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摘要：随着我国经济快速发展，原有路网通行能力有待提高，因此高速公路改扩建项目逐年增多，本文从线性设计，路面结构和收费广场等方面介绍了京港澳高速公路柏乡互通的设计思路，对改扩建项目如何减少经费，缩短工期，保持通车和避免破坏环境做了有益的探索。
关键词：京港澳高速；改扩建；柏乡互通；设计
Abstract: With the rapid development of the economy in our country, the the traffic capacity of original road network needs to be improved, so highway reconstruction projects have been increased year by year. This paper the introduces design thought of Hong Kong and Macao BaiXiang highway connected with Baixiang county from the aspects of linear design, pavement structure and the toll plaza, which is the helpful exploration for the expansion projects how to reduce funding, shorten the construction period, keep open to traffic and avoid damaging the environment.
Keywords: the Hong Kong and Macao highway; expansion projects; Baixiang connected; design
中圖分类号: U412.36+6文献标识码：A文章编号：
京港澳高速公路是我国最早规划实施的高速公路干线，其石家庄至安阳段自1997年12月建成通车以来，交通量急剧增长，改扩建工作迫在眉睫。经各方积极筹划和准备，国家发改委和交通部分别于2011年7月和10月对京港澳高速公路改扩建《工可》和《初步设计》进行了审查和批复。柏乡互通立交位于河北省邢台市柏乡县境内，作为改扩建项目中重要的半苜蓿叶型互通，对其设计思路的研究有相当的实践价值。本文将着重从设计思路和方案对该项目加以介绍，以期对未来的高速公路加宽工程有所帮助。
一、项目概况
柏乡互通式立交位于柏乡县西部3.3公里处，是京港澳高速公路进入邢台市的第一座互通，主要功能是为柏乡及周边城镇服务，使该地区车辆方便出入高速公路。根据改扩建项目的设计原则，对原有互通情况的分析和利用有十分重要的意义。现状的柏乡互通于上世纪九十年代建成通车，是匝道位于西北和东南象限的半苜蓿叶式互通，交叉方式为主线下穿，根据远景交通量预测，该互通设计末年转向交通量为823pcu/d，因此现有平纵面指标基本满足公路设计规范和远景交通量增长的要求。
二、既有互通存在的问题
柏乡互通原有的单车道匝道路基宽度8.5m虽然满足规范要求，但是受改扩建条件限制，施工组织要求半幅通行的情况下进行施工，而原有路基宽度不能保证该要求，因此选用了10.5m宽度。既有互通共有两座收费站，均为两进两出，根据交通量预测情况，已不满足增长要求，需要扩建为三进三出，共12条车道。互通区被交路为省道S034，路基宽度15.5，规划为26m宽一级路，同时既有跨线桥净空已不能满足主线两侧正常拼宽要求，因此需要拆除重建。
三、方案比选
根据既有柏乡互通的情况，初步设计提出了两套设计方案。第一套方案在主线和匝道加宽的基础上，基本利用了原有线型；第二套方案拆除了东南象限的匝道，新建东北象限匝道与原有部分组成单喇叭型互通。第二套方案一定程度上节约了占地，并且只需改建一座收费站，但是其下穿被交路连接上行主线的匝道与被交路交叉的角度过大，受力情况不好，同时需要增加一座4孔30m的跨线桥，并没有节约造价，相比较而言，第一套方案能较好的利用现有匝道，减少路基路面工程量，同时对周围环境的影响较小，所以初步设计将第一套定为推荐方案。经业主组织专家评审，认为该方案除主线加宽与匝道接线的局部位置稍有改移外，其他部分拟合线位可以满足设计要求，原有匝道可以较多利用。改扩建施工期间，只需对与主线加宽的接线部分改、扩建，相应影响到的原有匝道做局部便道方便车辆上下高速即可。
四、平纵横设计
柏乡互通区主线设计速度为120公里/小时，路基标准宽度采用42米。根据规范及改建方案拟合互通区线型后，主线最小圆曲线半径为R-7414.7262米，主线设计长1500米，匝道设计速度40km/h，匝道最小平曲线半径R—60米，最小缓和曲线参数A—60。
为了较好的利用既有互通的路面，节约铺装费用，缩短施工周期，我们提出了四种改建方案：
交通；避免了铣刨，减少了污染和浪费，相比铣刨加铺方案更加低碳、节能；相比直接加铺4cm方案，增厚了加铺厚度，在一定程度上补强了路面结构强度。经过对该方案处治后的老路疲劳寿命预估，结果表明：老路经过加铺后，在设计年限末剩余寿命为为总疲劳寿命的63.17%。因此，老路在设计年限内如果能保持各层层间接触条件良好，则路面出现疲劳裂缝的风险可降至最低。结合该方案，在纵断面设计过程中，基本保证在利用老路范围内竖曲线填土高度在10cm左右，在控制最大纵坡3%的基础上，匝道纵坡与主线纵坡平顺连接。
五、收费站设计
既有互通收费站及收费广场规模较小，直接增加收费车道无法实现，因此我们采用了拆除重建的方式。但是收费站处的曲线半径在300m左右，这种小半径曲线收费站的设计有很多问题值得商榷。如果完全按照曲线线型，一般收费岛都是直线布置，而间距只有3.2m，很可能卡住长车，同时曲线起步对大车也有一定困难，如果改为直线线型，一方面整体顺接有一定难度，另一方面增加了占地。考虑到收费广场附近车速很慢，我们在曲线线型的基础上，将路基按照直线设计，虽然增加了一些占地，但是避免了外侧行车道宽度不足的情况。
综上所述，整个柏乡互通的设计是围绕着减少经费，缩短工期，保持通车和避免破坏环境的思路进行的，虽然在线型设计、路面结构和收费广场设计方面有一些探索，但是还有很多值得讨论的问题，笔者希望能抛砖引玉，在公路改扩建设计方面拓展思路，找到更好的解决方法。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：京港澳高速；改扩建；柏乡互通；设计
Abstract: With the rapid development of the economy in our country, the the traffic capacity of original road network needs to be improved, so highway reconstruction projects have been increased year by year. This paper the introduces design thought of Hong Kong and Macao BaiXiang highway connected with Baixiang county from the aspects of linear design, pavement structure and the toll plaza, which is the helpful exploration for the expansion projects how to reduce funding, shorten the construction period, keep open to traffic and avoid damaging the environment.
Keywords: the Hong Kong and Macao highway; expansion projects; Baixiang connected; design
中圖分类号: U412.36+6文献标识码：A文章编号：
京港澳高速公路是我国最早规划实施的高速公路干线，其石家庄至安阳段自1997年12月建成通车以来，交通量急剧增长，改扩建工作迫在眉睫。经各方积极筹划和准备，国家发改委和交通部分别于2011年7月和10月对京港澳高速公路改扩建《工可》和《初步设计》进行了审查和批复。柏乡互通立交位于河北省邢台市柏乡县境内，作为改扩建项目中重要的半苜蓿叶型互通，对其设计思路的研究有相当的实践价值。本文将着重从设计思路和方案对该项目加以介绍，以期对未来的高速公路加宽工程有所帮助。
一、项目概况
柏乡互通式立交位于柏乡县西部3.3公里处，是京港澳高速公路进入邢台市的第一座互通，主要功能是为柏乡及周边城镇服务，使该地区车辆方便出入高速公路。根据改扩建项目的设计原则，对原有互通情况的分析和利用有十分重要的意义。现状的柏乡互通于上世纪九十年代建成通车，是匝道位于西北和东南象限的半苜蓿叶式互通，交叉方式为主线下穿，根据远景交通量预测，该互通设计末年转向交通量为823pcu/d，因此现有平纵面指标基本满足公路设计规范和远景交通量增长的要求。
二、既有互通存在的问题
柏乡互通原有的单车道匝道路基宽度8.5m虽然满足规范要求，但是受改扩建条件限制，施工组织要求半幅通行的情况下进行施工，而原有路基宽度不能保证该要求，因此选用了10.5m宽度。既有互通共有两座收费站，均为两进两出，根据交通量预测情况，已不满足增长要求，需要扩建为三进三出，共12条车道。互通区被交路为省道S034，路基宽度15.5，规划为26m宽一级路，同时既有跨线桥净空已不能满足主线两侧正常拼宽要求，因此需要拆除重建。
三、方案比选
根据既有柏乡互通的情况，初步设计提出了两套设计方案。第一套方案在主线和匝道加宽的基础上，基本利用了原有线型；第二套方案拆除了东南象限的匝道，新建东北象限匝道与原有部分组成单喇叭型互通。第二套方案一定程度上节约了占地，并且只需改建一座收费站，但是其下穿被交路连接上行主线的匝道与被交路交叉的角度过大，受力情况不好，同时需要增加一座4孔30m的跨线桥，并没有节约造价，相比较而言，第一套方案能较好的利用现有匝道，减少路基路面工程量，同时对周围环境的影响较小，所以初步设计将第一套定为推荐方案。经业主组织专家评审，认为该方案除主线加宽与匝道接线的局部位置稍有改移外，其他部分拟合线位可以满足设计要求，原有匝道可以较多利用。改扩建施工期间，只需对与主线加宽的接线部分改、扩建，相应影响到的原有匝道做局部便道方便车辆上下高速即可。
四、平纵横设计
柏乡互通区主线设计速度为120公里/小时，路基标准宽度采用42米。根据规范及改建方案拟合互通区线型后，主线最小圆曲线半径为R-7414.7262米，主线设计长1500米，匝道设计速度40km/h，匝道最小平曲线半径R—60米，最小缓和曲线参数A—60。
为了较好的利用既有互通的路面，节约铺装费用，缩短施工周期，我们提出了四种改建方案：
交通；避免了铣刨，减少了污染和浪费，相比铣刨加铺方案更加低碳、节能；相比直接加铺4cm方案，增厚了加铺厚度，在一定程度上补强了路面结构强度。经过对该方案处治后的老路疲劳寿命预估，结果表明：老路经过加铺后，在设计年限末剩余寿命为为总疲劳寿命的63.17%。因此，老路在设计年限内如果能保持各层层间接触条件良好，则路面出现疲劳裂缝的风险可降至最低。结合该方案，在纵断面设计过程中，基本保证在利用老路范围内竖曲线填土高度在10cm左右，在控制最大纵坡3%的基础上，匝道纵坡与主线纵坡平顺连接。
五、收费站设计
既有互通收费站及收费广场规模较小，直接增加收费车道无法实现，因此我们采用了拆除重建的方式。但是收费站处的曲线半径在300m左右，这种小半径曲线收费站的设计有很多问题值得商榷。如果完全按照曲线线型，一般收费岛都是直线布置，而间距只有3.2m，很可能卡住长车，同时曲线起步对大车也有一定困难，如果改为直线线型，一方面整体顺接有一定难度，另一方面增加了占地。考虑到收费广场附近车速很慢，我们在曲线线型的基础上，将路基按照直线设计，虽然增加了一些占地，但是避免了外侧行车道宽度不足的情况。
综上所述，整个柏乡互通的设计是围绕着减少经费，缩短工期，保持通车和避免破坏环境的思路进行的，虽然在线型设计、路面结构和收费广场设计方面有一些探索，但是还有很多值得讨论的问题，笔者希望能抛砖引玉，在公路改扩建设计方面拓展思路，找到更好的解决方法。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。