互通式立交在橋梁建設中的應用

1大高差大高差交叉口與交通路之間的高差通常約為7.15m。然而，在一些橋梁的建設中，在與交通路之間的大高差上，為了確定交叉口，有必要建立互聯互通的交叉口，甚至有50米的大高差。較大的高差不僅增大匝道縱坡,增加匝道長度,而且占地面積也較大。受到地形、地物條件和用地限制,互通立交的設置往往會不具備足夠的匝道布置平面,由此造成匝道縱坡較大,影響互通立交的行車安全與舒適廣東省虎門二橋工程海鷗島互通立交的方案設計過程中,設計組研究了多種新型互通立交型式,這些互通立交型式有克服大高差、增大匝道長度、減緩匝道縱坡、節(jié)省用地的優(yōu)點。2大高差互通立交設計方案分析大高差互通立交具有以下特點:(1)位于山區(qū)高速公路或江河?？诘韧ê絻艨蛰^高的航道口,互通立交高差普遍大于20m;(2)相交道路技術等級均較高,設計速度較快,互通立交的設置除滿足基本交通流轉換外,還應具備相應的行車速度和通行能力;(3)橋跨結構比較多,空間上布置優(yōu)化余地較大,設計施工較為復雜;(4)江河海口對互通立交景觀要求較高。基于以上特點,大高差互通立交的設計方案著重從以下三種思路入手:思路一:普通平面布置。為克服較大高差,通過增大匝道長度,以滿足行車安全和舒適。在山區(qū)互通立交設計中,充分利用傍山的地形條件,該方案也能部分做到填挖土石方平衡,但是該方案一般情況下僅適用于山區(qū)道路,而且互通立交土石方較大,占地面積也較大。如位于山區(qū)的江(門)羅(定)高速公路的南盛互通立交,高差20.5m思路二:螺旋布置。在有限的用地范圍對立交匝道螺旋式布置以增長匝道,減小縱坡,提高行車安全與舒適度。以下為幾種基本型螺旋式互通立交布置方案示意圖,如螺旋式喇叭形(圖1)、螺旋式T形(圖2)、螺旋式半苜蓿葉形(圖3)、螺旋式定向型(圖4)。思路三:復合式螺旋布置。匝道布設向空間發(fā)展,充分利用多層環(huán)圈匝道布置各連接匝道。設計組進一步發(fā)展出新型螺旋式喇叭形方案(圖5)、新型螺旋式T形方案(圖6)、新型螺旋式定向型方案(圖7)。復合式螺旋布置匝道跨越構造物增多,結構更緊湊,設計施工更加復雜。目前實施的兩層螺旋形布置有日本大阪千本松橋、上海南浦大橋各接線匝道的縱斷面線形主要受接線處與被交路高差、環(huán)圈匝道半徑及環(huán)圈匝道層數、連接主線處的縱坡值等因素限制。3海鷗島交叉口項目方案3.1美國：充分發(fā)揮土地指標虎門二橋工程是廣東省高速公路網規(guī)劃中連接廣州和東莞的重要東西向通道。項目路線總長12.886km,先后跨越珠江口大沙水道、海鷗島、坭洲水道后,穿越虎門港進入東莞市沙田鎮(zhèn)?；㈤T二橋采用設計速度100km/h雙向八車道高速公路標準,標準橫斷面寬41.0m?；㈤T二橋工程主線均為橋梁,共設置跨海特大橋兩座:大沙水道橋(主跨1200m),坭洲水道橋(主跨658m+1688m)。航道部門要求通航凈空尺度:大沙水道不小于1114m×49m;跨坭洲水道橋不小于1154m×60m。海鷗島位于兩座跨海特大橋之間,根據地方規(guī)劃要求及交通預測情況,海鷗島上必須設置互通立交出入口,項目與被交路存在達54.5m的高差3.2新型螺旋式坎成環(huán)圈匝道設計方案喇叭形立交具有以下特點:(1)各轉向均設獨立匝道,車輛完全互通,無平交沖突點和交織段,行車干擾小;(2)線形簡單,行車方向明確,造型美觀;(3)匝道上跨或匝道下穿,一般只需設置一座構造物,占地較少,造價較省;(4)環(huán)形匝道使得繞行距離較長,標準較低,適應的交通量較少,對于兩側方向交通量大小有差異的互通立交尤為適用;(5)對收費道路來說只需設置一個收費站,便于交通工程的配置及營運管理。新型螺旋式喇叭形立交在充分發(fā)揮喇叭形互通立交優(yōu)點外,環(huán)圈匝道采用雙層橋梁設計、主線上跨環(huán)形立交各匝道的方式不僅解決了大高差問題,而且節(jié)約用地,節(jié)省下部構造。圖9為海鷗島互通立交新型螺旋式喇叭形方案3.3半定向匝道立交T形立交具有以下特點:(1)造型美觀,結構對稱,行車轉向明確;(2)各轉向匝道獨立,交通流全互通,無交織段和沖突點,行車干擾小;(3)左轉車輛均用半定向匝道來實現轉向,轉彎半徑較喇叭形立交的小環(huán)道大,行車條件較好;(4)半定向匝道繞行距離較喇叭形立交的小環(huán)道短,標準較高,適應的交通量較大,對于兩側方向交通量大小無明顯差異的互通立交尤為適用;(5)匝道布置方式多,布置類型較靈活;(6)半定向匝道交叉主線或匝道均需設置跨線結構物,因而高差較大、橋跨較多,有時甚至需要布置2~3層結構物。螺旋式T形立交采用“地面上升主線橋的交通流通過內圈多層環(huán)形匝道駛入,主線橋下降地面的交通流通過外圈多層環(huán)形匝道駛出”這一創(chuàng)新設計理念,使得內環(huán)圈匝道總是下降,外環(huán)圈匝道總是上升,內外圈匝道縱斷面的設計相對獨立,環(huán)圈匝道縱斷面布置較采用整體式橫斷面的螺旋式喇叭形立交更自由;通過調整環(huán)圈匝道的半徑及環(huán)圈匝道的層數增大匝道長度,縱斷面設計更加靈活。圖10為海鷗島立交螺旋式T形方案。3.4行車功能需選定向型立交具有以下特點:(1)左轉車輛用定向匝道實現轉向,左轉路線短捷,轉彎半徑較大,行車功能最好;(2)結構緊湊,用地較省,直接轉向,行車方向容易識別;(3)路線交叉較多,設置橋跨較長且較高,空間上布置優(yōu)化更靈活。海鷗島互通立交在通過研究定向匝道連接特點,結合匝道的螺旋布置與本項目特點,設計出適合本項目的螺旋式定向型互通立交型式,如圖11所示。3.5大方案特點在虎門二橋工程海鷗島互通立交設計工程中,設計組優(yōu)選擬定了上述三種螺旋式環(huán)形匝道設計方案。三種方案均克服了與被交路的大高差,同時具有造型美觀、結構對稱、行車轉向明確,各轉向匝道獨立、交通流全互通、無交織段和沖突點、行車干擾小、結構緊湊、用地較省等優(yōu)點。這三種方案均具有較強的技術與經濟優(yōu)勢。其中,螺旋式喇叭形、螺旋式T形立交所需設置雙層或多層框架墩,設計施工較為復雜;螺旋式定向型互通立交方案通過匝道布置平縱面的優(yōu)化調整,減少了多層框架墩的設計與施工難度,最后作為海鷗島互通立交的推薦方案。4科學設計,提高行車效率,適應交通總