張振

摘 要：鲅魚圈疏港高速趙坎子立交方案選取受制約因素很多，通過對各個制約因素的研究，提出了三個設計方案，從多個角度對這三個方案進行了比較，提出了推薦方案，以期對類似工程有所幫助。

關鍵詞：互通立交 制約因素 設計方案 方案比選

中圖分類號：U412.352.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0062-03

隨著我國基礎設施的快速建設，我國的公路、鐵路里程不斷增長，新建的公路與現(xiàn)有的公路、鐵路的交叉也越來越多，并相互影響。本文介紹了一座高速公路的樞紐互通的方案布設，涵蓋了與公路、鐵路交叉的各個方面，對類似工程具有一定的指導意義。

趙坎子樞紐互通式立交位于鲅魚圈港區(qū)疏港高速公路起點，是疏港高速連接沈海高速的樞紐互通，其設計方案受多個重要因素制約，對鲅魚圈港區(qū)疏港高速公路項目具有重大的影響。

疏港高速設計速度為80 km/h，路基寬度為24.5 m；沈海高速設計速度為120 km/h，路基寬度為42 m；立交匝道設計速度采用40 km/h。

1 制約立交方案選取的主要因素

（1）沈海高速（G15）：立交區(qū)沈海高速平面、縱斷指標較高，路基填土高度約3.0 m。鑒于沈海高速在遼寧乃至國家公路網(wǎng)中的重要意義，一般不對其進行平面、縱斷調整。

（2）哈大鐵路客運專線（哈大客專）：高速鐵路，設計速度350 km/h，位于沈海高速西側65 m處，與沈海高速基本并行。立交區(qū)哈大客專為鲅魚圈特大橋，該橋上部結構為跨徑32.7 m的簡支箱梁，梁底距現(xiàn)狀地面凈高約11.5 m，下部結構為混凝土實體墩、承臺、嵌巖群樁基礎。目前鐵路部門原則上不允許高速公路上跨高速鐵路。

（3）沙鲅鐵路、鞍鋼鐵路：兩鐵路線并行，位于哈大客專西側450 m處，與哈大客專路線走向基本一致。此處沙鲅鐵路路基填土高度約9.0 m，鞍鋼鐵路路基填土高度約4.6 m。

（4）新鞍鋼路：位于疏港高速北側270 m，與疏港高速基本平行，上跨沈海高速，孔徑為20+25+25+20 m；新鞍鋼路在沈海高速西側下穿哈大客專及沙鲅鐵路，在沈海高速公路東側230 m處與國道黑大線（G202）平交。立交區(qū)附近新鞍鋼路填土高度約12 m。

（5）國道黑大線（G202）：位于沈海高速東側200 m，路線走向與沈海高速基本平行，路基填方高度為3～10 m。

（6）趙坎子村：位于疏港高速、沈海高速、新鞍鋼路和沙鲅鐵路之間，主要影響為征地動遷。

（7）金城管業(yè)有限公司：位于沈海高速東側、新鞍鋼路與G202平交口處西南側，動遷費用約3000萬元。

（8）范屯互通的布設：范屯互通立交位于疏港高速K1+249處，與趙坎子互通相距較近，可能設計為復合立交，兩個互通設計方案相互影響。

（9）交通量：根據(jù)交通量預測結果，沈陽-鲅魚圈港區(qū)往返方向交通量非常大，為主交通流方向。（見圖1）。

（10）其他因素：根據(jù)地質鉆孔資料顯示，立交區(qū)內地下水位較高（1.2～2.8 m），路基挖方段落需采取措施防止地下水對工程產(chǎn)生不利影響。

2 三個方案的提出

互通立交的設計方案受制約的因素較多，必須綜合考慮，對影響方案選取的各種因素進行分析，找出主要因素和次要因素，逐步解決。在趙坎子互通立交中，沈海高速、哈大客專及沙鲅鐵路這三個因素對設計方案影響最大，疏港高速與之交叉時采用上跨還是下穿方式對立交的設計方案有著決定性的影響，是主要因素（見圖2）。

簡單分析如下：

（1）疏港高速下穿哈大客專。

哈大客專是設計時速為350 km/h的高速鐵路，目前為運營狀態(tài)，平均10～20 min即有一輛動車通過。如果采取疏港高速公路上跨哈大客專的方案，則必須采用橋梁轉體施工方案，在哈大客專東、西兩側分別設置轉體橋墩，施工難度非常大；另外，由于上跨哈大客專，本立交范圍內大部分主線及立交匝道縱斷將非常高，需要設置大量的高架橋。經(jīng)初步的比選即放棄了疏港高速上跨哈大客專的方案，明確地采用了下穿方案。

（2）疏港高速下穿沈海高速。

疏港高速下穿哈大客專以后，將與沈海高速交叉。如果采用下穿沈海高速的方案，則由于沈海高速設計高程控制，疏港高速必須采用低縱斷方案；同時由于縱斷原因，疏港高速無法上跨沙鲅鐵路，必須采用下穿沙鲅鐵路的方案，這就是本互通提出的方案一（見圖3）。

（3）疏港高速上跨沈海高速。

疏港高速下穿哈大客專以后，如果采用上跨沈海高速方案，則路線必須在穿過哈大客專以后沿哈大客專和沈海高速之間的狹長地帶向南、北兩個方向展線，以抬高縱斷跨過沈海高速。如果分別向南、北方向展線，主交通流方向會產(chǎn)生繞行；如果只向北方展線，則主交通流方向不會產(chǎn)生繞行。

疏港高速與沙鲅鐵路交叉時采用下穿或上跨方案均可。下穿沙鲅鐵路+向南、北方向展線，即本互通提出的方案二（見圖4）；上跨沙鲅鐵路+向北方展線即本互通提出的方案三（見圖5）。

3 三個方案優(yōu)缺點比較：

趙坎子立交提出的三個方案比選論證如下：

（1）方案一（T型互通立交，下穿哈大客專、下穿沈海高速、下穿沙鲅鐵路、各交通流方向均不繞行）。

采用低縱斷方案，疏港高速下穿鞍鋼、沙鲅鐵路，A、B、C、D四條匝道均下穿哈大客專，A、B兩條匝道下穿沈海高速，A、C兩條匝道下穿新鞍鋼路。

方案一優(yōu)點：

①平面線形指標較好，匝道最小平曲線半徑為120.8 m，立交平面符合人們對一般T型樞紐互通的認識。

②匝道長度較短，各交通流方向車輛均不繞行。

方案一缺點：

①該方案與范屯立交凈距較短，需設計為復合立交，主線兩側增設輔助車道，增加工程量。

②主線下穿沙鲅、鞍鋼鐵路處頂推框構橋施工難度大，工程造價高。

③U型槽設置段落較長，施工難度大、造價較高且存在安全隱患。

本方案采用全下穿的低縱斷方案，主線及匝道設計標高多處位于地下水位以下，設計中考慮采用混凝土U型槽方案來隔斷地下水，以防止地下水對路面結構產(chǎn)生破壞。主線及匝道段設置U型槽共計1533.7 m。U型槽施工難度較大，施工期間必須采用井點降水、不間斷抽水等措施處理地下水，這些措施還很有可能對哈大客專、沙鲅鐵路、沈海高速等既有設施造成影響，存在很大的安全隱患。

④U型槽段落需要設置較強的排水設施。

U型槽段落路面雨水無法排出，需在主線及匝道處分別設置4處雨水泵站，將雨水強排出U型槽，工程投資及后期管理維護成本將大量增加。

⑤與哈大客專交叉次數(shù)最多，相互影響最大。

方案一與哈大客專交叉4次，均為匝道下穿。其中在A、B匝道下穿哈大客專處，U型槽底面挖深達8.2 m和11.0 m，U型槽側壁距哈大客專橋墩承臺凈距僅2.9 m和2.5 m，必須采用頂推施工U型槽的方案，以降低施工對哈大客專的影響。

⑥本方案施工對沈海高速公路及新鞍鋼路的通行影響較大。

A、B匝道下穿沈海高速時設置現(xiàn)澆框構橋，施工工期較長，對沈海高速影響較大。

A匝道下穿新鞍鋼路處設置現(xiàn)澆框構橋，需封閉新鞍鋼路交通，對地方交通影響較大。

⑦本方案工程造價最高。

（2）方案二（T型互通立交、下穿哈大客專、上跨沈海高速、下穿沙鲅鐵路、主交通流方向繞行）：

疏港高速下穿鞍鋼鐵路和沙鲅鐵路，A、C兩條立交匝道下穿哈大客專，A、B兩條匝道上跨沈海高速，C、E兩條匝道下穿新鞍鋼路。

方案二優(yōu)點：

①主線兩側不需要設置輔助車道，降低了工程造價。

本方案匝道在下穿哈大客專以后才分流，與范屯互通凈距離超過1公里，不需要設置輔助車道。

②與哈大客專交叉次數(shù)較少，對其影響最小。

本方案僅保留兩處橋梁下穿方案，大大降低了公路對哈大客專的影響。

③本方案施工對沈海高速及新鞍鋼路影響較小。

A、B匝道上跨沈海高速時設置現(xiàn)澆箱梁，施工對沈海高速通行有一定的影響，但影響較小。C、E匝道下穿新鞍鋼路時從跨線橋邊孔通過，對新鞍鋼路通行影響較小。

方案二缺點：

①平面線形指標較差，匝道最小平曲線半徑為80 m，平面布設與人們對一般T型樞紐互通的認識不符。

②主交通流方向車輛繞行距離較長。

本方案匝道長度較長，鲅魚圈去沈陽方向、大連去鲅魚圈方向均存在車輛繞行，特別是鲅魚圈去沈陽方向為主交通流方向，繞行長度1.5 km左右，不甚合理。

③主線下穿沙鲅、鞍鋼鐵路處頂推框構橋施工，施工難度大，工程造價高。

④存在一處U型槽，施工難度大、造價較高。

本方案采用下穿沙鲅鐵路方案，主線及匝道設置U型槽共計549 m。

⑤U型槽段落需要設置較強的排水設施；

本方案U型槽需設置1處雨水泵站，工程投資后期管理維護成本將增加。

⑥匝道與哈大客專存在較長的平行段，公路與鐵路的運營可能會相互影響。

本方案A、C匝道下穿哈大客專以后即沿哈大客專與沈海高速之間的狹長地帶向南、北方向展線，逐漸抬高縱斷，公路與鐵路的運營可能會相互影響。

（3）方案三（變T型互通立交、下穿哈大客專、上跨沈海高速、上跨沙鲅鐵路、次交通流方向繞行）：

主線上跨鞍鋼鐵路和沙鲅鐵路，A、C、D三條立交匝道下穿哈大客專，A、B兩條立交匝道上跨沈海高速，A、B、C三條立交匝道下穿新鞍鋼路。

方案三優(yōu)點：

①解決了方案二存在的主交通流方向繞行較長的問題，立交布設符合交通量預測，實用功能較好。

②本方案縱斷指標較高。

本方案匝道最大縱坡為3.7%，小于其他兩方案匝道最大縱坡（分別為4.229%和4.0%）。

③與哈大客專交叉次數(shù)較少，對其影響較小。

本方案A、C、D三條立交匝道下穿哈大客專，均為橋梁方式下穿，對哈大客專影響較小。

④本方案施工對沈海高速影響較小。

A、B匝道上跨沈海高速時設置現(xiàn)澆箱梁，施工對沈海高速通行有一定的影響，但影響較小。

方案三缺點：

①平面線形指標較差，匝道最小平曲線半徑為80 m，其平面線形顛覆了人們對一般T型樞紐互通的認識。

②匝道與哈大客專存在較長的平行段，公路與鐵路的運營可能會相互影響。

與方案二相比，本方案A、C匝道下穿哈大客專以后即沿哈大客專與沈海高速之間的狹長地帶向北方向展線，并逐漸抬高縱斷，匝道與哈大客專之間的距離比方案二更小，公路與鐵路的相互影響可能更大。

③本方案對新鞍鋼路影響較大。

本方案A、C匝道下穿新鞍鋼路跨線橋邊孔，需將原橋邊孔拆除重建，對新鞍鋼路的通行影響較大。

④本方案在A、B、C匝道及沈海高速相鄰處需設置大量擋墻。

（4）三個方案的主要經(jīng)濟技術指標對比（見表1）。

根據(jù)前面對三個方案優(yōu)缺點的論述，結合上表，方案一劣勢非常明顯，首先被淘汰。

4 方案二和方案三的深入比較：

方案二和方案三的主要區(qū)別是方案二為主線下穿沙鲅鐵路+匝道向南、北方向分別展線，方案三為主線上跨沙鲅鐵路+匝道向北方向展線。為充分考慮兩個方案的優(yōu)缺點，在比選時將影響方案的不同因素分開考慮，把兩個方案拆分為主線下穿、上跨沙鲅鐵路的縱斷比較和匝道向南、北方向分別展線與匝道向北方向展線的線形比較兩個比較。

（1）主線下穿、上跨沙鲅鐵路的縱斷比較。

主線下穿或上跨沙鲅鐵路影響的段落主要是K0+220+K0+840段，方案二的這一段為主線下穿沙鲅鐵路，工程量包含500.3萬元的路基以及15708.2萬元的U型槽、鐵路頂推框構橋、排水泵站等，工程造價為16208.5萬元。

方案三的對應段落為主線上跨沙鲅鐵路，設計為橋梁方案，工程造價為7908.4萬元。

結合前文論述的鐵路頂推框構橋的優(yōu)缺點，可以得出結論：采用主線上跨沙鲅鐵路具有明顯的優(yōu)勢。

（2）匝道向南、北方向分別展線與匝道向北方向展線的線形比較。

方案二立交建安費為26998.1萬元，扣除縱斷比較段的16208.5萬元以后，剩下的線形部分造價為10789.6萬元。

方案三立交建安費為19339.7萬元，扣除縱斷比較段的7908.4萬元以后，剩下的線形部分造價為11431.3萬元。

可見，線形比較方面，方案二便宜641.7萬元，如方案二也采用主線上跨，則其最終工程造價為18698.0萬元。

綜合上述分析，方案二采用的匝道向南、北方向展線的線形，在工程造價方面更有優(yōu)勢，但是考慮到主交通流方向不繞行，更好的發(fā)揮樞紐互通交通轉換的效率，最終推薦方案三。

5 結語

互通立交的設計方案受制約的因素較多，設計中必須綜合考慮，對影響方案選取的各種因素進行分析，找出主要制約因素和次要制約因素，逐步解決。這樣在方案選取時才能夠在紛亂復雜的情況下選出最合理、最有效的設計方案。

參考文獻

[1] 公路工程技術標準（JTG B01-2003）[M].北京：人民交通出版社.

[2] 公路路線設計規(guī)范（JTG D20-2006）[M].北京：人民交通出版社.