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        山區(qū)坡地立體交通設(shè)計
        ——以羊永立交為例

        2022-12-21 01:38:44
        交通科技與管理 2022年23期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計

        王 超

        (中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司,陜西 西安 710000)

        0 引言

        山區(qū)坡地受地形、地貌、地質(zhì)等影響,其立體交通設(shè)計較為復(fù)雜[1]。由于地形通道狹窄、地形高程大、地質(zhì)條件復(fù)雜等因素的制約,公路設(shè)計存在立體交通的設(shè)計復(fù)雜、固定設(shè)施選址困難等問題[2]。同時山區(qū)坡地的公路建設(shè),還需要考慮泥石流、崩塌、滑坡、錯落等地質(zhì)發(fā)育狀況,增加了設(shè)計難度[3]。為了減少不良地質(zhì)的影響,切實(shí)保障山區(qū)坡地立交工程設(shè)計的可行性和經(jīng)濟(jì)性,首先需要優(yōu)化施工圖立交方案,其次,需要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費(fèi)站及平交口等方面設(shè)計山區(qū)坡地立體交通方案。這一設(shè)計方案,有助于優(yōu)化立交布設(shè)線形其指標(biāo),減小工程規(guī)模,提高山區(qū)坡地立交工程建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性。

        1 工程概述

        甘肅省羊永鎮(zhèn)地處山谷地帶,地勢西北高、東南低,地形起伏較大,地質(zhì)條件較為復(fù)雜[4]。羊永互通式立交在羊永隧道與白崖山隧道之間布設(shè),該立交區(qū)地形受限因素較多,主線在坡面布設(shè),與被交路間距較小,基本平行[5]。羊永互通式立交的工程規(guī)模如表1所示。

        表1 羊永立交工程規(guī)模

        羊永互通式立交中心樁號為K71+000,與C匝道交叉角度為38°2'54",交叉樁號:YK71+133.966=BK0+361.174,與B匝道交叉角度為51°38'37",交叉樁號:YK71+133.966= BK0+361.174,采用Y型分離型互通方案,主線上跨匝道。起點(diǎn)樁號:K69+985,終點(diǎn)樁號:K71+910。前距新城互通式立交17.375 km,后距臨潭互通式立交14.535 km。被交道路為卓尼連接線,一級公路,設(shè)計速度為80 km/h,路基寬為22.5 m。S306線,二級公路,設(shè)計速度為40 km/h,路基寬為10 m。

        羊永互通式立交項目地形復(fù)雜,被交道路差異較大,涵洞多,線路長,需要在方案設(shè)計中充分優(yōu)化。

        2 施工圖立交方案優(yōu)化

        施工圖立交方案主要從優(yōu)化平縱設(shè)計、收費(fèi)站下移設(shè)計、調(diào)整主匝道等方面改進(jìn)設(shè)計[6]。

        2.1 優(yōu)化平縱設(shè)計

        施工圖階段,依照因地制宜、造價合適且安全舒適的原則,根據(jù)羊永鎮(zhèn)地形條件,依據(jù)各項技術(shù)指標(biāo)對主線平縱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,同時增設(shè)震蕩減速標(biāo)線,增強(qiáng)運(yùn)營階段安全性和可靠性。主線半徑調(diào)整至R=1 100 m,增大主線與北側(cè)山體間距;調(diào)整B匝道與主線交叉角度,壓縮與主線間距;優(yōu)化S306平縱面指標(biāo);優(yōu)化改路平面,遠(yuǎn)離“它哇1號滑坡”[7]。

        2.2 收費(fèi)站下移設(shè)計

        互通區(qū)存在“它哇1號滑坡、古堆山2號滑坡、拉布灘1號滑塌、拉布灘2號滑塌”等多處不良地質(zhì)路段,地質(zhì)條件較差;主線沿坡面布設(shè),基本與S306平行,與S306平均間距約80 m,平均高差約15 m,既有S306在該段最大縱坡為5.7%,互通及平交口布設(shè)條件較為有限。

        施工圖階段將收費(fèi)站下移1.6 km,布設(shè)于羊永鄉(xiāng)西側(cè)河灘地上,在收費(fèi)站外,增設(shè)L1匝道連接卓尼連接線與S306;將原S306改移緊貼卓尼連接線布設(shè),減少不良地質(zhì)的影響。

        2.3 調(diào)整主匝道

        初設(shè)L匝道采用雙向雙車道匝道,匝道長為100 m,路基寬為19.5 m,收費(fèi)站布設(shè)于A匝道與L匝道之間。施工圖階段將收費(fèi)站下移,布設(shè)于羊永鄉(xiāng)西側(cè)河灘地上,L匝道增長為1.72 km,維持原匝道寬度19.5 m設(shè)計,收費(fèi)站外采用卓尼連接線標(biāo)準(zhǔn)斷面22.5 m。根據(jù)初步方案對羊永互通式立交進(jìn)行優(yōu)化,初步方案與施工圖設(shè)計方案對比如圖1所示。

        圖1 羊永互通式立交方案

        圖中虛線部分為羊永互通式立交工程初步設(shè)計方案,實(shí)線部分為對比優(yōu)化后各個樁段施工圖設(shè)計方案,此方案進(jìn)一步優(yōu)化了公交布設(shè)線性及其指標(biāo),減少了工程規(guī)模,且該方案安全指標(biāo)最高,后期運(yùn)營安全,可減少交通事故的發(fā)生。

        3 山區(qū)坡地立體交通設(shè)計方案

        山區(qū)坡地立體交通方案主要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費(fèi)站及平交口等方面設(shè)計,在充分考慮了不良地質(zhì)影響的基礎(chǔ)上,合理設(shè)計了山區(qū)坡地立交方案,確保山區(qū)坡地立交工程建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性[8]。

        3.1 平面設(shè)計

        3.1.1 平面線形設(shè)計

        山區(qū)坡地工程平面線形優(yōu)化設(shè)計應(yīng)基于平面幾何約束條件,依循地形、地貌及周遭環(huán)境,合理地設(shè)計平曲線和豎曲線。羊永公路地處多變的山地之上,平面線形大多選取圓曲線,進(jìn)而維持交通設(shè)計的安全性與美觀性。立交區(qū)前后主線設(shè)計速度為80 km/h,路基寬度為25.5 m?;ネㄖ黧w位于R-1 400 m+直線段,主線設(shè)計長度為1 920 m?;ネ▋?nèi)各匝道設(shè)計速度采用40~60 km/h。被交路為卓尼連接線,設(shè)計速度80 km/h,路基寬22.5 m;S306設(shè)計速度40 km/h,路基寬10 m。卓尼連接線為新建公路,S306平面線位盡量擬合舊路線位。

        匝道出入口設(shè)計中,匝道加、減速車道均采用單向單車道出入口標(biāo)準(zhǔn),變速車道按直接式和平行式兩種形式設(shè)計。A匝道加速車道采用平行式,長度為200 m,漸變段長度70 m;B匝道加速車道采用平行式,長度為200 m,漸變段長度70 m;C匝道減速車道采用直接式,長度為127.683 m,漸變段長度80 m;D匝道減速車道采用直接式,長度為129.839 m,漸變段長度80 m。

        3.1.2 收費(fèi)站及平交口平面設(shè)計

        該立交方案設(shè)匝道收費(fèi)站一處。收費(fèi)站與匝道之間寬度過渡采用路面邊線線位控制,漸變率小于1/5。在收費(fèi)站外增設(shè)L1匝道,連接卓尼連接線與S306。L1匝道與卓尼連接線、S306間的平交口平面設(shè)計見表2。

        表2 平交口平面設(shè)計

        3.2 縱斷面設(shè)計

        互通式立交的縱斷面需要選取合理的縱坡值,匝道縱坡的坡度應(yīng)盡量平緩,避免坡度起伏過大影響車輛的行駛安全,確保順利實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)向和克服高差。如地形限制必須采用縱坡極限值,則需設(shè)置減速帶等減速措施。立交區(qū)內(nèi)主線最小凹型豎曲線半徑R-12 000 m,最小凸型豎曲線半徑R-14 000 m,最大縱坡2.5%。被交路卓尼連接線平交口范圍縱坡0.35%,S306平交口范圍縱坡1.4%。該方案在施工時應(yīng)注意主線與匝道、匝道與匝道包圍區(qū)域內(nèi)的填土壓實(shí)和坡面修整。

        3.3 橫斷面設(shè)計

        山區(qū)坡地橫斷面設(shè)計依照前瞻性、協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性、功能性原則。不僅要確保短期內(nèi)公路的服務(wù)功能,還要確保為后期公路改造工程留足空間,加強(qiáng)與其他山區(qū)公路的銜接,充分評估現(xiàn)有橫斷面,根據(jù)論證和設(shè)計規(guī)劃的前提,設(shè)計最佳方案,滿足山區(qū)立交公路的服務(wù)功能。

        該項目根據(jù)羊永鎮(zhèn)地區(qū)巖體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、抗風(fēng)性能管理等工程地質(zhì)因素以及水文地質(zhì)條件,綜合擬定合理的斷面形式,采用工程地質(zhì)類比法確定路塹邊坡坡率。同時為穩(wěn)定路堤和路塹邊坡和減少土石方工程量,要廣泛應(yīng)用不同類型的擋土墻,在擋土墻高≤10 m時,采用漿砌片石砌筑;在擋土墻高<5 m時,采用重力式擋土墻;若墻高≥5 m時,在地基條件良好的地區(qū)采用衡重式擋土墻。

        以羊永立交工程為例,被交路卓尼連接線、L1匝道、S306線路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計如表3所示。

        表3 各線路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計

        依照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01—2014),該項目主線按照雙向四車道修建,主線設(shè)計車速80 km/h,匝道設(shè)計車速40 km/h。路基采用整體式橫斷面,路基寬25.5 m,單向行車道寬2×3.75 m,中間帶寬度3.00 m,硬路肩寬3 m,土路肩寬0.75 m,山體巖石承載力分別滿足200 kPa和300 kPa。而立交匝道斷面設(shè)計中,要依據(jù)交通量把握每個層面的公路方向,保證立體交叉主干線坡度能夠平穩(wěn)順延到各個層面。

        4 結(jié)語

        山區(qū)坡地立體交通是路網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成節(jié)點(diǎn),山區(qū)地形復(fù)雜,選用常規(guī)形式難以布設(shè),公路互通立交的設(shè)計對復(fù)雜地區(qū)交通及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。該文結(jié)合羊永立交實(shí)例,根據(jù)實(shí)地的交通量、地形特征、水文特征、巖土特征等進(jìn)行交通設(shè)計,對羊永互通式立交初步方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,制定山區(qū)坡地立體交通設(shè)計方案,綜合設(shè)計地區(qū)平面、縱斷面以及橫斷面。這一方案綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會合理分析,做到技術(shù)指標(biāo)合規(guī)、工程規(guī)模適宜、工程經(jīng)濟(jì)合理、占地集約節(jié)約,以期為優(yōu)化山區(qū)坡地立交工程設(shè)計提供初步參考。

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