王添榮

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

山西省的高速公路建設(shè)開(kāi)始于太舊高速公路，并于1996年6月建成通車。2000年至2010年，是山西省高速公路建設(shè)的快速發(fā)展期。山西省以重要出省通道為重點(diǎn)，建設(shè)形成了縱貫?zāi)媳?，通達(dá)四鄰的高速公路路網(wǎng)，通車?yán)锍探咏? 000 km。這段時(shí)期高速公路建設(shè)發(fā)展速度快、投資規(guī)模大?；ネ⒔辉谠O(shè)計(jì)時(shí)，普遍貫徹了“瘦身”的理念：盡可能地減少匝道長(zhǎng)度和占地畝數(shù)，壓縮工程規(guī)模和投資，導(dǎo)致該時(shí)期建設(shè)的收費(fèi)站普遍存在匝道指標(biāo)偏低，收費(fèi)車道數(shù)偏少，收費(fèi)廣場(chǎng)狹窄，建筑景觀效果差等缺憾，很多收費(fèi)站都存在改擴(kuò)建需求。

1 上黨收費(fèi)站現(xiàn)狀及建設(shè)條件

長(zhǎng)治至?xí)x城高速公路于2004年11月建成通車，上黨收費(fèi)站位于上黨區(qū)（原長(zhǎng)治縣）西南的池里村西，收費(fèi)站現(xiàn)狀見(jiàn)圖1。該收費(fèi)站原收費(fèi)車道數(shù)為二進(jìn)二出，無(wú)ETC車道；匝道治超為一套單車道不停車檢測(cè)系統(tǒng)，附加一處治超崗?fù)?。原有收費(fèi)棚為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建筑美感差，僅滿足基本使用功能要求，無(wú)地域識(shí)別性。收費(fèi)站連接的振東西街已經(jīng)市政化改造，道路南側(cè)是新建的海子河公園。收費(fèi)站出入車流量隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速增長(zhǎng)，現(xiàn)有收費(fèi)車道數(shù)不足，常常造成收費(fèi)站擁堵。上黨區(qū)政府迫切需要對(duì)該收費(fèi)站進(jìn)行改造，既要提高其通行能力，杜絕經(jīng)常性的擁堵；也要提升收費(fèi)站及其周邊環(huán)境的品質(zhì)，使其與新的城鎮(zhèn)風(fēng)貌融合。

圖1 上黨收費(fèi)站現(xiàn)狀圖

上黨互通是按照“瘦身理念”設(shè)計(jì)的一處典型互通立交。收費(fèi)站是一處匝道收費(fèi)站，其所在匝道主要幾何指標(biāo)按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的最低要求設(shè)置：收費(fèi)站區(qū)域最小圓曲線半徑220 m，最大縱坡1%，凸型豎曲線最小半徑8 000 m，收費(fèi)廣場(chǎng)橫坡2%，收費(fèi)廣場(chǎng)中樁距離匝道分合流點(diǎn)109 m、距離振東西街平交口150 m。收費(fèi)廣場(chǎng)西側(cè)建有收費(fèi)管理區(qū)，東側(cè)為池里村（擬拆遷），收費(fèi)站外廣場(chǎng)與振東西街平交距離很短，場(chǎng)地條件對(duì)互通收費(fèi)站改擴(kuò)建限制較大。被交路振東西街為市政道路，設(shè)計(jì)速度40 km/h，路基寬度19 m，機(jī)動(dòng)車道寬3.5 m，非機(jī)動(dòng)車道寬1.75 m，圓曲線最小半徑1 375 m，最大縱坡1.63%.

區(qū)域地形較為簡(jiǎn)單，為黃土丘陵區(qū)，地層出露Q3黃土狀粉質(zhì)黏土，具有濕陷性；項(xiàng)目區(qū)有地下排污管，存在污水泄漏導(dǎo)致的局部軟土地基，場(chǎng)地條件較差；項(xiàng)目區(qū)氣候?qū)俸疁匕敫稍飬^(qū)，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度0.63 m，年均氣溫9℃，年降雨量411 mm，無(wú)霜期160 d。

2 收費(fèi)站改造方案

2.1 路線總體改造方案

原收費(fèi)廣場(chǎng)為二進(jìn)二出4條車道，設(shè)置3條收費(fèi)島，如圖2所示。路基中心處寬22.5 m，收費(fèi)廣場(chǎng)內(nèi)側(cè)收費(fèi)車道寬3.2 m，外側(cè)收費(fèi)車道寬4.0 m，土路肩寬0.75 m，收費(fèi)島寬2.2 m。根據(jù)工可交通量預(yù)測(cè)，上黨收費(fèi)站改造采用三進(jìn)五出收費(fèi)車道擴(kuò)建方案?？紤]到收費(fèi)站與平交口距離較近，結(jié)合站區(qū)已征地情況，收費(fèi)站外廣場(chǎng)不設(shè)置寬度過(guò)渡段，采用收費(fèi)站同寬延伸至被交公路，消除該處的交通瓶頸，提高外廣場(chǎng)面積。由于路基擴(kuò)建，需將原治超設(shè)施拆除。改建后的匝道治超為一主一備兩條治超車道，勸返車道待池里村城改結(jié)束后，根據(jù)地塊最新規(guī)劃及實(shí)際使用需求，再適時(shí)實(shí)施。

圖2 上黨收費(fèi)站擴(kuò)容改造示意圖

受限于地物條件，該次改造工程，增加車道方案為出口側(cè)增加一個(gè)車道，入口側(cè)增加3個(gè)車道，如圖2所示。這就造成收費(fèi)站所在匝道，原設(shè)計(jì)中線位置距離擴(kuò)建后的廣場(chǎng)中心線較遠(yuǎn)，如采用原設(shè)計(jì)線作高程設(shè)計(jì)線和超高旋轉(zhuǎn)軸，則其兩側(cè)路面坡度與車輛實(shí)際行駛方向不完全匹配；且入口側(cè)路面寬度過(guò)大，不利于超高漸變。所以收費(fèi)站加寬改造時(shí)，對(duì)其所在的匝道平面線位進(jìn)行了移動(dòng)調(diào)整，擬合設(shè)計(jì)線位盡量接近收費(fèi)站雙向島位置；收費(fèi)站所在匝道還增設(shè)了路拱線，一方面可以使路脊線完全位于雙向行駛分隔標(biāo)線上；同時(shí)也有利于曲線段匝道橫坡設(shè)計(jì)，使路面橫坡與雙向行駛車輛的實(shí)際需要匹配。加寬后收費(fèi)廣場(chǎng)布設(shè)為三進(jìn)五出共8條收費(fèi)車道、設(shè)置一主一備兩條治超車道，改造后的ETC收費(fèi)車道寬度采用3.5 m，外側(cè)超寬收費(fèi)車道寬度采用5.0 m，收費(fèi)島寬度仍為2.2 m，擴(kuò)容后的收費(fèi)廣場(chǎng)中心寬度為46.7 m，廣場(chǎng)等寬段兩側(cè)通過(guò)三次拋物線漸變的方式與連接匝道的路基邊線相接。由于收費(fèi)站外廣場(chǎng)長(zhǎng)度較短，被交路振東西街在平交口處盡量增加了車道，便于貨車排隊(duì)等候超限檢測(cè)。在振東西街平交口東側(cè)路北拓寬了兩條車道供貨車等候；平交口西側(cè)路北拓寬了一條車道供車輛匯入振東西街主線。

2.2 路基路面、排水改造方案

該項(xiàng)目全線為挖方，挖方邊坡均采用1∶0.5坡率一坡到頂，不設(shè)平臺(tái)，坡頂處采用半徑不小于4 m的圓弧過(guò)渡。外廣場(chǎng)挖方路基設(shè)置4 m寬碎落臺(tái)，便于景觀護(hù)面墻實(shí)施，其余路段挖方路基兩側(cè)均設(shè)置1 m寬碎落臺(tái)。

該項(xiàng)目拓寬段存在低填淺挖路基，為減小新舊路基間的不均勻沉降，拓寬原有路基時(shí)，需將原土路肩端部清除，并拆除原有的防護(hù)、排水設(shè)施，對(duì)拓寬部分超挖至路槽下90 cm處進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓后，再分層回填壓實(shí)。對(duì)上路床部分換填4%水泥土填筑，減小新老路基間的不均勻沉降，以保證施工質(zhì)量。對(duì)于有輕微濕陷性黃土的挖方路段，要超挖至路床底，下路床分層回填壓實(shí)，上路床換填4%水泥土。原收費(fèi)站兩側(cè)存在暗渠排水，路基進(jìn)行拓寬后，設(shè)置暗管道排水，對(duì)原有暗渠進(jìn)行回填壓實(shí)，回填采用4%水泥土，壓實(shí)度不小于96%.

對(duì)挖方邊坡高度大于5 m的段落，采用了C25混凝土全護(hù)面墻防護(hù)；收費(fèi)站外廣場(chǎng)挖方邊坡高度均在2.5 m左右，采用了C25混凝土矮墻防護(hù)，考慮到與周邊公園環(huán)境的協(xié)調(diào)，矮墻統(tǒng)一采用白色石材鑲面。

收費(fèi)島、治超島范圍路面采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)；其余路面均采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

為保證改造段落路基、路面的穩(wěn)定性和保證排水系統(tǒng)的完整性，對(duì)因拓寬改造而毀壞的原有排水系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)，新建排水設(shè)施與現(xiàn)有排水設(shè)施相接，構(gòu)成綜合排水系統(tǒng)，以迅速排除對(duì)路基、路面及沿線設(shè)施可能產(chǎn)生危害的地表水和地下水。

收費(fèi)站北側(cè)互通匝道均采用邊溝、排水溝、截水溝等公路排水設(shè)施。收費(fèi)廣場(chǎng)南側(cè)采用了市政暗排水，見(jiàn)圖3。設(shè)計(jì)排水管線起點(diǎn)、折點(diǎn)、終點(diǎn)等均由坐標(biāo)控制。設(shè)置雨水口、雨水井、鋼筋混凝土雨水管等設(shè)施，將改造區(qū)域水流全部匯集，自東向西排入長(zhǎng)晉高速公路主線西側(cè)的排水渠。

圖3 廣場(chǎng)暗排水示意圖

排水工程設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=2年，匯水歷時(shí)6 min，綜合徑流系數(shù)采用ψ=0.55，總匯水面積為19.08 ha。采用暴雨強(qiáng)度公式（1）計(jì)算，溝通場(chǎng)區(qū)東西兩側(cè)的排水主管道下游處設(shè)計(jì)流量為2 853.66 L/s。

排水管設(shè)計(jì)流量計(jì)算：排水管粗糙系數(shù)0.013，排水管水力坡度0.010，水力半徑0.5 m，排水管的設(shè)計(jì)流量Q=A×V=3800 L/s，故排水管道流量滿足排水設(shè)計(jì)要求。

2.3 收費(fèi)天棚鋼結(jié)構(gòu)仿古建筑設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目超限檢測(cè)大棚及治超用房采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，收費(fèi)站建筑改造的重點(diǎn)是收費(fèi)天棚的改造。近年來(lái)，隨著公眾出行對(duì)收費(fèi)棚地域識(shí)別性要求日益提高，高速公路收費(fèi)棚設(shè)計(jì)成為新的研究方向。該項(xiàng)目將長(zhǎng)治市上黨門(mén)古建筑風(fēng)格融入了收費(fèi)棚建筑設(shè)計(jì)中，有很強(qiáng)的文化代表性和地域識(shí)別性。

與傳統(tǒng)古建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)仿古建筑具有建設(shè)工期短、預(yù)制精度高、施工成本較低等優(yōu)勢(shì)。因此，該項(xiàng)目收費(fèi)天棚采用了鋼結(jié)構(gòu)仿古建筑。收費(fèi)天棚建筑立面如圖4所示，其最大建筑高度17.5 m，采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)；3層主體結(jié)構(gòu)均采用了鋼結(jié)構(gòu)的框架柱、框架梁。金屬加工古建筑裝飾構(gòu)件力求“原汁原味”，展現(xiàn)出了上黨門(mén)造型的獨(dú)特韻味。

圖4 收費(fèi)天棚立面圖

3 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目作為新時(shí)代要求下收費(fèi)站改造工程的典型案例，在空間受限的情況下，通過(guò)創(chuàng)新與精細(xì)化設(shè)計(jì)，使得收費(fèi)站車道數(shù)增加了一倍，極大地緩解了車輛出入高速公路的通行壓力，縮短了車輛進(jìn)出高速公路的服務(wù)時(shí)間。改造工程較好地處理了新舊路基的過(guò)渡。公路排水設(shè)施與市政排水設(shè)施有機(jī)結(jié)合，解決了區(qū)域排水不暢問(wèn)題。房建附屬工程滿足了公眾出行對(duì)地域識(shí)別性的要求。項(xiàng)目的實(shí)施不僅提升了公路設(shè)施的功能，也對(duì)上黨區(qū)對(duì)外形象宣傳起到了積極作用。該項(xiàng)目為類似的收費(fèi)站擴(kuò)容改造工程提供了一些成熟經(jīng)驗(yàn)。后期項(xiàng)目中，加強(qiáng)機(jī)電工程創(chuàng)新，通過(guò)把大數(shù)據(jù)、5G應(yīng)用、云計(jì)算等技術(shù)手段融入收費(fèi)站改造項(xiàng)目，進(jìn)一步提升收費(fèi)站的整體運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)站智能化改造，是收費(fèi)站建設(shè)或改造新的研究方向。