沁水枢纽立交选型

黎艳梅

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

1 路线位置关系

高平至沁水高速公路是横贯山西省南部的一条东西向高速公路，东接高平至新乡的高速公路，西接阳城至侯马高速公路，项目实施后，将完成山西省南部高速公路第10横的全线贯通。路线全长70多公里，设计速度80 km/h。在沁水县内，路线终点需要与已建阳侯高速公路呈“丁”字相接。由于是高速与高速相交，按规范要求，需设置枢纽型立交解决车辆在高速间转换的问题。枢纽型立交一般要求地形平坦、开阔，以便于布置匝道，但这一地段为山岭区，地形条件复杂，阳侯高速本身又有纵坡大，桥梁、隧道多的特点，设置枢纽型立交的难度相当大。

图1 路线位置关系图

阳侯高速为设计速度80 km/h山岭区高速公路，与高沁高速位置关系见图1。（为便于说明，在图1中标明了阳侯高速变坡点A、B、C、D及坡度、坡长）。阳侯高速在此段落为东西向行进。向东，过D点后，路线转向南，向阳城方向行进；向西，过中木亭互通后，路线转向北，以隧道形式穿越山岭区，向沁水方向行进。

经分析，从东北方向来的高平—沁水高速公路在此段落内搭接阳侯高速为宜。理由如下：a)如向西接，则高沁高速需平行阳侯高速架设桥、隧，直到地形条件符合设置枢纽互通要求为止。几公里内，两条高速并行，是不经济的。b)如向东接，阳侯高速已转向南，高沁同样需与阳侯高速并行数公里，同样不可取。所以经比选，考虑地形条件，已有高速的平、纵指标等因素，定于在中木亭互通以东800 m处设置沁水枢纽，与中木亭互通组成复合式立交。

在接线位置附近，距阳侯高速以南不足百米是一条河，在河北岸是一条沿河二级旧路。阳侯高速已经在此设置了中木亭互通，利用沿河二级路，满足车辆上下高速的需求。

为顺接阳侯高速，从东北而来的高沁高速需跨过一座山梁，服从于设置互通的需要，要进行一段深挖方，为降低整体工程造价，局部的付出，是不得已的举措。

在阳侯高速的纵断面图上，可以看到D—C之间为纵坡5%，长度为380 m；C—B之间为纵坡2.2%，长度为420 m，其中中心桩大桥为6孔30 m的大桥，桥高50 m；B—A之间为纵坡4.2%，长度为360 m；（按照《公路路线设计规范》JTG D20—2006，互通式立体交叉范围内主线形指标要求，80 km/h的高速公路，立交范围内最大纵坡为4%）为力求纵坡平稳，从以上数据可以看出，接线点应考虑设置在C—B之间。选定接线点后，下一步即是如何在限制的条件下设置出合理、满意的互通立交。

2 互通方案比选

经过深入地对现场地理位置及路线关系的分析，提出了以下几种互通型式作为参考。下面逐一对各个互通型式的优缺点进行分析。

2.1 定向Y型

图2 定向Y型

首先，按通常的立交设计考虑，选用最常用的互通立交型式。在这种“丁”字型交叉口，最为常用的是定向Y型。定向Y型是经典的三路交叉型式，在国内外有许多应用实例。具体到本项目，其优缺点主要有以下几点。

2.1.1 优点

a)所有匝道全为定向匝道，保证了车辆转弯高速顺捷。

b)距离现有旧路较远，不会对其进行干扰。

2.1.2 缺点

a)桥跨多，在两条内侧匝道相交处出现3层桥的构造形式。考虑到项目本身已处于挖方地段，再在主线接线点附近出现匝道桥互相重叠，实施困难。

b)同时匝道接高沁高速也要长距离挖方，工程量巨大。

c)为设置加减速车道，现有阳侯高速上的中心桩大桥需加宽，工程繁复。

因此本型式不可取。

2.2 变异苜蓿叶型

图3 变异苜蓿叶型

2.2.1 优点

互通形式独立，功能完备，本身同时满足车辆利用二级旧路上下高速的要求，又可实现车辆在高速之间的转换。

2.2.2 缺点

a)型式复杂，与地形条件不吻合。苜蓿叶型本身就要求有宽广的地形条件，虽然考虑到地形局促，采用变异型式，但仍然无法满足要求。

b)与现有旧路距离过近，旧路紧靠河北岸，已没有改线的余地，因为阳侯高速与旧路高差大，互通与现有旧路相接，降坡困难。

c)没有充分利用中木亭互通已有的收费设施与上下高速的功能，两座收费站相距约1 cm，功能重复，形成不必要的浪费。

d)为设置加减速车道，现有阳侯高速中心桩大桥需加宽，工程繁复。

因此本型式同样缺陷明显，不可取。

2.3 单喇叭型

图4 单喇叭型

2.3.1 优点

只需一座跨线桥，结构简单，能很好地与中木亭互通功能相配合。

2.3.2 缺点

a)环形匝道布设困难，为保证枢纽立交的半径要求，环形匝道已超出旧路范围；匝道落空，需在河中修匝道桥，影响水流、行洪安全。

b)因跨线桥只能上跨阳侯高速，环形匝道只能采用匝道桥的形式布设，为保证跨越阳侯高速的有效净空，匝道桥出现了小半径、高桥墩的现象，不利于施工。

c)为设置加减速车道，现有阳侯高速中心桩大桥需加宽，工程繁复。

因此本型式同样不可取。

2.4 互通设置的难点

通过以上几种型式的比选，发现决定立交设置的关键问题集中在了以下几点：

a)如何与中木亭互通相配合，中木亭互通已经实现了收费上下高速的功能，作为复合式互通，新设置的沁水枢纽只要解决高速之间的车辆转换问题即可。

b)如何避免对中心桩大桥进行加宽，中心桩大桥为6孔30 m，桥长180 m的大桥，桥高50 m。为设置加减速车道进行加宽，属于二次改造工程，不但工艺繁复，且工程造价高昂，十分不经济。

c)如何避免对旧路进行干扰，现有旧路距离阳侯高速过近，不足百米，且沿河岸布设，没有改移线位的余地，是中木亭互通实现在车辆上下高速的重要通道。

以上几种型式的互通都没有解决好这几个重要问题，因此互通型式存在着明显的缺陷。经过几个不成熟的型式的讨论，我们找到了关键的问题，提出了下面的型式。

3 推荐方案

图5 修正定向Y型

把定向Y型的3层桥的问题再做仔细分析，提出了修正定向Y型。修正后的定向Y型集中了以上几种型式的优点，对几个难点问题都有很好的处理。

具有以下优点：

a)利用阳侯高速中心桩大桥桥位高的特点，巧妙地布设匝道。内侧两条匝道，一条匝道上跨中心桩大桥，一条匝道下穿中心桩大桥，自然形成桥跨桥的3层立交型式，使桥梁相叠复部分远离主线接线点。在接线点处，两匝道桥高度已升（降）至与主线相同，轻松完成顺接。

b)以直接式匝道完成高速间车辆转换，行车方向简明、顺捷，与中木亭互通有机地结合成一个功能完善的枢纽。

c)匝道桥采用大半径，避免了小半径、高桥墩的现象，有利于施工，有利于桥梁、互通的整体美观、运营安全。

d)避免对中心桩大桥进行加宽。匝道在远离中心桩大桥时已经撇出阳侯高速，保证了不对中心桩大桥构成影响。

e)远离了现有旧路，对旧路没有任何干扰。

最后，因本方案优点明显，选定本型为推荐方案。

4 结语

经过对实地的踏勘，对路线位置关系的分析，采用多方案比选，逐一进行优缺点分析，找出问题的关键所在，最终优化立交型式，得到了较理想的结果。