蘭州市北環(huán)路中段小關(guān)山溝立交方案研究

張強強

摘 要：隨著城市化進程快速發(fā)展，城市快速路、環(huán)城路、繞城高速工程建設(shè)進程加快。尤其環(huán)城路的建設(shè)與城市的互通連接是城市道路工程設(shè)計的難點，城市互通設(shè)計工程受建設(shè)條件、高差因素、控制點、空間位置等邊界條件影響，成為城市交通發(fā)展中重要節(jié)點、難點問題。本文以蘭州市北環(huán)路中段小關(guān)山溝互通立交工程設(shè)計為背景，先結(jié)合互通式立交的特點，闡述在立交的規(guī)劃、選型及設(shè)置時應(yīng)遵循的一般原則和選定時要考慮的主要因素;然后按照互通式立體交叉一般設(shè)計原則、技術(shù)標(biāo)準等設(shè)計方法，從分析交通量入手，結(jié)合實際地形、地質(zhì)情況，對小關(guān)山互通式立交的選型、設(shè)置原則以及在工程實際應(yīng)用中的設(shè)計關(guān)鍵點進行闡述;同時針對本工程所處地形的特殊性，詳細論述了山區(qū)互通立交匝道平面、縱斷面線形以及匝道鼻端和加減變速車道的基本設(shè)計原則、技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)注意的問題，最后，對山區(qū)互通式立交設(shè)計中遇到的常見問題提出了建議。

關(guān)鍵詞：互通立交;控制點;交通量預(yù)測;經(jīng)濟比選;方案設(shè)計

1 工程項目概況及控制點

1.1 項目概況

蘭州市北環(huán)路中段小關(guān)山溝立交工程位于北環(huán)路中線安寧區(qū)段，是連接城市路網(wǎng)的重要樞紐，是連接九州、安寧、七里河區(qū)的紐帶。該立交西距培黎廣場1.4km，距離鹽池互通2.7km，距離萬新路北環(huán)路出入口5km;東距九州隧道安寧端0.7km，距九州進出口4.3km。根據(jù)蘭州市發(fā)展和改革委員會可行性研究批復(fù)，該項目工程設(shè)計為Y型互通式立體交叉，共設(shè)置1條連接線道路（E匝道）、4條匝道（A、B、C、D匝道）。工程內(nèi)容包括道路、橋涵、照明和交通工程設(shè)施。

1.2 控制點

本項目主要控制點為：68127部隊，蘭州常柴西北車輛有限公司，蘭州市市政工程公司，各單位區(qū)域間僅預(yù)留有4m～6m的現(xiàn)狀通道和排洪溝，地面坡度較大。既有北環(huán)路、安寧東路之間高差;既有北環(huán)路北側(cè)山體。

1.2.1 安寧東路

現(xiàn)狀安寧東路斷面紅線寬度為40m，包含外側(cè)輔路，總計雙向六車道，安寧東路小關(guān)山溝段現(xiàn)狀標(biāo)高為1538m～1542m之間，如何處理北環(huán)路與安寧東路之間交通關(guān)系成為該節(jié)點方案研究的首要問題。

1.2.2 北環(huán)路

為城市主干路，設(shè)計車速60km/h，雙向六車道，標(biāo)準路幅寬度33m，兩塊板斷面形式。北環(huán)路小關(guān)山溝立交位于主線道路里程K1+000～K2+240，主線道路縱坡2%～3%，路面設(shè)計標(biāo)高為1577.834m～1583.600m。北環(huán)路主線與安寧東路平面距離約220～260m，線位高差約30～40m，平均縱坡約為13.6%～15.3%。

1.2.3 北環(huán)路北側(cè)山體

工程建設(shè)區(qū)域的北環(huán)路北側(cè)存在既有高邊坡和山體，既有邊坡為錨定錨索邊坡，且現(xiàn)狀不穩(wěn)定對路線整體的方案設(shè)計具有制約性因素，本項目對北側(cè)山體需部分開挖。

2 沿線地質(zhì)概況

2.1 地層巖性

工程場區(qū)地處白塔山山腳與黃河北（左）岸Ⅱ級階地交匯地帶，加之非全新活動斷裂金城關(guān)斷層從場區(qū)附近通過，前寒武系花崗片麻巖、新近系砂巖及第四系坡積物、洪溝沖積物、黃河河流堆積物均有產(chǎn)出，地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

蘭州市位于祁連褶皺系中祁連加里東褶皺帶的東部霧宿山隆起帶～皋蘭隆起帶內(nèi)。

工程場區(qū)地處西固～七里河盆地北部，金城關(guān)斷層從場區(qū)附近通過。金城關(guān)斷層位于黃河北岸，自中山橋延伸至安寧堡，斷層面產(chǎn)狀一般為300°/SW∠70°。該斷層產(chǎn)生于加里東期，喜馬拉雅期再次活動，主要發(fā)育于前寒武系變質(zhì)巖與新近系砂巖或下更新統(tǒng)礫巖之間，斷層活動時間為第四紀早中期，不會形成地表裂縫，為非全新活動斷裂。

2.3 工程地質(zhì)評價

擬建場地地貌單元屬黃河北（左）岸Ⅱ級階地后緣，低中山與黃河階地過渡地段。路線通過區(qū)地形起伏較大，小關(guān)山溝坡降較大。路線通過區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造為金城關(guān)斷裂，為非全新活動斷裂。工程區(qū)不良地質(zhì)主要為泥石流、坍塌及不穩(wěn)定邊坡。工程區(qū)場地類別為Ⅱ類，區(qū)內(nèi)地下水位埋深17.70～28.10m，相應(yīng)標(biāo)高為1527.63～1528.41m，主要為第四系松散孔隙水。綜述，本段路線工程地質(zhì)條件較差，路線受地質(zhì)因素控制較多。

3 交通量預(yù)測分析

根據(jù)現(xiàn)狀流量流向預(yù)測，得到特征年2041年（評價末年）交通量流向圖。

4 功能定位及技術(shù)標(biāo)準

4.1 功能定位

通過對項目所在區(qū)域周邊規(guī)劃及現(xiàn)狀交通量分析，小關(guān)山立交距離規(guī)劃中的金安通道、培黎廣場北環(huán)路全互通立交1.4km，距規(guī)劃鹽池溝立交2km，距萬新路北環(huán)路出入口5km。為了加強七里河黃河大橋的聯(lián)系，北環(huán)路中段工程在安寧關(guān)山溝西側(cè)設(shè)置小關(guān)山溝半互通立交，通過設(shè)置定向匝道和連接道路，連接安寧東路和七里河黃河大橋，實現(xiàn)安寧東路與北環(huán)路的交通轉(zhuǎn)換。因此，本項目的建設(shè)主要為解決七里河橋以東及七里河區(qū)同北環(huán)路、九州地區(qū)、城關(guān)區(qū)的聯(lián)系，同時通過本互通緩解金安通道北環(huán)路立交的交通壓力，為區(qū)域內(nèi)一般性立B類城市互通立交。

4.2 技術(shù)標(biāo)準

依據(jù)本項目的功能定位，本項目為區(qū)域內(nèi)一般性立B類城市互通立交。小關(guān)山溝立交工程主要技術(shù)標(biāo)準：（1）立交等級：一般互通式立交（立B類）;（2）設(shè)計行車速度：主線：40公里/小時;匝道：一般路段為30km/h，主橋下曲線段20km/h，輔道設(shè)計車速為20km/h，（3）路幅寬度和車道數(shù)：匝道：路基寬度9米、8米;輔道：路基寬度7.0米;（4）路面標(biāo)準軸載：BZZ-100;（5）最大設(shè)計縱坡：匝道：5.0%（路基段）;輔道：5.0%。

5 工程設(shè)計方案

本項目工程設(shè)計方案受安寧東路與北環(huán)路之間高差、周邊高層建筑、零散廠區(qū)等影響，場地互通立交設(shè)置空間狹小，工程設(shè)計難度大，結(jié)合以上邊界條件，現(xiàn)進行方案一、方案二比選論證，分析方案優(yōu)缺點，最終確定適宜本項目工程設(shè)計方案。

5.1 方案一

該方案共布設(shè)A、B、C、D四條匝道，兩條輔道F1、F2，立交匝道路線長度3.585Km，其中橋梁長度1143m，人行天橋一座共計37m、車行通道兩座共計25m。A匝道：由南向東右轉(zhuǎn)匝道，路基寬度9米，車道數(shù)單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為36m，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度1206.363m;B匝道：由南向西左轉(zhuǎn)匝道，起點處從A匝道設(shè)計里程AK0+350處分流，向西左轉(zhuǎn)北環(huán)路培黎廣場方向匝道，路基寬度9米，車道數(shù)單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為255m，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h）。C匝道：由西向南右轉(zhuǎn)匝道，路基寬度9米，車道數(shù)單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為38m，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度1165.603m;終點接安寧東路。D匝道：由東向南左轉(zhuǎn)匝道 起點處從北環(huán)路左線設(shè)計里程ZK1+815.58處分流，在設(shè)計里程DK0+574.068處與C匝道合流，由東向南左轉(zhuǎn)匝道，路基寬度8米，車道數(shù)單向單車道，最大縱坡3.92%，最小圓曲線半徑為255m，設(shè)計時速30km/h。

5.2 方案二

該方案共布設(shè)A、B、C、D兩條匝道，A匝道設(shè)計長度1335.157m，B匝道設(shè)計長度805.548m、C匝道設(shè)計長度1266.665m、D匝道設(shè)計長度850.043m。

A匝道：由南向西左轉(zhuǎn)匝道，路基寬度9米，車道數(shù)單向2車道，最大縱坡4.0%（路基段），設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度1335.157m，最小圓曲線半徑42m。B匝道：由南向東右轉(zhuǎn)匝道，路基寬度9米，車道數(shù)單向2車道，最大縱坡3.5%，設(shè)計時速30km/h，設(shè)計長度805.548m，B匝道是A匝道在設(shè)計里程AK0+760處分流，最小圓曲線半徑260m;C匝道：由西向南右轉(zhuǎn)匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡4%，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度1266.665m，最小圓曲線半徑40m;C匝道：由西向南右轉(zhuǎn)匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡4%，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度1266.665m，最小圓曲線半徑40m;D匝道：由東向南（接C）匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡3.9%，設(shè)計時速30km/h（北環(huán)路主線橋下回頭曲線段20km/h），設(shè)計長度850.043m，最小圓曲線半徑53m。

5.4 結(jié)論

通過方案一、方案二工程設(shè)計方案優(yōu)缺點比選論證，方案一、方案二結(jié)合周邊路網(wǎng)以及現(xiàn)狀交通分析，方案二工程拆遷范圍大、工程投資高且平面指標(biāo)多次交織、互通匝道空間關(guān)系復(fù)雜，行車存在一定安全隱患，方案一匝道在滿足克服高差迂回展線的同時，對沿線的建筑物拆遷較小，且能實現(xiàn)北環(huán)路與安寧東路全互通設(shè)計，因此經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比選最終確定方案一為本項目工程設(shè)計路線方案。

6 方案研究結(jié)論

城市互通立交工程設(shè)計較公路互通立交工程設(shè)計有其自身的特殊性，邊界條件復(fù)雜，工程建設(shè)更加困難，尤其在城市交通發(fā)展快速的當(dāng)下，在發(fā)展好城市主要干線道路交通的同時，處理好城市道路各互通節(jié)點方案研究是解決城市道路快速發(fā)展的控制性因素。城市互通立交的設(shè)計在遵循道路規(guī)劃的同時，還應(yīng)結(jié)合以下幾個方面。（1）符合城市總體規(guī)劃，城市道路建設(shè)，應(yīng)做好城市互通立交設(shè)計規(guī)劃與沿線規(guī)劃片區(qū)的平面及空間關(guān)系，互通立交設(shè)計為片區(qū)服務(wù)，兩者相輔相成，在解決交通疏解的同時，城市規(guī)劃也能為互通設(shè)計提供支撐。（2）加強對于所在區(qū)域交通路網(wǎng)的研究，城市互通建設(shè)并不是獨立的存在，其本身所承擔(dān)的功能是沿線區(qū)域的交通互動轉(zhuǎn)換。（3）減少對沿線構(gòu)筑物的征拆，在確保工程的安全性前提下，滿足工程經(jīng)濟性，可實施性要求。（4）與城市景觀的協(xié)調(diào)性，減少對既有生態(tài)環(huán)境的破壞，城市互通設(shè)計在滿足自身交通導(dǎo)向的同時，應(yīng)與周邊城市景觀相協(xié)調(diào)，能反映出當(dāng)?shù)爻鞘械娜宋奶厣c生態(tài)景觀風(fēng)貌。（5）論證與周邊已建工程的相互結(jié)合性，避免出現(xiàn)與周邊已建工程的功能的重復(fù)性，造成工程投資浪費。

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