山區(qū)復(fù)雜地形高速公路出入口立交與服務(wù)區(qū)合建方案研究

姜有鑫，郭旺旺

(甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030)

1 工程概況

S44康縣至略陽高速公路望關(guān)至白河溝段(以下簡稱“本項(xiàng)目”)主線起點(diǎn)位于望關(guān)鎮(zhèn)寨子村，以樞紐互通式立交與G8513平綿高速相接，向東設(shè)望關(guān)隧道繞避望關(guān)鎮(zhèn)區(qū)后沿長壩河布設(shè)路線，從北側(cè)繞避長壩鎮(zhèn)區(qū)至吳家壩經(jīng)黑馬關(guān)特長隧道穿越黑馬關(guān)梁至楊家河壩、設(shè)關(guān)防山隧道避讓金礦范圍，在江家灣設(shè)康縣西互通后沿黑馬關(guān)河布設(shè)路線至香子壩，設(shè)隧道從康縣縣城北側(cè)過境至雙水磨在左家莊設(shè)置康縣東互通翻越金家埡梁，過王壩鎮(zhèn)至雞山壩設(shè)王壩互通，止于白河溝(甘陜界)。

主線設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度25.5 m，主線總長41.819 km，橋梁總長14 941.8 m/29座，其中特大橋5 869.63 m/3座，大橋8 892.17 m/24座，中橋180 m/2座；隧道總長16 259 m/7座，其中特長隧道5 233 m/1座，長隧道9 569 m/4座，中隧道1 457 m/2座。互通立交5座；服務(wù)區(qū)1處，停車區(qū)1處，隧道管理所1處、養(yǎng)護(hù)工區(qū)1處、監(jiān)控通信分中心1處?？悼h連接線長4.62 km，其中中橋86.6 m/座，隧道3 176 m/座。

康縣歷史悠久，因特殊的地理位置，形成多元文化交融的地區(qū)，康縣位于隴南和四川交界處，文化受到隴南文化和四川巴蜀文化影響，建筑和民俗均有兩方文化的影子；因?yàn)榈乩砦恢茫悼h歷來是隴右通往陜西和四川的要道和咽喉，形成了茶馬古道文化；同時康縣地處陜甘川交界，氐羌少數(shù)民族早期活動的地域，形成了獨(dú)特的民俗民間文化，如康南地區(qū)的民間音樂舞蹈打鑼鼓草、康南花鼓、婚姻習(xí)俗女娶男嫁、民間飲食二腦殼酒等富有民俗文化魅力。隴南市共規(guī)劃六大旅游線，其中一條為S44康略高速，漢中入隴南可直達(dá)九寨溝，康縣東服務(wù)區(qū)位于S44康略高速K36+400處，地理位置優(yōu)越，可帶動片區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，串聯(lián)周邊景區(qū)資源。

康縣東立交、服務(wù)區(qū)位于隴南市康縣王壩鎮(zhèn)朱家莊，立交出入口與G345線銜接，主要服務(wù)于王壩鎮(zhèn)、康縣工業(yè)園、何家莊4A級景區(qū)及周邊村鎮(zhèn)車輛上下高速公路；服務(wù)區(qū)占地200畝(1畝≈666.67 m)，服務(wù)區(qū)綜合考慮交旅融合發(fā)展，與地方國道共享服務(wù)區(qū)。

2 控制因素

2.1 建設(shè)條件

(1)地形地貌

隴南地處中國大陸二級階梯向三級階梯的過渡地帶，位于秦巴山區(qū)、青藏高原、黃土高原三大地形交匯區(qū)域，西部向青藏高原北側(cè)過渡，北部向隴中黃土高原過渡，東與西秦嶺和漢中盆地連接，南部向四川盆地過渡，整個地形西北高東南低，境內(nèi)呈現(xiàn)崇山峻嶺與峽谷盆地相間的復(fù)雜地形。區(qū)域內(nèi)山勢雄偉，河谷狹窄，海拔高程變化大。王壩河由東向西穿越王壩鎮(zhèn)，溝谷狹長，王壩河兩岸山勢陡峭，階地海拔約1 160～1 220 m，南北兩側(cè)山峰海拔約1 316～1 762 m，階地平緩，最寬處約560 m，最窄處約130 m，東西長約5.9 km。項(xiàng)目地處隴南西秦嶺山區(qū)，地形地貌復(fù)雜、橋隧比高，尤其是長隧道、特長隧道及隧道群密集，工程艱巨、量大，工期長。同時受不利地質(zhì)條件影響，崩塌、泥石流等地質(zhì)病害多發(fā)。

(2)氣候條件

康縣境內(nèi)氣候?qū)賮啛釒蚺瘻貛н^渡區(qū)域。總的氣候特點(diǎn)是：雨量充沛，氣候濕潤，光照充足。年平均降水量807.5 mm，受地形、植被等因素的影響，降水量分布很不均勻，總的趨勢是自東南向西北遞減，受季風(fēng)影響，一年中降水夏多冬少，夏季降水量占年降水量的48%。年均氣溫11.0 ℃，年極端最高氣溫34.5 ℃，極端最低氣溫-14.6 ℃。年總?cè)照諘r數(shù)1 801.5 h，無霜期213 d，適宜多種作物生長，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)前景廣闊。

(3)區(qū)域地震

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2015)，并結(jié)合《甘肅省地震災(zāi)后重建工作隴南、甘南地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖》和《甘肅省地震災(zāi)后重建工作隴南、甘南地區(qū)地震動峰值反映譜特征周期區(qū)劃圖》并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，全線地震動峰值加速度0.20 g，反應(yīng)譜特征周期0.40 s，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅷ度。

(4)河流水文

本項(xiàng)目涉及的主要河流屬長江流域嘉陵江水系，項(xiàng)目區(qū)河流屬嘉陵江水系，以萬家大梁為界，分成了西漢水水系和燕子河水系。本項(xiàng)目工程區(qū)內(nèi)根據(jù)地下水形成的自然條件和水理性質(zhì)及水力特征，地下水可分為基巖裂隙水、碳酸鹽巖(含碎屬巖)巖溶裂隙水、松散巖類孔隙水及斷層脈狀水四大類型。

2.2 城鎮(zhèn)規(guī)劃

受限于隴南地區(qū)復(fù)雜的地形條件，當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)用地極為緊張。王壩鎮(zhèn)河谷階段為康縣少有的土地平整且集中的地區(qū)，因此成為康縣集中工業(yè)園規(guī)劃區(qū)。本項(xiàng)目主線沿規(guī)劃區(qū)南側(cè)邊緣的山腳布設(shè)線位，康縣東立交、服務(wù)區(qū)選擇建設(shè)用地較少的山坡地設(shè)置，盡量避免或減少對規(guī)劃區(qū)的占用。

2.3 環(huán)境影響

在地形條件困難的山區(qū)布設(shè)高速公路立交及服務(wù)區(qū)，由于通道一般均比較狹窄，立交、服務(wù)區(qū)的布設(shè)不可避免地對周圍山體產(chǎn)生一定挖方，在綜合考慮投資、城鎮(zhèn)規(guī)劃等因素的同時，還需避免對環(huán)境產(chǎn)生較大破壞，注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)。隴南地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，植被覆蓋率高，注重生態(tài)保護(hù)、減少環(huán)境破壞也是本項(xiàng)目設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。

2.4 交旅融合

根據(jù)當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境和歷史文化，本項(xiàng)目的建設(shè)著重從房建、交通工程、環(huán)境保護(hù)與景觀工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)刈匀慌c人文景觀相結(jié)合，處處體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐牡赜蛱卣?，施工圖階段對交旅融合進(jìn)行專項(xiàng)專篇設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的建設(shè)對深化交通運(yùn)輸與旅游融合發(fā)展，可以更好地挖掘康縣旅游的潛能，加快旅游景點(diǎn)的建設(shè)，快速帶動康縣社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通過旅游來提高道路利用率，通過旅游交通建設(shè)部門來實(shí)現(xiàn)拓展新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，做到交通運(yùn)輸與旅游融合發(fā)展。本次服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)注重“服務(wù)區(qū)+”理念，逐步實(shí)現(xiàn)由單一傳統(tǒng)模式向多元發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，通過對服務(wù)區(qū)商業(yè)綜合體的打造，帶動周邊及沿線經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，形成一條以高速公路沿線服務(wù)區(qū)為核心的經(jīng)濟(jì)走廊，以此盤活路衍經(jīng)濟(jì)資源，增加經(jīng)營收入，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙豐收。

2.5 交通量預(yù)測

根據(jù)交通量預(yù)測，該立交2043年預(yù)測轉(zhuǎn)換交通量總計(jì)20 218輛小客車/日，根據(jù)《工程可行性研究報告》，方向不均勻系數(shù)取0.51，設(shè)計(jì)小時交通量系數(shù)取0.135。主要交通流向?yàn)橥鯄巍悼h方向的往返交通，2043年年平均日交通量為11 266輛小客車/日，設(shè)計(jì)小時交通量為776 pcu/h。次要交通流向?yàn)橥鯄巍躁柗较虻耐到煌ǎ?043年年平均日交通量為8 952輛小客車/日，設(shè)計(jì)小時交通量為616 pcu/h。

3 立交、服務(wù)區(qū)方案設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)康縣東立位于王壩鎮(zhèn)東南側(cè)吳家莊附近，被交路為G345，主要服務(wù)于王壩鎮(zhèn)、康縣工業(yè)集中區(qū)、何家莊4A級景區(qū)級周邊村鎮(zhèn)車輛上下本項(xiàng)目。初步設(shè)計(jì)根據(jù)地形、規(guī)劃布設(shè)了B型單喇叭，主線上跨，該方案橋梁工程規(guī)模較大。

康縣東服務(wù)區(qū)設(shè)置于王壩鎮(zhèn)王壩村王壩河南岸，該服務(wù)區(qū)具有兩大功能，為車服務(wù)和為人服務(wù)，為車服務(wù)的功能包括停車、加油、洗車、維修等；為人服務(wù)的功能包括綠地、廣場、休息、餐飲、商店、廁所、通訊、娛樂等。服務(wù)區(qū)的建設(shè)目的是為使用者提供一個輕松、舒適、方便、安全的休息場所，同時為公路沿線提供一處清新、宜人、醒目的人文景觀。王壩服務(wù)區(qū)位于王壩鎮(zhèn)王壩村王壩河南岸的矮小丘陵區(qū)，南、東、西三面青山環(huán)抱，北鄰?fù)鯄魏?，環(huán)境優(yōu)美，是過往游客休息欣賞濕地美景的絕佳之處。結(jié)合地形條件，為降低工程規(guī)模，增強(qiáng)服務(wù)區(qū)景觀效果，服務(wù)區(qū)南北側(cè)場區(qū)采用錯臺式布設(shè)，增設(shè)“交旅融合”設(shè)施。北側(cè)場區(qū)占地100畝(1畝≈666.67 m)，采用錯臺式布設(shè)，共設(shè)2級；南側(cè)場區(qū)占地100畝。初步設(shè)計(jì)立交與服務(wù)區(qū)分開設(shè)置，服務(wù)區(qū)采用長條形布設(shè)，東西長600 m，南北寬60～70 m，且北側(cè)場區(qū)采用分級布設(shè)，但每級寬度僅30 m，房建布設(shè)難度大，景觀效果差。

施工圖階段根據(jù)本項(xiàng)目沿線地形、地質(zhì)條件及城鎮(zhèn)規(guī)劃等情況，康略高速公路與原有國道及地方道路共用線位資源，通過調(diào)整和優(yōu)化線位布設(shè)，充分利用G345等通道資源，減少縱、橫向便道數(shù)量。該段主線前后主要為橋梁相接路段，僅有王壩鎮(zhèn)附近有條件設(shè)置出入口立交及服務(wù)區(qū)，但該段主要地形平緩區(qū)域?yàn)榭悼h規(guī)劃區(qū)，溝谷狹長。若出入口立交及服務(wù)區(qū)分別設(shè)置，立交及服務(wù)區(qū)凈距根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.1.6條不應(yīng)小于1 000 m，小于1 000 m且經(jīng)論證比選設(shè)置時，應(yīng)按復(fù)合式互通式立體交叉的方式處理。按此規(guī)定分設(shè)立交及服務(wù)區(qū)，造成規(guī)劃區(qū)建設(shè)用地征用面積較大，填挖規(guī)模較大，環(huán)境破壞嚴(yán)重；亦或使得服務(wù)區(qū)場地設(shè)計(jì)為狹長形，不利于服務(wù)區(qū)功能發(fā)揮，使用極為不便。因此擬定出入口立交與服務(wù)區(qū)進(jìn)行合建，以最大程度減少對城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)及環(huán)境的影響，同時便于車輛上下高速公路及服務(wù)區(qū)的設(shè)置。

3.1 立交、服務(wù)區(qū)位置選定

結(jié)合王壩鎮(zhèn)地形及規(guī)劃情況，王壩鎮(zhèn)朱家莊附近規(guī)劃建設(shè)用地較少，地塊較為規(guī)整，地形相對開闊，僅地勢高差較大，因此選定朱家莊為立交、服務(wù)區(qū)合建位置。服務(wù)區(qū)建成后與在建的G345國道相鄰，便于共同開發(fā)。施工圖占用工業(yè)用地50畝，占用物流用地20畝，但不會對物流園區(qū)造成切割。相比初設(shè)，占地有所減少。

3.2 立交、服務(wù)區(qū)方案比選

根據(jù)朱家莊所在地形為三面環(huán)水，南側(cè)靠山。主線為避免對規(guī)劃區(qū)的分割占用，沿南側(cè)山坡布設(shè)，因此選用服務(wù)區(qū)集中設(shè)于主線一側(cè)的形式?；诖朔N立交、服務(wù)區(qū)合建形式，結(jié)合收費(fèi)廣場設(shè)置、交通組織、工程規(guī)模等情況，布設(shè)了兩個方案進(jìn)行比選。方案一為收費(fèi)廣場出口與入口分設(shè)，方案二位收費(fèi)廣場出口與入口合并設(shè)置。

朱家莊地塊雖較為完整，但外側(cè)有王壩河及規(guī)劃建設(shè)的新G345線，空間限制因素多，考慮收費(fèi)廣場與被交路的間距需大于150 m，集中布設(shè)收費(fèi)廣場雖然便于運(yùn)營管理，但存在車輛迂回繞行、易造成駕駛員誤判、匝道交織區(qū)長度過短、工程規(guī)模大等問題。方案一除管理略有不便外，交通組織更為合理，工程規(guī)模較小，車輛行駛更為安全。綜合以上因素，立交出入口采用分設(shè)的形式。

在對服務(wù)區(qū)所在地形進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，立交服務(wù)區(qū)北低南高，地形高差較大，北側(cè)G345線路面高程約1 199 m，南側(cè)主線附近地形最大高程約1 286 m，高差近87 m，按照兩級布設(shè)服務(wù)區(qū)場地?zé)o法完全克服自然地形高差，要形成北側(cè)G345服務(wù)區(qū)與高速服務(wù)區(qū)的共享聯(lián)通，則兩者高差不宜過大，由此造成高速服務(wù)區(qū)場地標(biāo)高較低，挖方工程量巨大，環(huán)境破壞嚴(yán)重。因此，結(jié)合地形條件，因地制宜，對服務(wù)區(qū)場地再次進(jìn)行劃分調(diào)整，平整后場地高程為1 201～1 224 m，高差約23 m，最北側(cè)場地高程約為1 201～1 218 m，用于國道共享，中間臺地高程1 218～1 219 m，主要服務(wù)略陽至康縣方向車輛，最南側(cè)臺地高程約為1 223～1 224 m，主要服務(wù)康縣至略陽方向車輛；采用三級布設(shè)方案，保留微地形借勢造景，減少挖方約200萬方，大大減少了本項(xiàng)目棄方，對周圍環(huán)境影響降到了最低。

4 結(jié) 語

山區(qū)高速公路在復(fù)雜地形條件下，由于路線走廊帶狹窄，通道資源稀缺寶貴，立交服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)受限因素較多，需要綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的因素，在確保其安全性的前提下合理取舍，以確定最優(yōu)的立服務(wù)區(qū)合建方案?？悼h東立交、服務(wù)區(qū)結(jié)合地形地質(zhì)條件、路網(wǎng)及規(guī)劃情況，選擇有利位置，依山就勢，立交及服務(wù)區(qū)同側(cè)合建，集約節(jié)約用地，減少對規(guī)劃分割占用；高速服務(wù)區(qū)與地方服務(wù)區(qū)共享設(shè)置，充分發(fā)揮高速公路與地方經(jīng)濟(jì)的相互促進(jìn)與帶動作用；公路管理設(shè)施集中布設(shè)于服務(wù)區(qū)，便于運(yùn)營管理，提高運(yùn)管效率；服務(wù)區(qū)采用新穎的設(shè)計(jì)風(fēng)格及理念，以茶馬古道文化為背景，結(jié)合地方優(yōu)美的自然景觀及深厚的人文資源，打造了甘肅最美服務(wù)區(qū)。

綜上所述，基于高速公路服務(wù)區(qū)+旅游融合發(fā)展的前提下，通過工程設(shè)計(jì)實(shí)例，提出山區(qū)高速公路在地形限制條件下，單側(cè)立交服務(wù)區(qū)合建的設(shè)計(jì)方案，可為類似山區(qū)地形困難地段立交服務(wù)區(qū)合建方案的選擇提供參考。