中国公路工程咨询集团有限公司路桥设计研究院分公司 武汉 430023
摘要:以广连高速某枢纽互通为例，介绍与邻近铁路的高速公路交叉的主线及枢纽互通方案的确定过程。首先确定满足设置互通条件的主线方案；其次，结合地形、交通量，拟出各主线方案可行的互通方案；进行多方案论证，以求合理、经济的方案。以期为类似工程提供参考。
关键词:高速公路 枢纽互通 路线设计 互通设计
1 工程概况
广连高速公路是《广东省高速公路网规划（2013-2030年）》的重要组成部分，京港澳国家高速公路在广东境内的复线通道。起点与湖南岳临高速对接，经清远市连州、阳山、英德、清城、佛冈以及广州市从化、花都，与清连高速、韶贺高速（规划）、汕昆高速、广乐高速、汕湛高速惠清段、佛清从高速、珠三环高速等交叉，与机场第二高速公路对接。本项目设计速度120 km/h，双向6车道，路基宽34.5 m，正在进行施工图设计。
跨广乐高速段(K171+390-K173+975)位于清远市水边镇至黎溪镇之间。路线依次跨越广乐高速和武广高铁。所在区域地形起伏较大、临近北江江、水网密布。
南坑枢纽互通是本项目与广乐高速公路交叉而设置的枢纽型互通。广乐高速公路设计速度120 km/h，双向6车道，路基宽34.5 m，已建成通车。见图1。
2 交通量分配情况
根据远景年(2040年)该交通量预测结果，互通总转向交通量为34 063 puc/d。主转向交通流向为连州往返广乐高速公路广州方向，占比48.4%；次转向交通流向为广乐高速英德方向往返本项目广州方向，占比41.8%；其余方向交通流较小。见图2。
1 工可选址的立交位置图 图2 交通量示意图
3 方案设计
3.1 设计原则
3.3.1 主线设计原则
依据工可所确定的路线走廊和主要控制点，结合沿线地形、地貌、水文、地质等自然条件以及沿线主要城镇发展规划、路网布局等进行布线。在征求地方意见的基础上，充分应用安全选线、地形选线，不遗漏任何有价值的方案，推荐较优方案。主要遵循如下原则：
(1)选择相对高差较小的走廊带布线，减少桥隧规模和边坡高度。
(2)线形与环境协调，顺应地形地貌走向，保护耕地，注重线形的连续性与均衡性。
(3)减少铁路运营的影响，路线尽量下穿铁路或上跨铁路隧道。
3.3.2 互通设计原则
综合考虑路网情况、交叉道路情况、交通量、交通组成、地形、地物、地质、环境条件等各种因素，主要依据如下原则：
(1)满足交通功能需求、地方政府规划，减少对被交高速施工及运营的影响。
(2)考虑地形地物及地质条件，控制规模。
(3)尽量匝道布设尽量避免对武广高铁的影响。
3.2 设计思路
(1)在满足互通设置所需的交通和安全基础上，确定合适的主线方案，改善互通设置条件。
(2)结合地形及交通量，对各路线方案拟出可行的互通方案，多方案比较,确定合适的互通方案。
3.3 方案介绍
3.3.1 主线方案
首先从主线方案比选入手,在满足设置立交所需交通和安全基础上,确定合适的主线方案,改善互通设置条件。根据现场的控制因素，拟定了三个路线方案。
1）东线方案(K线)。即工可选址方案。分析广乐高速主线平纵指标及构造物布置情况，结合本项目上跨武广高铁的位置，拟定K线方案。该沿山边布设，较绕行，桥梁和土石方规模较大，以桥梁形式跨越武广高铁的山天尾隧道洞身。但互通布设地形条件较好。
2）中线方案(C26线)。从减少路线绕行的角度出发，拟定局部拉直的C26线方案。该方案工程量较少，但主线拆迁量较大，互通布设条件较差。
图3 主线方案布设图
3）西线方案(C3线)。考虑K线、C26线均上跨武广高铁隧道，对武广高铁运营和结构安全有一定影响，拟定了下穿武广高铁桥梁的C3线方案。该方案较绕行，互通布设条件较差，工程规模较大。
3.3.2 互通方案
3.3.2.1 东线方案(K线)的互通方案
1）被交高速的平纵面指标分析。互通范围内，广乐高速最小平曲线半径2300 m,最大纵坡2.17%，凸型竖曲线半径25 000 m，凹型竖曲线半径12 000 m。经研究，若加减速车道避开2.17%纵坡和R-20000凸型竖曲线路段设置，匝道总长度需增长约3 000 m，工程规模增加较大。初步设计对设置于2.17%纵坡路段的匝道，采取增长变速车道并加强交安措施，提高行车安全性。
2）互通方案设计。首先结合地形条件及转向交通量，将广州往连州方向和英德往从化方向的匝道设置成外转弯半直连式匝道，拟定了方案一(见图4)；在方案一的基础上，从提高匝道技术标准的角度出发，将广州往连州方向和英德往从化方向的匝道设置成内转弯半直连式匝道，拟定了方案二(见图5)。
图4 东线 互通方案一平面图 图5 东线 互通方案二平面图
3）互通方案比较。K线南坑互通方案比较见表1。
图5 中线 互通平面图
因主线上跨武广高铁隧道段需要，C26上跨广乐高速处两条高速间的高差达21 m。互通匝道布置于两条高速之间，主(次)流向左转匝道均上跨广乐高速，下穿C26线。匝道总长度较常规情况增长较多。
3.3.2.3 西线方案(C3线)的互通方案
1）被交高速的平纵面指标分析。互通范围内，广乐高速的最小平曲线半径2 800m,最大纵坡2.17%（大于设计速度为120 km/h的高速公路互通设置最大纵坡2%），凸型竖曲线半径20 000 m，凹型竖曲线半径12 000 m。对设置于2.17%纵坡路段的匝道，采取增长变速车道并加强交安措施，提高行车安全性。
2）互通方案设计。结合地形条件及转向交通量，拟定了互通方案。采用对角双环+外转半直连式方案，互通主线上跨广乐高速，主(次)流向左转匝道均上跨广乐高速。互通布置与交通量主流向方向一致(见图6)。
C3线在黎溪服务区以北约1.22 km处与广乐高速公路交叉，受互通交叉点与广乐高速公路
图6 西线 互通平面图
黎溪服务区之间间距的限制，互通布置时需在广乐高速北侧设置辅助车道，辅助车道车道长1 201.879 m，南侧设置集散车道，集散车道长2 781.2 m，集散车道穿越服务区南面广场，紧邻广乐高速主线布设。致使互通规模较大。
3.3.3 方案比选及确定
K线、C3线、C26线方案比较见表2。
表2 K线、C3线、C26线方案比较表
1）主线里程及主要工程规模。东线方案(K线)较中线方案(C26线)路线里程长0.735 km，较西线方案(C3线)长0.905 km，C26线、C3线路线较顺直；K线桥梁较C26线长148.7 m,较C3线长1 445.6 m、隧道短747.5 m，C26线桥梁规模较小，C3线隧道规模较大。
2）与武广高铁交叉情况。K线、C26线均采用桥梁方案跨越武广高铁山天尾隧道洞身段，C3线采用桥梁下穿武广高铁铁路桥。经与广铁集团技术部门和铁路设计单位沟通协调，初步明确3个交叉方案基本可行，C3线、K线施工难度相对较小，设计方案应根据广铁集团要求进行报批，进行审批通过后施工建设。
3）与广乐高速设置互通条件。C3线南坑枢纽互通距离广乐高速黎溪服务区约1.22 km,，互通布置时需在广乐高速北侧设置辅助车道，南侧设置集散车道，集散车道穿越服务区南面广场，工程规模大，广乐高速改建范围大，K线、C26线南坑枢纽互通与广乐高速黎溪服务区无干扰，对广乐高速影响相对较小。
受跨武广高铁隧道段不宜开挖山体要求控制，C26线采用桥梁上跨铁路隧道，与广乐高速交叉点高差达21 m，主线及匝道桥规模较大，土石方349万m3（挖方为主），互通规模大；K线桥梁规模适中，土石方116万m3，结合本路段弃方偏大的情况，K线互通土石方情况较好。
因此，K线与广乐高速交叉互通设置条件较好。
4）对村庄的影响。K线、C3线距离村庄较远，对村庄影响较小。C26线距离新屋村较近，南坑枢纽互通匝道布设时虽然对新屋村进行了避让，但仍存在一定干扰。经与连江口镇及南坑村委沟通协调并书面征求意见，地方反对采用C26线，建议采用距离村庄较远的K线方案。
5）工程地质条件。根据初勘成果，沿线揭露基岩主要为花岗岩和砂岩，3个方案工程地质条件基本相当。
6）方案确定。经综合比较，C3线虽路线顺直，但对广乐高速影响较大，工程规模大，初步设计阶段舍弃；C26线方案较K线顺直，但与广乐高速交叉互通工程规模大、弃方量大，总造价较K线高，对新屋村有一定干扰，地方反对；K线方案虽路线绕行，但总造价低，与广乐高速交叉设置互通条件较好，跨铁路方案实施难度较小，地方支持。因此，初步设计阶段推荐采用K线方案。
4 结论
1）高速公路主线选线应把枢纽互通设置条件作为重要因素加以考虑。
2）山区互通方案的选择，在满足互通设置所需交通和安全要求下，应对互通主线、互通位置、互通形式进行多方案论证，以求合理、经济的方案。
3）高速公路与铁路交叉，尽量减少对铁路运营及安全的影响。
参考文献:
[1]中国公路工程咨询集团路桥设计研究院.广州至连州高速公路工程可行性研究.武汉.2016,1~2,166~168
[2]中国人民共和国交通运输部.JTG/T D21-2014 公路立体交叉设计细则(S).北京：人民交通出版社，2014
[3]中国人民共和国交通运输部.JTG D20-2006 公路路线设计规范(S).北京：人民交通出版社，2006
许富强 男 工程硕士 工程师 路桥设计 联系方式：武汉市东西湖区常青北路240-1号 中国公路工程咨询集团有限公司路桥设计研究院分公司
侯浩 男 本科 工程师 路桥设计
论文作者:许富强,侯浩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/25
标签：方案论文; 匝道论文; 主线论文; 车道论文; 交通量论文; 条件论文; 高速公路论文; 《防护工程》2018年第17期论文;