《武汉工程大学学报》 2015年03期
29-34
出版日期：2015-04-23
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
漳州角美互通式立体交叉方案比选
０ 引 言漳州市厦漳同城大道位于厦门—漳州经济走廊带内，是福建省干线公路网的补充与布局的完善，项目的建设可以极大地增强福建省海西经济区的对外经济辐射，加强与内地及大西南成渝经济区的联系，实现海西经济区全面协调发展战略. 按照规划，结合沿线城镇分布、路网规划、交通流向分布及社会经济发展情况，厦漳同城大道共设置互通式立交９处，即角美互通、壶屿互通、中闽互通、玉江互通、沙洲互通、锦江互通、崇福互通、新西溪大桥连接线部分互通和象镇互通. 在交叉路口，为了保证车流能安全、快捷通过，通常要设置互通式立体交叉，这样既可以有效地提高通行能力，又可以避免车流之间的相互干扰［１］. 并且随着转换交通量的大小及左转车道的型式不同，互通式立交的型式、投资、经济效益、服务水平、景观、占地、交通功能也会发生相应的变化. 互通式立交型式的确定过程比较复杂，其设计方案要通过经济技术比选来确定［２］. 既要运用技术指标，科学合理取用匝道设计速度，缩短通行时间，注重主线设计，使得结构简单，总体布局紧凑，行车方向明确，造型美观；又要降低工程造价，减少拆迁、占地，营造宽松、流畅的行车环境. 只有这样，才能满足行车的安全性、功能性要求，也能发挥其在公路网中的经济、社会效益. 本文以角美互通为工程实例［３］，探讨在确定其设置位置和互通型式过程中的方案比选程序. 在方案比选当中，广泛征求当地诉求，积极听取专家评审意见，结合工程可行性研究报告，综合考虑规划交通需求、路网、地形地质条件等因素，并应尽量减少不必要的拆迁和占地. 1 工程概况1．１ 互通设置位置及作用本互通位于漳州台商投资区（社头村）附近，与改造后的角海路交叉，互通主线交叉桩号为Ｋ４＋１２２．３１１，交角为９０°，互通区域主线设计起点为Ｋ３＋２１０，设计终点为Ｋ４＋８２３，是漳州台商区与本项目主线交通转换的一个重要节点. 该互通主要满足改造后的角海路与本项目的交通转换，属城市内高等级道路之间进行交通转换的枢纽性互通. 改造后的角海路为漳州台商投资区内一条主要的一级公路兼城市快速路，高架层设计车速８０ ｋｍ／ｈ，路幅宽２６．０ ｍ，地面层设计车速４０ ｋｍ／ｈ，路幅宽４７．５ ｍ，改造后的角海路跨线桥、地面层以及桥头引道部分设计不在本设计范围之内，只针对与本项目地面层交叉的平交口段的角海路地面层进行设计. 1．２ 交通量预测角美互通式立体交叉的交通量预测如图1所示［４］. 图１ ２０３５年角美互通式立体交叉交通量分布图Ｆｉｇ．１ ２０３５ Ａｎｇｌｅ beauty ｏｆ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｅ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｔｒａｆｆｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ1．３ 技术标准等级运用《公路工程技术标准》［５］中对互通式立交的分级有着明确的规定，结合互通自身的出入口交通流量及交叉公路的等级可知，本互通为一般互通，匝道（不含环形匝道）设计速度按４０ ｋｍ／ｈ～６０ ｋｍ／ｈ考虑，环形匝道采用３５ ｋｍ／ｈ的设计速度［６］. 单向双车道匝道的路基宽度为１０．５ ｍ，单向单车道匝道路基总宽９．０ ｍ. 实际采用的技术标准及规范规定的标准见表１. 表1 互通式立交匝道技术指标表Table 1 Interchange ramp technical index table1．４ 地形、地质及地物概况本互通主线桥与Ａ匝道桥位于构造剥蚀残丘地貌单元，地层结构依次为填筑土、坡残积层，下伏基岩为燕山晚期侵入花岗闪长岩的风化层，路基在此处可不进行特殊处理，将其表部的填筑土夯实后可作为路基持力层. 凹地处建议采用换填法将饱和软土换填，并以合格填料回填夯实后作为路基持力层. 桥梁段，填筑土、淤泥设计需考虑其负摩阻力，通过勘察，桩基础可采用嵌岩桩基础，以中风化层为桩端持力层. Ｂ、Ｃ、Ｄ匝道桥为海积平原地貌单元，地层结构依次为填筑土、饱和软土淤泥、粉质粘土、轻微液化细砂、非液化中砂层，路基段：由于人工填土、淤泥的承载力较差，应进行处理，可采用ＣＦＧ桩或水泥搅拌桩等方法处理，另外细砂层判定为轻微液化，应对细砂土层进行地基处理. 粉质粘土下的细中砂层为非液化土层，可不进行处理，可作为路基持力层；花岗闪长岩的风化层相对是路基地基的良好持力层. 桥梁段：工程地质条件较差，除表部分布少量的填筑土外、其下分饱和软土淤泥及液化细砂层，桩基设计需考虑填筑土及淤泥层的负摩阻力以及液化砂土的折减系数，其下为残积地层，下伏基岩为燕山晚期侵入花岗闪长岩的风化层. 通过现有勘探结果表明，大部分地段桩基方案可采用嵌岩桩，以中风化层作为桩端持力层，局部地段强风化层较厚，均已揭露碎块状强风化层，建议以碎块状强风化花岗岩作为桩端持力层，按摩擦桩计算应进入的深度. 2 互通方案比选互通式立交的型式很多，一个互通式立交方案设计的好坏，直接影响着服务水平的高低、工程投资、效益及行车安全、技术等级［７］. 因此在选择互通式立交的型式时，不应盲目追求匝道的高技术指标，否则会增加匝道里程，其占地面积也会成倍增加. 所以只要匝道满足其对交通量主流方向转换功能需求，互通立交的型式就具有较高的服务水平. 本互通处于平原地区，城市中心区，区域内有大型工厂，本互通南侧两象限内有一条货运铁路，结合地形和地方路网规划等情况，为更好实现交通转换，则在此处设置互通. 根据远期交通量分布状况及立交的功能，结合交叉处现状、规划条件，综合专家、咨询单位及地方政府部门意见，提出定向＋部分苜蓿叶和混合型两个方案进行比较，见表２. 两个方案的匝道设计车速采用４０ ｋｍ／ｈ. 表2 角美互通方案比较表Table 2 Angle of each scheme comparison table2．１ 方案一：采用定向＋部分苜蓿叶互通该互通造型简单，功能齐全，设计时综合考虑到本节点区域内有大型工厂、货运铁路和实现交通量转换的便利等因素，合理布设立交各转向匝道［７-8］. Ｂ、Ｃ、Ｄ三条匝道与角海路高架层相连接，设置Ｓ匝道（上匝道），有利于实现厦门海沧往海翔大道方向交通转换，角海路上跨本项目主线. 本项目地面层与角海路地面层相平交，需用信号灯控制. 另外，结合本项目高架层接角海路地面层的Ａ匝道占用钢材市场用地较大，于是与设置在Ｋ３＋４１７．１６５～Ｋ３＋６６８．６５９段的下匝道进行比较论证. 下匝道的停车线至前面平交口约４２６ ｍ，海翔大道往龙池工业区方向交通流绕行较远. ①Ａ右转匝道，如图2所示. 优点：能快速地实现海翔大道往角美方向的交通转换，且海翔大道往厦门海沧方向的交通可通过前方平交口调头实现转换，有利于出行者更快达到目的地；转向交通不受人行和非机动车影响. 缺点：占地面积较大. ②下匝道，如图3所示. 优点：占地面积较小. 缺点：转向交通需通过平交口，受人行及非机动车影响，通行能力受限. 角美互通主线桥：本桥中心桩号为Ｋ４＋０１６．５. 采用：３×４０＋４×３０＋（２９＋４２＋２８）＋３×２８＋４×３０＋４×３０＋（２５＋２７＋２５）＋４×３０＋（３０＋４５＋３５＋３０）＋３×３０＋２×３６．５＋２×３３．５＋３×３０＋４×３０＋２×２６．５＋４×３０，上部结构采用预应力混凝土现浇连续箱梁，幅宽２６～３２ ｍ，桥长１ ６１３ ｍ. 下部桥墩采用门形墩、桩基础. 2.2 方案二：采用混合型互通式立交本方案主要考虑远期主交通流向上的匝道合理布设，厦门海沧至漳州和角美至海翔大道方向采用定向匝道进行设计，指标较高，漳州至角美和海翔大道至厦门海沧方向匝道采用环形匝道设计，漳州至厦门海沧和海翔大道至角美方向右转匝道采用直接式右转匝道，本互通实现全部高架层接高架层，有利于交通更快更便捷的实现转换，如图４.角美互通主线桥：本桥中心桩号为Ｋ４＋０１６．５. 采用：３×４０＋４×３０＋（２９＋４２＋２８）＋３×２８＋４×３０＋４×３０＋（２５＋２７＋２５）＋４×３０＋（３０＋４５＋３５＋３０）＋３×３０＋２×３６．５＋２×３３．５＋３×３０＋４×３０＋２×２６．５＋４×３０，上部结构采用预应力混凝土现浇连续箱梁，幅宽２６～３２ ｍ，桥长１ ６１３ ｍ. 下部桥墩采用门形墩、桩基础. 图２ 角美互通方案一（Ａ右转匝道）Ｆｉｇ．２ Ａｎｇｌｅ ｂｅａｕｔｙ ｅａｃｈ ｓｃｈｅｍｅ（Ａ ｒｉｇｈｔ ｒａｍｐ）图３ 角美互通方案一（下匝道）Ｆｉｇ．３ Angle beauty each scheme (ｎｅｘｔ ｒａｍｐ)图４ 角美互通方案二Ｆｉｇ．４ Ａｎｇｌｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｃｈｅｍｅ ２3 互通方案评价ａ．交通组织：从平面布置上可以看出，两个方案的交通组织都较清晰、便捷．ｂ．交通量转换的需求：从交通量分布可以看出，角美－漳州、海翔大道－厦门海沧两转向交通量较小，方案一角美－漳州交通可利用中闽互通或壶屿附近主辅出入口完成转换，海翔大道－厦门海沧交通可利用Ａ匝道、Ｓ匝道（上匝道）和平交口调头实现转换；方案二为全互通方案，各转向交通都能实现转换，两方案均能满足交通量转换的需求．ｃ．征地与拆迁：方案一用地及拆迁较少．ｄ．工程规模：方案二工程规模较大. 经上述综合比较，故选择推荐方案一（Ａ匝道）.4 结 语互通式立体交叉的设计应该因地制宜，最佳方案的确定必须要考虑总体布局、设计原则和设计理念，依据工程项目所在地的交通流量流向、自然地理地质条件等特点进行. 厦漳同城大道角美互通式立体交叉的方案比选，灵活运用技术指标，既满足了安全性、功能性要求，又满足了经济性条件，提供了互通式立交方案比选的成功样例.