【原】山区复杂地形高速公路出入口立交与服务区合建方案研究

职称申报 2023-07-30 发布于河南

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姜有鑫郭旺旺

甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司

摘要：由于山区地形通道狭窄、地形高程大、地质条件复杂，立交及服务区的布设条件极度受限，从山区公路设计因地制宜的角度出发，越来越多的采用立交与服务区合并设置的方案。康县至略阳高速公路位于甘肃省南部，项目区地质构造复杂，断裂规模大、活动性强，场区地震烈均在Ⅶ以上。河谷局部有不对称的零星狭长台阶地，在水流曲折冲刷作用下，致使山坡不稳定，造成泥石流、崩塌、滑坡、错落的严重发育区。以康县至略阳高速公路康县东立交、服务区的布置为例，研究在地形高差大、用地紧张的条件下，综合考虑经济、交通组织、城镇规划及环境影响下的立交与服务区合建设计方案，为山区高速公路的立交与服务区合建方案设计提供参考。

关键词：山区;康略高速公路;互通式立交;服务区;

作者简介：姜有鑫(1987-),男，甘肃武威人，硕士，工程师，主要从事公路总体路线设计及互通式立交设计工作;

1工程概况

S44康县至略阳高速公路望关至白河沟段(以下简称“本项目”)主线起点位于望关镇寨子村，以枢纽互通式立交与G8513平绵高速相接，向东设望关隧道绕避望关镇区后沿长坝河布设路线，从北侧绕避长坝镇区至吴家坝经黑马关特长隧道穿越黑马关梁至杨家河坝、设关防山隧道避让金矿范围，在江家湾设康县西互通后沿黑马关河布设路线至香子坝，设隧道从康县县城北侧过境至双水磨在左家庄设置康县东互通翻越金家垭梁，过王坝镇至鸡山坝设王坝互通，止于白河沟(甘陕界)。

主线设计速度80 km/h, 路基宽度25.5 m, 主线总长41.819 km, 桥梁总长14 941.8 m/29座，其中特大桥5 869.63 m/3座，大桥8 892.17 m/24座，中桥180 m/2座；隧道总长16 259 m/7座，其中特长隧道5 233 m/1座，长隧道9 569 m/4座，中隧道1 457 m/2座。互通立交5座；服务区1处，停车区1处，隧道管理所1处、养护工区1处、监控通信分中心1处。康县连接线长4.62 km, 其中中桥86.6 m/座，隧道3 176 m/座。

康县历史悠久，因特殊的地理位置，形成多元文化交融的地区，康县位于陇南和四川交界处，文化受到陇南文化和四川巴蜀文化影响，建筑和民俗均有两方文化的影子；因为地理位置，康县历来是陇右通往陕西和四川的要道和咽喉，形成了茶马古道文化；同时康县地处陕甘川交界，氐羌少数民族早期活动的地域，形成了独特的民俗民间文化，如康南地区的民间音乐舞蹈打锣鼓草、康南花鼓、婚姻习俗女娶男嫁、民间饮食二脑壳酒等富有民俗文化魅力。陇南市共规划六大旅游线，其中一条为S44康略高速，汉中入陇南可直达九寨沟，康县东服务区位于S44康略高速K36+400处，地理位置优越，可带动片区经济发展，串联周边景区资源。

康县东立交、服务区位于陇南市康县王坝镇朱家庄，立交出入口与G345线衔接，主要服务于王坝镇、康县工业园、何家庄4A级景区及周边村镇车辆上下高速公路；服务区占地200亩(1亩≈666.67 m2),服务区综合考虑交旅融合发展[1,2],与地方国道共享服务区。

2控制因素

2.1 建设条件

(1)地形地貌

陇南地处中国大陆二级阶梯向三级阶梯的过渡地带，位于秦巴山区、青藏高原、黄土高原三大地形交汇区域，西部向青藏高原北侧过渡，北部向陇中黄土高原过渡，东与西秦岭和汉中盆地连接，南部向四川盆地过渡，整个地形西北高东南低，境内呈现崇山峻岭与峡谷盆地相间的复杂地形。区域内山势雄伟，河谷狭窄，海拔高程变化大。王坝河由东向西穿越王坝镇，沟谷狭长，王坝河两岸山势陡峭，阶地海拔约1 160～1 220 m, 南北两侧山峰海拔约1 316～1 762 m, 阶地平缓，最宽处约560 m, 最窄处约130 m, 东西长约5.9 km。项目地处陇南西秦岭山区，地形地貌复杂、桥隧比高，尤其是长隧道、特长隧道及隧道群密集，工程艰巨、量大，工期长。同时受不利地质条件影响，崩塌、泥石流等地质病害多发。

(2)气候条件

康县境内气候属亚热带向暖温带过渡区域。总的气候特点是：雨量充沛，气候湿润，光照充足。年平均降水量807.5 mm, 受地形、植被等因素的影响，降水量分布很不均匀，总的趋势是自东南向西北递减，受季风影响，一年中降水夏多冬少，夏季降水量占年降水量的48%。年均气温11.0 ℃,年极端最高气温34.5 ℃,极端最低气温-14.6 ℃。年总日照时数1 801.5 h, 无霜期213 d, 适宜多种作物生长，发展特色农业前景广阔。

(3)区域地震

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015),并结合《甘肃省地震灾后重建工作陇南、甘南地区地震动峰值加速度区划图》和《甘肃省地震灾后重建工作陇南、甘南地区地震动峰值反映谱特征周期区划图》并结合现场调查，全线地震动峰值加速度0.20 g, 反应谱特征周期0.40 s, 相当于地震基本烈度Ⅷ度。

(4)河流水文

本项目涉及的主要河流属长江流域嘉陵江水系，项目区河流属嘉陵江水系，以万家大梁为界，分成了西汉水水系和燕子河水系。本项目工程区内根据地下水形成的自然条件和水理性质及水力特征，地下水可分为基岩裂隙水、碳酸盐岩(含碎属岩)岩溶裂隙水、松散岩类孔隙水及断层脉状水四大类型。

2.2 城镇规划

受限于陇南地区复杂的地形条件，当地建设用地极为紧张。王坝镇河谷阶段为康县少有的土地平整且集中的地区，因此成为康县集中工业园规划区。本项目主线沿规划区南侧边缘的山脚布设线位，康县东立交、服务区选择建设用地较少的山坡地设置，尽量避免或减少对规划区的占用。

2.3 环境影响

在地形条件困难的山区布设高速公路立交及服务区，由于通道一般均比较狭窄，立交、服务区的布设不可避免地对周围山体产生一定挖方，在综合考虑投资、城镇规划等因素的同时，还需避免对环境产生较大破坏，注重生态环境的保护与恢复。陇南地区生态环境优美，植被覆盖率高，注重生态保护、减少环境破坏也是本项目设计考虑的重点[3,4]。

2.4 交旅融合

根据当地人文环境和历史文化，本项目的建设着重从房建、交通工程、环境保护与景观工程的规划与设计与当地自然与人文景观相结合，处处体现当地的地域特征，施工图阶段对交旅融合进行专项专篇设计。本项目的建设对深化交通运输与旅游融合发展，可以更好地挖掘康县旅游的潜能，加快旅游景点的建设，快速带动康县社会经济的发展，通过旅游来提高道路利用率，通过旅游交通建设部门来实现拓展新的业务领域，做到交通运输与旅游融合发展。本次服务区设计注重“服务区+”理念，逐步实现由单一传统模式向多元发展模式的转变，通过对服务区商业综合体的打造，带动周边及沿线经济的快速发展，形成一条以高速公路沿线服务区为核心的经济走廊，以此盘活路衍经济资源，增加经营收入，实现经济效益和社会效益的双丰收。

2.5 交通量预测

根据交通量预测，该立交2043年预测转换交通量总计20 218辆小客车/日，根据《工程可行性研究报告》,方向不均匀系数取0.51,设计小时交通量系数取0.135。主要交通流向为王坝～康县方向的往返交通，2043年年平均日交通量为11 266辆小客车/日，设计小时交通量为776 pcu/h。次要交通流向为王坝～略阳方向的往返交通，2043年年平均日交通量为8 952辆小客车/日，设计小时交通量为616 pcu/h。

3立交、服务区方案设计

初步设计康县东立位于王坝镇东南侧吴家庄附近，被交路为G345,主要服务于王坝镇、康县工业集中区、何家庄4A级景区级周边村镇车辆上下本项目。初步设计根据地形、规划布设了B型单喇叭，主线上跨，该方案桥梁工程规模较大。

康县东服务区设置于王坝镇王坝村王坝河南岸，该服务区具有两大功能，为车服务和为人服务，为车服务的功能包括停车、加油、洗车、维修等；为人服务的功能包括绿地、广场、休息、餐饮、商店、厕所、通讯、娱乐等。服务区的建设目的是为使用者提供一个轻松、舒适、方便、安全的休息场所，同时为公路沿线提供一处清新、宜人、醒目的人文景观。王坝服务区位于王坝镇王坝村王坝河南岸的矮小丘陵区，南、东、西三面青山环抱，北邻王坝河，环境优美，是过往游客休息欣赏湿地美景的绝佳之处。结合地形条件，为降低工程规模，增强服务区景观效果，服务区南北侧场区采用错台式布设，增设“交旅融合”设施。北侧场区占地100亩(1亩≈666.67 m2),采用错台式布设，共设2级；南侧场区占地100亩。初步设计立交与服务区分开设置，服务区采用长条形布设，东西长600 m, 南北宽60～70 m, 且北侧场区采用分级布设，但每级宽度仅30 m, 房建布设难度大，景观效果差。

施工图阶段根据本项目沿线地形、地质条件及城镇规划等情况，康略高速公路与原有国道及地方道路共用线位资源，通过调整和优化线位布设，充分利用G345等通道资源，减少纵、横向便道数量。该段主线前后主要为桥梁相接路段，仅有王坝镇附近有条件设置出入口立交及服务区，但该段主要地形平缓区域为康县规划区，沟谷狭长。若出入口立交及服务区分别设置，立交及服务区净距根据《公路路线设计规范》第11.1.6条不应小于1 000 m, 小于1 000 m且经论证比选设置时，应按复合式互通式立体交叉的方式处理。按此规定分设立交及服务区，造成规划区建设用地征用面积较大，填挖规模较大，环境破坏严重；亦或使得服务区场地设计为狭长形，不利于服务区功能发挥，使用极为不便。因此拟定出入口立交与服务区进行合建，以最大程度减少对城镇规划区及环境的影响，同时便于车辆上下高速公路及服务区的设置[5,6]。

3.1 立交、服务区位置选定

结合王坝镇地形及规划情况，王坝镇朱家庄附近规划建设用地较少，地块较为规整，地形相对开阔，仅地势高差较大，因此选定朱家庄为立交、服务区合建位置。服务区建成后与在建的G345国道相邻，便于共同开发。施工图占用工业用地50亩，占用物流用地20亩，但不会对物流园区造成切割。相比初设，占地有所减少。

3.2 立交、服务区方案比选

根据朱家庄所在地形为三面环水，南侧靠山。主线为避免对规划区的分割占用，沿南侧山坡布设，因此选用服务区集中设于主线一侧的形式。基于此种立交、服务区合建形式，结合收费广场设置、交通组织、工程规模等情况，布设了两个方案进行比选。方案一为收费广场出口与入口分设，方案二位收费广场出口与入口合并设置。

朱家庄地块虽较为完整，但外侧有王坝河及规划建设的新G345线，空间限制因素多，考虑收费广场与被交路的间距需大于150 m, 集中布设收费广场虽然便于运营管理，但存在车辆迂回绕行、易造成驾驶员误判、匝道交织区长度过短、工程规模大等问题。方案一除管理略有不便外，交通组织更为合理，工程规模较小，车辆行驶更为安全。综合以上因素，立交出入口采用分设的形式。

在对服务区所在地形进一步研究发现，立交服务区北低南高，地形高差较大，北侧G345线路面高程约1 199 m, 南侧主线附近地形最大高程约1 286 m, 高差近87 m, 按照两级布设服务区场地无法完全克服自然地形高差，要形成北侧G345服务区与高速服务区的共享联通，则两者高差不宜过大，由此造成高速服务区场地标高较低，挖方工程量巨大，环境破坏严重。因此，结合地形条件，因地制宜，对服务区场地再次进行划分调整，平整后场地高程为1 201～1 224 m, 高差约23 m, 最北侧场地高程约为1 201～1 218 m, 用于国道共享，中间台地高程1 218～1 219 m, 主要服务略阳至康县方向车辆，最南侧台地高程约为1 223～1 224 m, 主要服务康县至略阳方向车辆；采用三级布设方案，保留微地形借势造景，减少挖方约200万方，大大减少了本项目弃方，对周围环境影响降到了最低。

4结语

山区高速公路在复杂地形条件下，由于路线走廊带狭窄，通道资源稀缺宝贵，立交服务区设计受限因素较多，需要综合考虑安全、经济、环境等方面的因素，在确保其安全性的前提下合理取舍，以确定最优的立服务区合建方案。康县东立交、服务区结合地形地质条件、路网及规划情况，选择有利位置，依山就势，立交及服务区同侧合建，集约节约用地，减少对规划分割占用；高速服务区与地方服务区共享设置，充分发挥高速公路与地方经济的相互促进与带动作用；公路管理设施集中布设于服务区，便于运营管理，提高运管效率；服务区采用新颖的设计风格及理念，以茶马古道文化为背景，结合地方优美的自然景观及深厚的人文资源，打造了甘肃最美服务区。

综上所述，基于高速公路服务区+旅游融合发展的前提下，通过工程设计实例，提出山区高速公路在地形限制条件下，单侧立交服务区合建的设计方案，可为类似山区地形困难地段立交服务区合建方案的选择提供参考。