淺談山區(qū)高速公路互通綜合體設(shè)計(jì)

方冬慧　陳沖彥　王芃

摘要：互通綜合體的設(shè)計(jì)直接影響山區(qū)高速公路的使用功能和工程造價(jià)。本文針對(duì)雅康高速公路中瀘定互通綜合體的兩種設(shè)計(jì)方案，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、服務(wù)功能、出入便捷程度和實(shí)施難度等三方面進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，討論各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合選出一個(gè)最適宜的方案。該研究可為其他山區(qū)互通綜合體設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：互通綜合體；雅康高速公路；山區(qū)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展、公路建設(shè)進(jìn)程的逐步加快，高速公路逐漸從平微區(qū)向山嶺區(qū)過(guò)渡。困難的地形、復(fù)雜的地質(zhì)和艱巨的建設(shè)條件對(duì)高速公路的建設(shè)提出了極大的挑戰(zhàn)?；ネ胺?wù)區(qū)作為高速公路上的重要節(jié)點(diǎn)，如何在有限的地形條件下合理布局、控制規(guī)模、實(shí)現(xiàn)最大化的服務(wù)功能，已經(jīng)成為山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中的難重點(diǎn)[1]。本文以雅（安）康（定）高速公路中瀘定互通綜合體設(shè)計(jì)為工程實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹山區(qū)高速互通綜合體設(shè)計(jì)思路，通過(guò)對(duì)比兩種設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、服務(wù)功能、出入便捷程度和實(shí)施難度，選出一個(gè)最適宜于雅康高速公路中瀘定互通綜合體設(shè)計(jì)的方案。

一、概述

雅康高速公路通往四川省西部藏族地區(qū)，是《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃》高速公路G42橫線“上?！啥肌甭?lián)絡(luò)線“雅安—葉城”的重要組成部分，是《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》成都引入線“成都—雅安—巴塘—西藏”重要路段。項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略、完善區(qū)域路網(wǎng)、改善民族地區(qū)發(fā)展條件、形成成都至康定重要入藏國(guó)防高速通道具有重要意義。

雅康高速項(xiàng)目區(qū)位于四川盆地與青藏高原的過(guò)渡地帶、四川三大斷裂帶的Y字形構(gòu)造交匯部位，面臨“極其復(fù)雜的地形、地質(zhì)、氣候和生態(tài)”條件，凸顯出“高山、高海拔、高烈度地震區(qū)與高速公路建設(shè)”之間的矛盾，亟需解決公路安全、抗災(zāi)、環(huán)保、便捷、經(jīng)濟(jì)等一系列復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題。

瀘定互通位于雅康高速二郎山隧道出口，服務(wù)于瀘定縣城及海螺溝風(fēng)景區(qū)旅游，并與G318線連接，是瀘定至康定唯一出口，距前一互通（新溝互通）14.47Km，與項(xiàng)目終點(diǎn)距離38.842Km。

二、瀘定互通綜合體的設(shè)置

（一）交通量預(yù)測(cè)

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)（如圖1），瀘定互通立交2038年設(shè)計(jì)交通量雅安向339 pcu/h，康定向175 pcu/h，主交通流為雅安方向。

（二）互通位置選擇

根據(jù)雅安至康定高速公路全線總體設(shè)計(jì)情況，路線穿越二郎山超特長(zhǎng)隧道（13.4km），經(jīng)五里溝至大渡河，設(shè)特大橋（1200m）跨越大渡河，此后進(jìn)入長(zhǎng)大連續(xù)縱坡路段，沿大渡河左岸及瓦斯溝兩岸展布，均為高線位橋隧群，地形橫坡較陡、橋隧比例高，均無(wú)設(shè)置互通條件。因此從地形條件及滿足主線技術(shù)指標(biāo)出發(fā)[2]，二郎山隧道與大渡河特大橋之間，僅有五里溝右岸堡子上臺(tái)地明線段落較長(zhǎng)，地形相對(duì)平緩，是瀘定互通設(shè)置的唯一位置。

（三）互通綜合體設(shè)置

從雅康高速綜合服務(wù)功能分析，二郎山超特長(zhǎng)隧道至康定35.81Km，需設(shè)置服務(wù)區(qū)，以提供車輛檢查、維修、加油、旅客休息及觀景等服務(wù)，為車輛及乘客進(jìn)入二郎山超特長(zhǎng)隧道做好充分的準(zhǔn)備，利于減少隧道洞內(nèi)交通事故，提高行車安全性。

從二郎山超特長(zhǎng)隧道服務(wù)功能而言，二郎山隧道進(jìn)口端（雅安向）存在特長(zhǎng)縱坡2%/7235m，出口至終點(diǎn)（康定向）之間存在特長(zhǎng)連續(xù)下坡2.44%/30.786Km，需在二郎山隧道康定端設(shè)置安全檢查站，對(duì)剛行駛完特長(zhǎng)連續(xù)下坡的車輛進(jìn)行制動(dòng)機(jī)械、剎車鼓溫度自檢、冷卻和休息，對(duì)進(jìn)入二郎山隧道內(nèi)超限、違禁車輛強(qiáng)制檢查、引導(dǎo)通過(guò)或勸返至G318線，避免隧道內(nèi)發(fā)生重大安全事故。

從二郎山超特長(zhǎng)隧道后期運(yùn)營(yíng)需求出發(fā)，需在康定端管理處、路政交警執(zhí)法隊(duì)、隧道消防站、變電所等重要附屬設(shè)施。

受地形條件限制，布設(shè)為互通綜合體，涵蓋互通、服務(wù)區(qū)、二郎山隧道瀘定安全檢查站、管理設(shè)施等綜合功能是必由之路。

三、互通選型

在瀘定互通立交位置明確的前提下，綜合多方面要素，設(shè)計(jì)中提出了2個(gè)方案進(jìn)行比選。

（一）方案1：雙環(huán)道毗鄰的變異單喇叭形（如圖2）

結(jié)合地形，兩側(cè)服務(wù)區(qū)非對(duì)稱布設(shè)，盡量增大服務(wù)面積，均為20畝，左側(cè)進(jìn)出服務(wù)區(qū)采用與主線平行的集散車道，右側(cè)進(jìn)出服務(wù)區(qū)采用環(huán)道+平行集散車道模式，設(shè)置聯(lián)絡(luò)道實(shí)現(xiàn)兩側(cè)服務(wù)區(qū)溝通；設(shè)置4條匝道與集散車道相銜接，實(shí)現(xiàn)高速出入口功能；瀘定管理處與路政交警執(zhí)法大隊(duì)、二郎山隧道變電所、消防站合設(shè)于服務(wù)區(qū)外側(cè)五里溝上游，場(chǎng)坪面積分別為12畝、8畝、5畝、4畝。

匝道及聯(lián)絡(luò)道設(shè)計(jì)速度30～40Km/h，最小平曲線半徑40m，最大縱坡4.0%。

（二）方案2——雙環(huán)道分散的變異單喇叭形（如圖3）

完全利用五里溝現(xiàn)狀平臺(tái)，兩側(cè)服務(wù)區(qū)對(duì)稱布設(shè)，均為12畝，兩側(cè)進(jìn)出服務(wù)區(qū)均采用與主線平行的集散車道，通過(guò)地下通道實(shí)現(xiàn)兩側(cè)服務(wù)區(qū)溝通，另E匝道與收費(fèi)站之間作為可擴(kuò)展服務(wù)區(qū)預(yù)留；設(shè)置4條匝道與集散車道相銜接，實(shí)現(xiàn)高速出入口功能；其余附屬設(shè)施設(shè)置與方案1相同。

匝道及聯(lián)絡(luò)道設(shè)計(jì)速度30～40Km/h，最小平曲線半徑40m，最大縱坡4.0%。

（三）方案比較

1.技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

依據(jù)以上方案布設(shè)，從線形指標(biāo)、特殊路基、公路占地、工程規(guī)模及造價(jià)等方面，對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示。

由于方案1與地形吻合程度更高，互通整體布局充分繞避了不良地質(zhì)，因此在工程規(guī)模及土地占用上均有所節(jié)約。

2.服務(wù)功能及出入便捷程度

方案1服務(wù)區(qū)面積適中，服務(wù)功能較強(qiáng)，各轉(zhuǎn)向交通流與交通量預(yù)測(cè)相匹配，上下高速更為便捷。但出口環(huán)形匝道緊臨隧道，不利于主線右側(cè)進(jìn)出服務(wù)區(qū)。

方案2通過(guò)兩側(cè)平行集散車道出入服務(wù)區(qū)，利于主線進(jìn)出服務(wù)區(qū)。但兩側(cè)服務(wù)區(qū)面積小、服務(wù)功能減弱；且由于互通重心更靠近大里程，轉(zhuǎn)向交通流繞行里程長(zhǎng)，相對(duì)方案1：雅安→瀘定主流交通方向增加繞行1080m，瀘定→康定方向增加繞行485m。

從綜合服務(wù)功能出發(fā)，方案一更為合理。

3.實(shí)施難度

兩方案相比，最大差異為對(duì)五里溝臺(tái)地右側(cè)斷層破碎帶糜粒巖挖方的處理，方案1繞避了該不良地質(zhì)路段，方案2右側(cè)服務(wù)區(qū)穿越該區(qū)域，導(dǎo)致挖方邊坡高，并由此造成泥石流溝流通槽下挖深、岸坡高，處治極其困難。

4.比選結(jié)論

方案1綜合體功能完善，與地形、地質(zhì)條件相協(xié)調(diào)，總體方案合理，工程規(guī)模及造價(jià)低，因此推薦雙環(huán)道毗鄰的方案1。

四、互通綜合體設(shè)計(jì)

（一）服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)

瀘定互通與服務(wù)區(qū)、安全檢測(cè)站合設(shè)，兼具各方功能，其交通組織主要由3類功能構(gòu)成：進(jìn)出服務(wù)區(qū)、上下地方、二郎山隧道進(jìn)口向安全檢測(cè)，功能如圖4所示：

上下地方功能：

雅安至瀘定方向（雙向）：經(jīng)A匝道出，經(jīng)F+E+D匝道入；

康定至瀘定方向（雙向）：經(jīng)C+E+G匝道出，經(jīng)F+B匝道入。

進(jìn)出服務(wù)區(qū)：

雅安至康定向（主線）：經(jīng)A匝道至右側(cè)服務(wù)區(qū)，經(jīng)I匝道返回主線；

康定至雅安向（主線）：經(jīng)左側(cè)貫通車道（H匝道）進(jìn)出左側(cè)服務(wù)區(qū)；

雅安至瀘定方向：經(jīng)A匝道進(jìn)出右側(cè)服務(wù)區(qū)；

瀘定至雅安方向：經(jīng)D匝道進(jìn)出左側(cè)服務(wù)區(qū)；

康定至瀘定方向：經(jīng)A匝道進(jìn)出右側(cè)服務(wù)區(qū)；

瀘定至康定方向：不能進(jìn)出服務(wù)區(qū)

二郎山隧道進(jìn)口安全檢查：

主線安監(jiān)站：設(shè)置于左側(cè)貫通車道（H匝道），匝道安監(jiān)站與收費(fèi)廣場(chǎng)合設(shè)。

（二）建設(shè)功能實(shí)現(xiàn)

瀘定互通綜合體利用五里溝地形特點(diǎn)，結(jié)合二郎山超特長(zhǎng)隧道大量棄渣現(xiàn)狀，采用溝口設(shè)置鎖口大壩，填筑基礎(chǔ)場(chǎng)坪，并在填筑的場(chǎng)坪上設(shè)置主線或匝道橋梁。

（1）建設(shè)程序

按照二郎山隧道掘進(jìn)出渣→互通綜合體填筑→橋梁預(yù)制場(chǎng)建設(shè)控制。

（2）工程界面劃分

①大壩工程

以大壩壩頂為鎖口大壩和互通區(qū)工程界面劃分線。

②壩內(nèi)填平工程

大壩內(nèi)沿五里溝溝心設(shè)置溝心設(shè)計(jì)軸線，基本與兩岸等高線平行，橫向填平，縱向采用不陡于1：2的邊坡坡率至原地表。

③互通工程

在壩內(nèi)填平的基礎(chǔ)上進(jìn)行各匝道設(shè)計(jì)，壩內(nèi)填平范圍涉及的匝道以填平高程作為基準(zhǔn)高程，進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)；位于填平范圍外的匝道采用地面實(shí)測(cè)資料，進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)。

五、結(jié)語(yǔ)

山區(qū)互通綜合體的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)包含多學(xué)科交叉的復(fù)雜工作。本文通過(guò)瀘定互通綜合體的方案比選設(shè)計(jì)，認(rèn)為在進(jìn)行山區(qū)高速互通綜合體設(shè)計(jì)時(shí)一定要深入調(diào)查交通量及合理分析交通流，并結(jié)合綜合體區(qū)域的地形地貌特點(diǎn)，盡量為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活提供便捷，打破常規(guī)，靈活運(yùn)用技術(shù)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)并應(yīng)精益求精，吸取優(yōu)秀設(shè)計(jì)的精髓，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使互通綜合體不僅能充分發(fā)揮其交通運(yùn)輸及服務(wù)功能，而且能使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境適應(yīng)性。（作者單位：1.四川大學(xué)錦城學(xué)院土木工程系；2.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院）

參考文獻(xiàn)：

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