHV為2 404 pcu/h。轉(zhuǎn)向小時交通量如圖1所示。

圖中括號外數(shù)據(jù)—特征年小客車交通量(pcu/d);括號內(nèi)數(shù)據(jù)—設計小時交通量(pcu/h)。圖1 2043年寨子樞紐互通預測轉(zhuǎn)向交通量示意圖

根據(jù)交通量預測結(jié)果可知,互通各方向轉(zhuǎn)向交通量差別較小,主次流向不明顯,且單向交通量均滿足單車道變速車道通行能力的要求。因此,影響互通方案選擇的主要因素并非交通量,而是區(qū)域內(nèi)的地形地物等。

4 互通立交方案設計

4.1 布設原則

(1)互通式立交的設置首先應符合區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有路網(wǎng)與規(guī)劃道路的整體布局,同時考慮地方政府規(guī)劃及經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀要求,并結(jié)合交通量和工程具體工況條件綜合確定。

(2)樞紐互通式立交作為“高接高”公路交通流轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點,應注重互通型式的選擇,以確保區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)交通流快捷集散。

(3)對互通式立交方案具體指標的采用,考慮到山嶺區(qū)地形地物及地質(zhì)條件的制約,需因地制宜使匝道順應地形地勢,合理控制工程規(guī)模。

(4)互通匝道的出入口為事故高發(fā)區(qū),因此在設計中要嚴格控制出入口位置的平面線形設計、縱面指標協(xié)調(diào)及標志標牌示意等,以適應駕駛員的行車預期,合理降低事故風險。

(5)在公路項目中,互通式立交不僅具有工程構(gòu)造物的屬性,也應包含美學景觀的特性,因此在方案設計過程中應融入美學設計理念,達到造型優(yōu)美。

4.2 主要控制因素

寨子樞紐是在既有G8513平綿高速公路上新增樞紐互通,該節(jié)點主要控制因素具體有以下五點。

(1)被交路G8513平綿高速為雙向四車道,路基寬度24.5 m,寨子樞紐擬采用上跨平綿高速的方案,以實現(xiàn)康略高速與平綿高速之間交通流的轉(zhuǎn)換。

(2)被交路上寨子樞紐互通擬定位置北側(cè)約800 m處為茶馬隧道,南側(cè)約1 300 m處為望子關隧道,1 700 m處為望子關互通,互通布設時需考慮與既有隧道和互通之間有關間距和凈距的要求,避免對既有構(gòu)造物產(chǎn)生影響。

(3)被交路上寨子樞紐互通路段分布有橋梁構(gòu)造物,方案布設時應考慮橋梁構(gòu)造物的拆除及拼寬改造,盡量減小對既有構(gòu)造物的影響。

(4)康略高速主線K0+915處為梁家山隧道洞口,樞紐互通主線側(cè)匝道布設時需考慮與隧道的凈距滿足相關要求。

(5)S205線緊鄰被交路西側(cè)敷設,與被交路相距最近兩處僅有10余米,樞紐互通匝道布設時需考慮避讓,避免對既有地方道路產(chǎn)生影響,減少對地方居民交通出行的干擾。

4.3 方案選型

康略高速與平綿高速兩條高速公路為三岔交叉,常見的互通型式有喇叭形、葉形、Y形和T形,其特點及選用條件如下。

(1)當三岔交叉有一條或兩條左轉(zhuǎn)彎匝道的交通量均小于單車道匝道設計通行能力時,可選用喇叭形或葉形互通型式,寨子樞紐兩條左轉(zhuǎn)彎匝道的交通量均大于單車道匝道設計通行能力,且為“高接高”,考慮到環(huán)形匝道平面線形指標較低,不利于兩條高速公路間交通流的快速轉(zhuǎn)換,因此排除上述兩種互通型式。

(2)Y形樞紐互通的特點是左轉(zhuǎn)彎匝道均為直連式,各匝道按主線分合流方式以高速公路的延續(xù)路段設計,一般當三個方向交通量大小相當且交通量均較大時采用此型式?？紤]到各匝道轉(zhuǎn)向交通量大于單車道匝道設計通行能力,小于雙車道匝道設計通行能力,整體交通量不算太大,同時受既有被交路限制,兩條左轉(zhuǎn)彎匝道于被交路側(cè)不具備左出左進布設的條件,因此綜合考慮舍棄Y形樞紐方案。

(3)T形樞紐互通的特點是左轉(zhuǎn)彎匝道均采用半直連式,當主次分明的兩條高速公路呈三岔交叉時,可根據(jù)各轉(zhuǎn)彎交通量大小,分別選用不同的匝道形式,構(gòu)成不同形式的三岔T形互通,同時兩條左轉(zhuǎn)彎匝道于被交路側(cè)均采用右出右進布設方式,不受既有被交路平面線形的限制,因此綜合考慮寨子樞紐互通各轉(zhuǎn)向交通量及整體工程規(guī)模的要求,最終確定采用T形樞紐互通方案。

4.4 方案設計

由于受被交路上行線方向茶馬隧道、下行線方向望子關隧道以及主線側(cè)梁家山隧道制約,匝道若采用雙車道變速車道出入口,在設置加減速車道和漸變段,并增設輔助車道后,樞紐互通與上述三座隧道的凈距將無法滿足相關規(guī)范的要求,因此各方案匝道均采用單車道變速車道出入口,之后漸變?yōu)棰蛐蛦蜗螂p車道匝道標準斷面,以滿足相關規(guī)范的要求。

4.4.1 方案一(T形內(nèi)交叉)

考慮到主次交通流量相差不大,采用T形內(nèi)交叉樞紐方案,匝道設計速度均為60 km/h,各個方向平縱指標較高,無明顯主次流向匝道之分,交通轉(zhuǎn)向平順,通行能力較好,滿足使用功能要求。此方案結(jié)構(gòu)緊湊,雖A、D匝道上跨G8513布設,但G8513與匝道兩交叉點相距較遠,不影響G8513的行車視距。與上行線方向茶馬隧道凈距約為880 m,與下行線方向望子關隧道凈距約為660 m,均滿足相關規(guī)范要求。具體方案平面示意簡圖如圖2所示。

圖2 寨子樞紐互通方案一平面示意簡圖

優(yōu)點:(1)匝道平面指標較高,更有利于交通量快速轉(zhuǎn)換;(2)占地較少,路基工程量較小;(3)遠期無需進一步改造。

缺點:(1)橋梁規(guī)模較大。

4.4.2 方案二(T形左轉(zhuǎn)彎匝道迂回型)

根據(jù)現(xiàn)階段主次交通流向擬定T形左轉(zhuǎn)彎匝道迂回型樞紐方案,此方案順應交通量布設,雖A、D匝道與G8513交叉點間的通視條件更優(yōu),但次流向左轉(zhuǎn)彎匝道迂回半徑僅為80 m,平面指標較低,設計速度僅滿足40 km/h的設計指標要求,不利于樞紐互通兩條高速間的交通量轉(zhuǎn)換,但整體匝道規(guī)模與方案一相比較小。具體方案平面示意簡圖如圖3所示。

圖3 寨子樞紐互通方案二平面示意簡圖

優(yōu)點:(1)橋梁工程規(guī)模較小;(2)拆遷較少。

缺點:(1)左轉(zhuǎn)彎匝道迂回半徑平面指標較低,高速間交通流轉(zhuǎn)換速度較慢;(2)占地較多;(3)遠期改造次交通流方向迂回匝道較復雜。

4.5 方案比選

綜上所述,方案一較方案二橋梁工程規(guī)模略大,拆遷略多,但整體平縱指標更優(yōu),匝道設計速度均能達到60 km/h,更有利于兩條高速公路間交通量的快速轉(zhuǎn)換,且占地更少,路基工程量更優(yōu),故推薦采用方案一。兩個方案主要工程數(shù)量的對比如表1所示。

表1 互通主要工程數(shù)量對比表

5 結(jié) 論

S44康略高速寨子樞紐互通為典型的三岔交叉樞紐互通,作為“高接高”路網(wǎng)中的關鍵節(jié)點,主要滿足高速公路之間交通流轉(zhuǎn)換的功能需要,因此其方案的設計、比選及最終確定既要滿足其在路網(wǎng)中的交通功能,也要綜合考慮方案的技術指標、工程規(guī)模、服務水平以及安全性等其他的控制影響因素;同時作為山區(qū)高速公路,在互通方案選型和設計過程中不應拘泥于有關規(guī)范和技術指標的限制,而是要結(jié)合地形地物條件,因地制宜,靈活布設匝道,在常規(guī)互通型式的基礎上發(fā)散思維,構(gòu)思各種異形互通型式,確?；ネ⒔慌c自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。在設計中貫徹交通運輸部“品質(zhì)工程”要求,力爭使設計達到“人本安全、低碳環(huán)保、綠色生態(tài)、精細節(jié)約”,而且互通立交作為公路工程項目中的典型標志性構(gòu)造物,在設計過程中應更多地考慮美學設計理念,使得互通立交本身成為一項景觀設計。