长晋高速公路上党收费站改造
王添荣
（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）
山西省的高速公路建设开始于太旧高速公路，并于1996年6月建成通车。2000年至2010年，是山西省高速公路建设的快速发展期。山西省以重要出省通道为重点，建设形成了纵贯南北，通达四邻的高速公路路网，通车里程接近3 000 km。这段时期高速公路建设发展速度快、投资规模大。互通立交在设计时，普遍贯彻了“瘦身”的理念：尽可能地减少匝道长度和占地亩数，压缩工程规模和投资，导致该时期建设的收费站普遍存在匝道指标偏低，收费车道数偏少，收费广场狭窄，建筑景观效果差等缺憾，很多收费站都存在改扩建需求。
长治至晋城高速公路于2004年11月建成通车，上党收费站位于上党区（原长治县）西南的池里村西，收费站现状见图1。该收费站原收费车道数为二进二出，无ETC车道；
匝道治超为一套单车道不停车检测系统，附加一处治超岗亭。原有收费棚为网架结构，建筑美感差，仅满足基本使用功能要求，无地域识别性。收费站连接的振东西街已经市政化改造，道路南侧是新建的海子河公园。收费站出入车流量随着区域经济发展快速增长，现有收费车道数不足，常常造成收费站拥堵。上党区政府迫切需要对该收费站进行改造，既要提高其通行能力，杜绝经常性的拥堵；
也要提升收费站及其周边环境的品质，使其与新的城镇风貌融合。
图1 上党收费站现状图
上党互通是按照“瘦身理念”设计的一处典型互通立交。收费站是一处匝道收费站，其所在匝道主要几何指标按照《公路路线设计规范》[1]的最低要求设置：收费站区域最小圆曲线半径220 m，最大纵坡1%，凸型竖曲线最小半径8 000 m，收费广场横坡2%，收费广场中桩距离匝道分合流点109 m、距离振东西街平交口150 m。收费广场西侧建有收费管理区，东侧为池里村（拟拆迁），收费站外广场与振东西街平交距离很短，场地条件对互通收费站改扩建限制较大。被交路振东西街为市政道路，设计速度40 km/h，路基宽度19 m，机动车道宽3.5 m，非机动车道宽1.75 m，圆曲线最小半径1 375 m，最大纵坡1.63%.
区域地形较为简单，为黄土丘陵区，地层出露Q3黄土状粉质黏土，具有湿陷性；
项目区有地下排污管，存在污水泄漏导致的局部软土地基，场地条件较差；
项目区气候属寒温半干燥区，标准冻土深度0.63 m，年均气温9℃，年降雨量411 mm，无霜期160 d。
2.1 路线总体改造方案
原收费广场为二进二出4条车道，设置3条收费岛，如图2所示。路基中心处宽22.5 m，收费广场内侧收费车道宽3.2 m，外侧收费车道宽4.0 m，土路肩宽0.75 m，收费岛宽2.2 m。根据工可交通量预测，上党收费站改造采用三进五出收费车道扩建方案。考虑到收费站与平交口距离较近，结合站区已征地情况，收费站外广场不设置宽度过渡段，采用收费站同宽延伸至被交公路，消除该处的交通瓶颈，提高外广场面积。由于路基扩建，需将原治超设施拆除。改建后的匝道治超为一主一备两条治超车道，劝返车道待池里村城改结束后，根据地块最新规划及实际使用需求，再适时实施。
图2 上党收费站扩容改造示意图
受限于地物条件，该次改造工程，增加车道方案为出口侧增加一个车道，入口侧增加3个车道，如图2所示。这就造成收费站所在匝道，原设计中线位置距离扩建后的广场中心线较远，如采用原设计线作高程设计线和超高旋转轴，则其两侧路面坡度与车辆实际行驶方向不完全匹配；
且入口侧路面宽度过大，不利于超高渐变。所以收费站加宽改造时，对其所在的匝道平面线位进行了移动调整，拟合设计线位尽量接近收费站双向岛位置；
收费站所在匝道还增设了路拱线，一方面可以使路脊线完全位于双向行驶分隔标线上；
同时也有利于曲线段匝道横坡设计，使路面横坡与双向行驶车辆的实际需要匹配。加宽后收费广场布设为三进五出共8条收费车道、设置一主一备两条治超车道，改造后的ETC收费车道宽度采用3.5 m，外侧超宽收费车道宽度采用5.0 m，收费岛宽度仍为2.2 m，扩容后的收费广场中心宽度为46.7 m，广场等宽段两侧通过三次抛物线渐变的方式与连接匝道的路基边线相接。由于收费站外广场长度较短，被交路振东西街在平交口处尽量增加了车道，便于货车排队等候超限检测。在振东西街平交口东侧路北拓宽了两条车道供货车等候；
平交口西侧路北拓宽了一条车道供车辆汇入振东西街主线。
2.2 路基路面、排水改造方案
该项目全线为挖方，挖方边坡均采用1∶0.5坡率一坡到顶，不设平台，坡顶处采用半径不小于4 m的圆弧过渡。外广场挖方路基设置4 m宽碎落台，便于景观护面墙实施，其余路段挖方路基两侧均设置1 m宽碎落台。
该项目拓宽段存在低填浅挖路基，为减小新旧路基间的不均匀沉降，拓宽原有路基时，需将原土路肩端部清除，并拆除原有的防护、排水设施，对拓宽部分超挖至路槽下90 cm处进行增强补压后，再分层回填压实。对上路床部分换填4%水泥土填筑，减小新老路基间的不均匀沉降，以保证施工质量。对于有轻微湿陷性黄土的挖方路段，要超挖至路床底，下路床分层回填压实，上路床换填4%水泥土。原收费站两侧存在暗渠排水，路基进行拓宽后，设置暗管道排水，对原有暗渠进行回填压实，回填采用4%水泥土，压实度不小于96%.
对挖方边坡高度大于5 m的段落，采用了C25混凝土全护面墙防护；
收费站外广场挖方边坡高度均在2.5 m左右，采用了C25混凝土矮墙防护，考虑到与周边公园环境的协调，矮墙统一采用白色石材镶面。
收费岛、治超岛范围路面采用水泥混凝土路面结构；
其余路面均采用沥青混凝土路面结构。
为保证改造段落路基、路面的稳定性和保证排水系统的完整性，对因拓宽改造而毁坏的原有排水系统需要重新设计，新建排水设施与现有排水设施相接，构成综合排水系统，以迅速排除对路基、路面及沿线设施可能产生危害的地表水和地下水。
收费站北侧互通匝道均采用边沟、排水沟、截水沟等公路排水设施。收费广场南侧采用了市政暗排水，见图3。设计排水管线起点、折点、终点等均由坐标控制。设置雨水口、雨水井、钢筋混凝土雨水管等设施，将改造区域水流全部汇集，自东向西排入长晋高速公路主线西侧的排水渠。
图3 广场暗排水示意图
排水工程设计参数：设计重现期P=2年，汇水历时6 min，综合径流系数采用ψ=0.55，总汇水面积为19.08 ha。采用暴雨强度公式（1）计算，沟通场区东西两侧的排水主管道下游处设计流量为2 853.66 L/s。
排水管设计流量计算：排水管粗糙系数0.013，排水管水力坡度0.010，水力半径0.5 m，排水管的设计流量Q=A×V=3800 L/s，故排水管道流量满足排水设计要求。
2.3 收费天棚钢结构仿古建筑设计
该项目超限检测大棚及治超用房采用标准化设计，收费站建筑改造的重点是收费天棚的改造。近年来，随着公众出行对收费棚地域识别性要求日益提高，高速公路收费棚设计成为新的研究方向。该项目将长治市上党门古建筑风格融入了收费棚建筑设计中，有很强的文化代表性和地域识别性。
与传统古建筑相比，钢结构仿古建筑具有建设工期短、预制精度高、施工成本较低等优势。因此，该项目收费天棚采用了钢结构仿古建筑。收费天棚建筑立面如图4所示，其最大建筑高度17.5 m，采用钢筋混凝土独立基础；
3层主体结构均采用了钢结构的框架柱、框架梁。金属加工古建筑装饰构件力求“原汁原味”，展现出了上党门造型的独特韵味。
图4 收费天棚立面图
该项目作为新时代要求下收费站改造工程的典型案例，在空间受限的情况下，通过创新与精细化设计，使得收费站车道数增加了一倍，极大地缓解了车辆出入高速公路的通行压力，缩短了车辆进出高速公路的服务时间。改造工程较好地处理了新旧路基的过渡。公路排水设施与市政排水设施有机结合，解决了区域排水不畅问题。房建附属工程满足了公众出行对地域识别性的要求。项目的实施不仅提升了公路设施的功能，也对上党区对外形象宣传起到了积极作用。该项目为类似的收费站扩容改造工程提供了一些成熟经验。后期项目中，加强机电工程创新，通过把大数据、5G应用、云计算等技术手段融入收费站改造项目，进一步提升收费站的整体运行效率，实现收费站智能化改造，是收费站建设或改造新的研究方向。
猜你喜欢上党挖方收费站江苏20个高速收费站实施“准自由流”改造中国交通信息化(2022年8期)2022-10-28浙江首个“云收费站”投用中国交通信息化(2022年7期)2022-10-27山区高速公路挖方路基边坡稳定性分析及动态设计研究交通科技与管理(2022年8期)2022-05-07上党地区战略地位嬗变之考述三门峡职业技术学院学报(2021年4期)2021-04-19基于Spark的高速收费站大数据系统的设计与实现中国交通信息化(2019年2期)2019-03-25上党梅花共五朵高平独占“四朵半”炎黄地理(2017年10期)2018-01-31上党棒子款款来 烟霭楼台舞翠鬟炎黄地理(2017年10期)2018-01-31一种收费站排队模型的模拟实现中央民族大学学报（自然科学版）(2017年1期)2017-06-11刍议公路工程水泥路面施工技术科技创新与应用(2017年8期)2017-04-26浅析建筑施工中的挖方和土方转运科学中国人(2016年21期)2016-07-13