从水盘高速互通设计谈半直连式T型互通在山区高速公路中的应用

　　摘要：本文介绍了贵州省六盘水至盘县高速公路互通立交的设计理念及方案比选过程，通过半直连式T型互通在本项目的应用详细分析了该类型互通方案的适用条件及其优、缺点。
　　关键词：山区高速；半直连式T型；互通式立交
　　
　　1.项目简介
　　贵州省六盘水至盘县高速公路（以下简称水盘高速）地处贵州六盘水市西部，是贵州省规划的2003-2020年干线公路“3388网”中“三纵”毕节至安龙高速公路的一段。本项目路线走廊带位于贵州省西部山区，以中低山、台地丘陵和峡谷为主，地形起伏大，地表切割强烈，属典型的山区高速公路。项目全线设计车速80km/h，为路基宽度21.5m的双向四车道高速公路。我院承担的第一合同段地形险要，桥隧比例达62.7％。主线纵坡以北盘江为界分为连续30.9km的下坡路段和连续18.77km的上坡路段，两路段的平均纵坡分别为-2.27％和3.02％。
　　根据项目沿线路网规划及交通量预测结果（见图1和图2），第一合同段共设置两处互通：发耳互通和营盘互通，分别连接水城县发耳乡及营盘乡，详见表1。
　　          
　　　
　　表1水盘高速第一合同段互通设置一览表
　　　　
　　
　　2.水盘高速互通设计理念
　　水盘高速作为典型的山区高速公路，汇集了长大纵坡多、纵面指标低、高填深挖路基段普遍、桥隧比例高等诸多特点，互通式立交作为高速公路的重要组成部分，受主线影响不可避免，为了贯彻交通部提出的“安全、经济、环保、实用”的设计理念，首先互通选址上充分考虑路网规划及地形、地质条件；互通选型上充分考虑交通流组织、匝道进出口安全、环境保护、征地拆迁规模、工程造价等因素，根据三路交叉的特点，优先选取单喇叭、半直连式T型及菱形方案；匝道半径及加、减速车道的设计上充分考虑计算行车速度及主线平、纵指标。
　　3.互通选型与设计
　　3.1发耳互通
　　该互通位于水城县发耳盆地上方的山坡地带，不良地质为覆盖层较厚的煤系地层，主线在此与连接发耳镇及发耳火车站的车站二级路小角度相交，六盘水→盘县方向左侧存在深切方区域。根据路网交通量预测分析，该互通主要交通流向为发耳－六盘水方向。本互通工可采用B型单喇叭方案（图3），初设阶段根据该地段的地形特点增加了半直连式T型方案作为比选方案（图4）。
　　从表2中可以看出，尽管半直连式T型方案主线增加一座跨匝道桥，但通过对盘县→发耳方向匝道迂回展线，使其避开主线左侧的深切方区，大大减小了挖方数量及切方边坡防护数量，工程造价两方案相当；半直连式T型方案避免了B型单喇叭出口接小半径圆曲线的情况，并将环形匝道的半径增大至50m，明显改善了匝道出口及行车的安全性，同时通过降低煤系地层区切方边坡高度，提高了路基的安全性；半直连式T型方案大大减少对原地貌的开挖和弃土方数量，同时与车站路保留了足够的安全距离，因此从环境保护角度进行比较更具有优势。经综合比较，施工图阶段本互通选用了半定向T型方案。
　　           
　　        
　　
　　
　　　　
　　表2发耳互通方案比较表
　　　　　　
　　　
　　
　　3.2营盘互通
　　该互通位于北盘江峡谷左侧上方山坡上，受地形所限，该段主线纵坡达2.85％，互通所在位置连续路基长度仅390m,前后均为大桥相接，其中互通起始端所接的王家寨大桥最大桥高达85m，且六盘水→盘县方向右侧为深切方区,匝道布设困难。考虑互通前后均与纵坡为4％的大桥相接，若采用菱形方案，将会大大增加营盘－盘县方向匝道里程长度，桥梁工程巨大，因此初设阶段选取了主线上跨的B型单喇叭（如图5）和半直连式T型（如图6）方案作为比选方案。
　　考虑营盘互通实际交通量很小，为了避免B匝道加速车道伸入王家寨大桥高墩桥跨范围，B型单喇叭方案内环C匝道半径采用极限值35m（互通设计车速35km/h），同时为提高盘县→营盘方向环形匝道出口安全，对其减速车道进行了加长设计，并将内环匝道设计为水滴型以更好地适应车速变化。
　　为了提高盘县→营盘方向出口安全，初设阶段选取了B匝道上跨主线的半直连式T型方案作为比选方案，该方案通过对上跨主线的B匝道迂回展线，不仅提高匝道出口处线形指标，同时将环形匝道半径提高到50m，匝道纵坡在环形匝道路段调整为上坡方向，大大提高了行车安全；同时营盘→六盘水方向匝道向主线靠拢，其与主线的合流点向盘县方向前移，避免了加速车道伸入王家寨大桥带来的复杂变宽箱梁的设计。但该方案匝道里程增长，且B匝道深入深切方区域较多，土石方数量及边坡防护数量大大增加，虽然省去单喇叭方案A匝道桥梁，但B匝道桥梁面积增加，桥梁工程量并未有明显减少，同时B匝道上跨主线段须采用25m跨径的50m小半径箱梁，桥梁设计及施工难度大。两方案比较详见表3。考虑该处互通交通量过小，经综合比选，施工图阶段采用单喇叭方案。
　　
　　              
　　
　　
　　　
　　4.结语
　　从以上两互通的设计可以看出，与单喇叭方案相比，半直连式T型方案虽然匝道里程稍长，交通流组织略显复杂，但具有如下突出优点：
　　 通过匝道的迂回展线，将匝道紧凑地布设于主线两侧，大大减少互通横向占地宽度，对山区高速所处的狭长地形或单向横坡地形具有良好的适应性，虽然较单喇叭方案增加一座跨线桥，但避免了对周围山体的深切，大幅降低了对环境的破坏。
　　 在安全性上与喇叭型方案相比，半直连式T型具有明显优势，其匝道出口安全性与A型单喇叭相当，该方案将环形匝道对称布设于主线两侧，因此在不增加横向占地宽度的前提下，能获得比A型单喇叭方案更大的内环匝道半径值，安全性更好。
　　 受主线影响更小。根据D匝道布设位置的不同，半直连式T型互通可设计成如图7和图8所示的两种形式。图7中，A型互通跨线桥工程数量较省，但匝道里程、占地数量均相对较多；B、D匝道的合流点位于B匝道小半径区域，且存在交织，安全性较差。图8中，B型互通因其D匝道出口位置前移，大幅缩短了互通范围主线长度，因此，当互通布置范围受前后（特）大桥隧构造物限制时，可优先选用图8中B型。
　　                             
　　
                                       　　　
　　　
　　参考文献：
　　1.JTGD20-2006公路路线设计规范[M]
　　2.刘秋江.山区高速公路互通式立交设计探讨[J].公路,2004.6.