高速公路擴(kuò)容既有樞紐互通改建方案研究

賀樂樂

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065)

0 引 言

近年來隨著貴州省各區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，高速公路網(wǎng)逐步完善，高速公路網(wǎng)發(fā)揮的綜合效益日益顯著。隨著交通量的迅速增長(zhǎng)及區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷變化，部分路段已不能更好地服務(wù)繁重的交通需求，因此從完善省際出口、提升通道能力、提升過境效率、加強(qiáng)路網(wǎng)銜接等方面出發(fā)需對(duì)高速公路網(wǎng)進(jìn)行加密或者對(duì)建成通車時(shí)間較長(zhǎng)的高速公路進(jìn)行改建、擴(kuò)建，由于加密路網(wǎng)或者改擴(kuò)建的實(shí)施，部分節(jié)點(diǎn)的互通立交型式需做調(diào)整，同時(shí)由于先期實(shí)施互通立交未考慮加密路網(wǎng)及后期擴(kuò)容需要的條件，導(dǎo)致大部分的樞紐互通需要通過改建才能滿足加密路網(wǎng)或者擴(kuò)容所需要的互通立交型式。

1 項(xiàng)目背景

現(xiàn)狀滬昆高速公路貴州安順(小屯樞紐)至云貴省界(勝境關(guān)主線站)段2010年至2018年年均增長(zhǎng)率約為11%，該路段2018年平均交通量達(dá)到20 186 pcu/d，隨著交通量的快速增長(zhǎng)，2023年該路段交通量將達(dá)到33 907 pcu/d，服務(wù)水平將達(dá)到三級(jí)水平，有必要對(duì)滬昆高速公路實(shí)施擴(kuò)容。滬昆高速公路作為典型的山區(qū)高速公路，建設(shè)初期未預(yù)留未來擴(kuò)建條件，受限于自身的橋、隧、交叉等構(gòu)造物限制，通過原位擴(kuò)建的方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的方案基本不可行。因此需在現(xiàn)有滬昆高速的北側(cè)新建東西向平行高速公路，分擔(dān)現(xiàn)有滬昆高速的交通量，并起到加密路網(wǎng)的作用，項(xiàng)目實(shí)施起點(diǎn)位于普安高速與安順西繞城高速交叉處，改造既有3路交叉的T型十二里營(yíng)樞紐為4路交叉的變異十字型樞紐互通。

2 十二里營(yíng)樞紐互通現(xiàn)狀及改建原則

現(xiàn)狀十二里營(yíng)樞紐為安順西繞城高速與普安高速交叉的T型樞紐。普安高速、繞城高速設(shè)計(jì)速度為80 km/h四車道標(biāo)準(zhǔn)，路基寬21.5 m，互通范圍內(nèi)最小圓曲線半徑1 200 m，最大縱坡1.9%，最小凹型豎曲線半徑22 000 m，無凸形豎曲線，滿足互通范圍內(nèi)主線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。既有T形互通與關(guān)大服務(wù)區(qū)凈距920 m，互通匝道采用60 km/h技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最小圓曲線半徑150 m，最大縱坡3.5%，匝道路基寬度10.5 m，雙車道單出入口形式。

圖1 現(xiàn)狀十二里營(yíng)互通平面圖

3 交通量分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定

在進(jìn)行立交改建方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)先預(yù)測(cè)各流向的交通量；考慮到本項(xiàng)目接入后改節(jié)點(diǎn)將成為4路交叉的樞紐互通，根據(jù)工可階段對(duì)十二里營(yíng)樞紐互通的轉(zhuǎn)向交通量預(yù)測(cè)，至2043年各方向的交通量預(yù)測(cè)結(jié)果如圖2。

圖2 轉(zhuǎn)向交通量預(yù)測(cè)示意圖(2043年)

匝道斷面類型及變速車道的車道數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求來確定，通過交通量分析，各方向匝道交通量均不大，四個(gè)方向的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量分別為696 pcu/h、116 pcu/h、396 pcu/h、491 pcu/h，其中普定往返貴陽方向相當(dāng)于原普安高速的主線，匝道采用設(shè)計(jì)速度80 km/h標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建，考慮車輛運(yùn)行速度較高、交通量較大，采用有緊急停車帶的單向雙車道匝道，匝道路基寬度12.25 m，匝道出入口采用雙車道；其余右轉(zhuǎn)、直連、半直連匝道采用速度采用50～60 km/h，匝道路基寬度10.5 m，環(huán)形匝道設(shè)計(jì)速度采用40 km/h，路基寬度9.0 m；匝道出入口根據(jù)交通量及匝道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度確定。

4 十二里營(yíng)樞紐互通改建原則及改建方案

4.1 改建原則

通過深入研究項(xiàng)目的特點(diǎn)，綜合考慮既有交通組織、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、沿線控制因素、環(huán)境因素、環(huán)境影響、以及本項(xiàng)目接入后對(duì)各轉(zhuǎn)向交通的影響、改建可實(shí)施型等因素，確定十二里營(yíng)樞紐互通改建應(yīng)遵循以下原則：

(1)結(jié)合原交叉的改造投資成本、經(jīng)濟(jì)效益、美學(xué)效果和遠(yuǎn)期發(fā)展等因素，合理選定互通立交的改造方案，確定改造及新建匝道的行車速度和技術(shù)指標(biāo)，改善原互通立交的交通條件、視距條件等。

(2)盡量利用既有工程、節(jié)約資源、減少報(bào)廢工程；在保證實(shí)現(xiàn)立交功能的基礎(chǔ)上，盡可能的利用已有工程，減少新增占地，控制工程規(guī)模，即要完全利用既有互通的所有主線橋梁、匝道橋橋梁，完全利用既有A、B、D匝道平面為原則。

(3)減少影響且不中斷交通的原則，在設(shè)計(jì)立交形式和布置匝道方案時(shí)，盡可能利用已建工程，減少對(duì)現(xiàn)有交通的影響。

4.2 改建方案

鑒于以上原則，首先考慮到完全廢棄現(xiàn)有的T形互通，浪費(fèi)工程較大，社會(huì)影響較差，互通區(qū)既有高壓線路較多，其中有500 KV安貴回線，因此不再研究異地完全新建十字樞紐的方案(工可方案)。其次，由于既有互通距離關(guān)大停車區(qū)距離較近，凈距約960 m，且既有互通中普定往返安順方向與普安高速分合流處均為橋梁，加寬改造及保通難度均較大，因此在方案布設(shè)過程中應(yīng)保持改造后互通與關(guān)大停車區(qū)凈距滿足相應(yīng)規(guī)范、細(xì)則的要求，避免應(yīng)凈距不足而設(shè)置輔助車道，降低工程量；同時(shí)應(yīng)避免改造普安高速中匝道分合流處的橋梁，可在降低工程規(guī)模的同時(shí)極大的降低了施工期間保暢的難度。因此，根據(jù)現(xiàn)狀互通、互通區(qū)構(gòu)造物、交通量、與關(guān)大停車區(qū)距離及保通難度等，從眾多方案中選擇2個(gè)較為成熟的改建方案進(jìn)行研究。

(1)方案一

原位改建，T形(利用)+直連式(不影響既有停車區(qū))，考慮本項(xiàng)目接入以及貴安高速利用普安高速擴(kuò)建后，該節(jié)點(diǎn)將成為四路交叉，滬昆擴(kuò)容將成為主交通流向，因此首先應(yīng)該保證本項(xiàng)目與貴安高速銜接順暢，其余新建匝道或改建安順西繞城高速，與本項(xiàng)目形成變異十字交叉。

方案一對(duì)即有互通區(qū)所有橋梁完全利用，沒有拼寬或者改造情況，對(duì)既有匝道A、匝道B完全利用，對(duì)既有匝道D只改造貴陽至安安順方向出口(即H匝道)，安順至貴陽方向的既有C匝道位置被本項(xiàng)目主線占用，因此需對(duì)既有C匝道完全改造即方案中的I匝道，I匝道為全路基沒有橋梁，因此改造工程規(guī)模小，保通難度??；普定往返貴陽方向原普安高速主線被滬昆擴(kuò)容主線加寬利用，因此需新建A匝道、B匝道來實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換，其中B匝道上跨滬昆擴(kuò)容主線；普定往返安順方向完全利用既有A匝道、B匝道；昆明往返安順方向通過直連式匝道D、匝道E實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，D匝道上跨既有安順西環(huán)高速、C匝道，下穿本項(xiàng)目主線；普定往返昆明方向局部利用既有匝道A、匝道B，新建C匝道、F匝道與既有匝道A、匝道B相接后實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

圖3 十二里營(yíng)樞紐互通方案一平面示意圖

該方案利用了原有互通匝道，不影響與關(guān)大服務(wù)區(qū)的凈距。主線下穿普定往貴陽方向匝道。安順西繞城高速往返昆明方向采用直連式匝道，有利用于車輛的快速通行；匝道布設(shè)緊湊，減少了挖方邊坡的長(zhǎng)度和高度。

(2)方案二

方案二同樣屬于原位改建，T形(利用)+半直連式(不影響既有停車區(qū))，同樣首先應(yīng)該保證本項(xiàng)目與貴安高速銜接順暢，其余新建匝道或改建安順西繞城高速，與本項(xiàng)目形成變異十字交叉。

方案二對(duì)即有互通區(qū)所有橋梁完全利用，沒有拼寬或者改造情況，對(duì)既有匝道A、匝道B完全利用，其中普定往返安順、普定往返貴陽、貴陽至安順、昆明至安順與方案一完全一致。考慮到方案一安順至昆明方向的直連式的D匝道及昆明至普定方向的C匝道橋梁規(guī)模略大，提出將D匝道改為半直連式、C匝道改為環(huán)圈匝道的方案，D匝道依次上跨I匝道、既有B匝道、既有A匝道后下穿本項(xiàng)目主線，C匝道與主線分流之后設(shè)環(huán)圈匝道下穿主線與既有B匝道相接。

圖4 十二里營(yíng)樞紐互通方案平面示意圖

方案二同樣利用了原有互通的匝道，不影響與關(guān)大服務(wù)區(qū)的凈距。主線下穿普定往貴陽方向匝道。與方案一的區(qū)別在于安順西繞城高速往返昆明方向采用半直連式匝道；昆明往普定方向采用環(huán)形匝道，由于環(huán)圈匝道的布設(shè)導(dǎo)致安順至貴陽方向I匝道挖方規(guī)模巨大，其余匝道方案與方案一相似。

兩個(gè)方案的工程規(guī)模比較見表1。

表1 十二里營(yíng)樞紐互通改建方案比較表

兩方案均能滿足滬昆高速擴(kuò)容工程實(shí)施后十二里營(yíng)樞紐互通的交通轉(zhuǎn)換功能，對(duì)既有互通的利用情況較好且不影響關(guān)大停車區(qū)。方案一總體規(guī)模較小、造價(jià)低；方案二雖然橋梁規(guī)模略小，但最高挖方邊坡8級(jí)，高75 m，長(zhǎng)度120 m，工程規(guī)模大，施工及營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)高；安順至昆明方向匝道為半直連式，有繞行；普定往昆明方向匝道左側(cè)匯入D匝道，不利于行車安全；整體規(guī)模大，造價(jià)高。

經(jīng)綜合比選，推薦采用方案一，即T形(利用)+直連式(不影響既有停車區(qū))。

5 實(shí)施期間保通方案

5.1 交通組織的思路

十二里營(yíng)樞紐互通改建施工期間的交通組織應(yīng)根據(jù)改擴(kuò)建工程方案、工程規(guī)模、施工方案和既有路網(wǎng)狀況等采用合理的交通組織方案，通過利用既有工程、建設(shè)臨時(shí)便道等轉(zhuǎn)移交通流、分布施工等保障施工期間的交通正常運(yùn)行。

5.2 實(shí)施步驟

具體實(shí)施步驟:第一步，先實(shí)施本項(xiàng)目利用普安高速兩側(cè)拼寬段及新建段左半福至I匝道與主線合流處，可保證既有交通不中斷；第二步，實(shí)施A匝道與主線分流處至既有普安高速主線橋頭處、H匝道與A匝道分流處至與既有匝道相接，B匝道上跨主線橋及I匝道，第二步工程實(shí)施期間可利用既有匝道、既有主線半幅通行，可保證交通不中斷；第三步，實(shí)施剩余主線工程及匝道工程，剩余工程與既有匝道的干擾均為橋梁跨越或者單側(cè)拼寬，對(duì)既有交通運(yùn)行影響較小，需做好跨線處的防護(hù)工作及相關(guān)指示、警示標(biāo)志標(biāo)牌布置工作，直至所有主線及匝道工程完工，拆除相關(guān)標(biāo)志標(biāo)牌，完成十二里營(yíng)樞紐互通的建設(shè)工作。

6 結(jié) 語

在現(xiàn)有樞紐互通立交上進(jìn)行改建設(shè)計(jì)工作較完全新建難度大，特別是多肢樞紐互通立交進(jìn)行改建，涉及的影響因素很多。本文闡述了十二里營(yíng)樞紐互通的現(xiàn)狀及功能，同時(shí)綜合考慮工程造價(jià)、路網(wǎng)功能、社會(huì)影響、對(duì)既有交通影響等因素，定性分析了異地完全新建標(biāo)準(zhǔn)十字樞紐的布設(shè)方案，具體布設(shè)了兩個(gè)原位改建的方案，通過綜合必選推薦了功能齊全、既有工程利用率高、交通組織簡(jiǎn)單、整體造價(jià)較低的方案一；隨著高速公路網(wǎng)加密工作的不斷推進(jìn)，將來類似十二里營(yíng)樞紐互通改建的案例會(huì)較為常見，該互通的改建實(shí)施可為未來類似樞紐互通的改造提供參考。