鹤哈高速伊春至绥化段绥化南互通式立体交叉方案设计

孙晓红,刘道范

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 概 述

互通式立体交叉是高速公路之间采用的主要交叉方式之一,是高速公路的重要组成部分,也是高速公路的重要构造物之一,它是公路网中最完美的沟通设施。互通式立交设计除了具有路线设计的一些特点外,还受小区域车辆行驶轨迹多向性,行驶速度多变性,线形元素多元化的影响,在技术上具有一定的复杂性。如何正确把握互通式立交设计要素,合理选定互通式立交位置,正确选择立交型式,准确应用各项技术指标,对保证互通式立交具有完善的交通功能,较高的服务水平,行车安全舒适,降低工程造价,减少占用土地和拆迁建筑物,提升公路景观效果等至关重要。

绥化南互通式立体交叉位于绥化市南,是鹤哈高速公路和哈绥高速公路相交的立交,是目前绥化连接哈尔滨、呼兰的唯一高速公路窗口,为主要交通集散地。鹤哈高速公路和哈绥高速公路是国家公路网、黑龙江省公路主骨架网的重要组成部分。哈绥高速公路现为高速公路,鹤哈高速公路拟建为高速公路。

2 主要设计标准

绥化南互通式立体交叉的主线为鹤哈高速公路,被交叉道为哈绥高速公路,根据交通量情况绥化南互通式立体交叉的等级定为一级。主要技术标准如下:

(1)主线。路基宽度 24.5m,全幅四车道。

中间带宽 3.0m(两侧各有 0.5m路缘带)。

设计速度为 80 km/h。

(2)被交叉路。路基宽 28m,全幅四车道。

中间带宽 4.5m(两侧各有 0.75m路缘带)。

设计速度为 120 km/h。

(3)匝道。单车道匝道路基宽8.5m。

双车道匝道路基宽10.5m。

3 互通形式拟定

绥化南互通式立体交叉为两条高速公路十字交叉,两条干线公路交叉应设置枢纽型互通。互通区位置处,被交叉路哈绥高速公路路基填土高度约 4.5m,为凸形竖曲线,主线鹤哈高速公路在此处有条件进行下穿。如果伊绥高速公路上跨哈绥高速公路,则路基填土高度较高,同时分离桥设置较为困难,且工程量较大;因此综合实地地形,采用主线下穿,哈绥高速上跨的交叉方式。

4 互通方案比较

根据预测远景交通量,本互通主行方向伊春—哈尔滨方向转向交通量为 19 435 pcu/d,北安—哈尔滨方向转向交通量为 14 564 pcu/d。次行方向伊春—绥化方向转向交通量为 2 842 pcu/d,绥化—北安方向转向交通量为 3 940 pcu/d。

由于本互通规模较大,占地面积多,工程数量大,投资额度较高,设计拟定两种方案进行同等深度的比较,两方案均为组合式立体交叉,由环形左转匝道或半定向左转匝道组合而成。

方案一:变形苜蓿叶型互通

该方案是左转匝道由两个环形匝道和两个半定向匝道组合而成的全互通式立体交叉,其主要特点为,在绥化至哈尔滨、哈尔滨至北安这两个左转交通量较大方向,布设半定向匝道,而在左转交通量较小的两个方向采用环形匝道。结合实地地形,本互通采用主线下穿,哈绥高速上跨的立交形式。主线圆曲线半径 3 000m,最大纵坡 1.903%。哈绥高速公路(被交叉道)圆曲线半径为 5 980m,最大纵坡为 2.372%。半定向匝道圆曲线最小半径为 150m,环形匝道圆曲线最小半径为 56m,最大纵坡为 3.929%。各匝道总长为 7 007.305m。

互通区有桥三座,分别为:哈绥高速公路桥,为跨越主线设置的分离桥,上部构造为(27+36)m预应力现浇混凝土变宽连续箱梁;C匝道桥,为跨越哈绥高速设置的分离桥,上部构造为(20+2×25+20)m现浇预应力混凝土连续箱梁;E匝道桥,为跨越哈绥高速、主线设置的分离桥,上部构造为(20+2×22+20)+(4×24.45)+(3×20)+(3×20)m现浇预应力混凝土连续箱梁;下部构造均为柱式墩,肋板式桥台,基础为钻孔灌注桩。

方案二:全苜蓿叶型互通

该方案为左转匝道由四个环形匝道组合而成的全互通式立体交叉,其主要特点为四个环形匝均不需要设置分离桥。主线与哈绥高速公路平、纵指标同方案一。匝道圆曲线最小半径为 55m,最大纵坡为 4.93%,结合实地地形,本互通仍采用绥化过境线下穿,哈绥高速上跨。

互通区只有一座跨线桥,为哈绥高速公路桥,为跨越主线设置的分离桥,上部构造为(2×30)m现浇预应力混凝土变宽连续箱梁;下部构造为柱式墩,肋板式桥台及柱式桥台,基础为钻孔灌注桩。

5 方案的技术经济比较

方案比选:

方案一的优点:对于交通流量较大的两个左转匝道采用半定向匝道,线形指标高,行车条件比较好,左转明确流畅,通行能力较高,能更好地满足该左转交通量的需求。

方案一的缺点:由于放坡的需要,匝道较长,占地较大,桥梁构造物较多,造价高。

方案二的优点:造价低,只需一座跨越结构物便可实现连续无阻运行。

方案二的缺点:环形左转匝道线形差,行车速度低,上、下线左转匝道出入口之间存在交织运行,制约了左转弯车流的通行能力和车速。

考虑互通功能,综合工程造价,全苜蓿叶方案虽然工程量较小,造价低,但是伊春至哈尔滨双向转向车流较其它几个方向都大,行车速度缓慢。变形苜蓿叶方案布局紧凑,能满足主行方向的线形要求,总体线性指标较高,与周围地形结合较好,故初步设计阶段根据主行优先原则筛选出变形苜蓿叶方案为推荐方案。

表 1 绥化南互通方案工程量与技术指标比较表

6 结束语

影响互通式立交设计的因素很多,如何保证在满足行车安全性和交通功能性的前提下,使互通式立交型式经济适用,造型美观,总体布局紧凑,结构简单明了,匝道布设合理,行车方向明确,缩短绕行距离和转换时间,具有宽松从容流畅的行车环境,又减少占地,拆迁,降低工程造价。设计推荐的变形苜蓿叶互通方案总体布局合理,平、纵面线形指标选用得当,合理地将哈绥高速、绥北衔接起来,满足功能要求。