關(guān)于高速公路樞紐互通改造方案的研究

徐劍　李原寶

[ 作者簡(jiǎn)介 ]

徐劍，男，安徽阜陽(yáng)人，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，工程師，本科，研究方向：高速公路互通立交研究設(shè)計(jì)。

[ 摘要 ]

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)高速運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展完善加密的同時(shí)，交通量的快速增長(zhǎng)也激發(fā)了大量的既有高速改造擴(kuò)建需求，以提高道路通行能力。樞紐互通作為高速公路交通流轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，其改造方案尤為重要。本文結(jié)合互通改造設(shè)計(jì)工程實(shí)例，分析歸納樞紐互通改造的思路與方法。

[ 關(guān)鍵詞 ]

高速公路;互通立交;改擴(kuò)建

中圖分類號(hào)：F54?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.10.061

截止至2020年，我國(guó)高速公路建成里程高達(dá)16.1萬(wàn)公里，里程長(zhǎng)度穩(wěn)居世界第一。“十四五”規(guī)劃一方面指出繼續(xù)加快推進(jìn)高速公路網(wǎng)絡(luò)完善，擴(kuò)大路網(wǎng)覆蓋，另一方面也在強(qiáng)調(diào)高速公路繁忙通道擴(kuò)容改造，提升高速公路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率和服務(wù)水平。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，道路沿線交通量將呈躍進(jìn)式提升，高速公路改擴(kuò)建日益增多。樞紐互通作為高速公路交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，改造方案是否合理，既影響現(xiàn)狀工程的利用、施工期間的交通狀況，更影響后期運(yùn)行安全與交通轉(zhuǎn)換效率。如何合理確定樞紐互通改造方案，是高速公路改擴(kuò)建中需重點(diǎn)考慮的問題。

1? ? 樞紐互通改擴(kuò)建主要形式

高速公路改擴(kuò)建方式主要包括移位改建與原位擴(kuò)建，鑒于我國(guó)土地資源緊缺，目前多采用原路擴(kuò)容的方案。原位改擴(kuò)建主線加寬方式主要分為以下幾種（如圖一）。

結(jié)合高速主線的拼寬改造方式，樞紐互通改造方式一般分成原址新建、原址擴(kuò)建、移位重建和新增互通四類。樞紐互通規(guī)模一般較大，其改造往往牽一發(fā)而動(dòng)全身，縱觀以往工程案例，高速公路多采用原址擴(kuò)建的方案[1]。目前山區(qū)公路常采用單側(cè)加寬，而平原微丘區(qū)高速改擴(kuò)建互通范圍內(nèi)主線多采用兩側(cè)拼寬的改造方式，主要是因?yàn)槠涓脑祀y度、改造工程量和改造影響范圍相對(duì)較小，一般只需要考慮跨線橋的凈空和匝道與主線的銜接問題。但由于早期高速交叉設(shè)計(jì)時(shí)，從大跨徑橋梁的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)性出發(fā)，未考慮足夠的遠(yuǎn)期改擴(kuò)建空間，再加之部分需要改建的互通建成年限較短，因路網(wǎng)的加密或功能需求的變化導(dǎo)致需要進(jìn)行擴(kuò)容改造，因此常規(guī)的兩側(cè)拼寬改造方案在許多樞紐互通的改造中常伴隨著大量的構(gòu)造物拆改，既有工程利用率低，可能并非推薦之選。如何在互通改造設(shè)計(jì)中結(jié)合既有立交的現(xiàn)狀、既有工程利用率、社會(huì)影響、施工保通等因素合理選擇各項(xiàng)指標(biāo)，擬定改造方案，提出滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的總體最優(yōu)解，是值得我們深入研究探討的內(nèi)容[2]。

2? ? 工程實(shí)例

2.1? 工程概況

蕪宣樞紐互通位于宣城市宣州區(qū)古泉鎮(zhèn)附近，是蕪宣高速與銅南宣高速交通流轉(zhuǎn)換的重要交通節(jié)點(diǎn)。銅南宣高速于2015年底建成通車，通車年限較短，互通整體使用狀況較好。蕪宣高速與銅南宣高速現(xiàn)狀均為雙向四車道高速公路，路基寬度26m，設(shè)計(jì)速度100km/h。

銅南宣高速主線橋主跨50m，采用左右線錯(cuò)孔布置，橋墩間距40m，凈距38.2m。C、D匝道跨線橋主跨35m?，F(xiàn)根據(jù)安徽省高速公路網(wǎng)規(guī)劃修編（2019-2035年），隨著長(zhǎng)三角一體化快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的全面互聯(lián)互通，蕪湖-宣城交通流量增大，現(xiàn)需對(duì)蕪宣高速進(jìn)行四改八拼寬改造，改造后整體式路基寬度為42m，設(shè)計(jì)速度提升為120km/h。由于銅南宣高速主線橋不滿足擴(kuò)建后蕪宣高速路下穿要求，C、D匝道橋未預(yù)留下穿蕪宣高速改擴(kuò)建條件，需結(jié)合現(xiàn)狀對(duì)蕪宣樞紐進(jìn)行整體改造。

2.2? 方案比選

該互通現(xiàn)狀為對(duì)角象限雙環(huán)式十字樞紐，主線下穿銅南宣高速及匝道。左轉(zhuǎn)匝道布設(shè)，主交通流蕪湖←→廣德方向、次交通流宣城←→銅陵方向采用外轉(zhuǎn)彎半直連匝道（C、D匝道）;小交通流銅陵←→蕪湖方向、宣城←→蕪湖方向采用環(huán)圈匝道（A、B匝道）;右轉(zhuǎn)匝道均采用直連式定向匝道（E、F、G、H匝道）。單車道匝道寬度8.5m，雙車道匝道寬度10.5m，匝道斷面滿足交通容量需求[3]?；ネǚ秶鷥?nèi)主線最小平曲線半徑R-7511.67，最大縱坡為1.932%，滿足提速改造的平縱面要求。

因此，方案設(shè)計(jì)維持原匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合主線四改八改擴(kuò)建對(duì)匝道空間布置及連接部銜接進(jìn)行改造，同時(shí)結(jié)合下穿段主線拼寬、穿越方式，對(duì)方案比選如下。

2.2.1 方案一：主線整體式斷面雙側(cè)拼寬，銅南宣高速橋及C、D匝道橋局部拆改

采用常規(guī)老路雙側(cè)拼寬方案，主線采用整體式路基雙側(cè)拼寬至雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)斷面42m（行車道寬2×4×3.75m， 中央分隔帶寬3.0m，內(nèi)側(cè)路緣帶各寬0.75m，兩側(cè)硬路肩各寬3.0m，其中路緣帶各寬0.5m，兩側(cè)土路肩各寬0.75m），下穿銅南宣高速及C、D匝道。由于現(xiàn)狀橋跨不滿足下穿寬度要求，對(duì)主線橋及C、D匝道橋主跨均拆除重建一聯(lián)。

2.2.2 方案二：主線整體式斷面雙側(cè)拼寬，壓縮下穿段斷面尺寸

銅南宣高速建成通車年限較短，橋梁狀況較好，車流量大?？紤]受上跨構(gòu)造物、高邊坡等限制的局部困難路段，右側(cè)硬路肩寬度可適當(dāng)壓縮。因此方案考慮充分利用老橋橋孔下穿，在規(guī)范允許值內(nèi)，適當(dāng)壓縮下穿段主線斷面，完全利用銅南宣高速橋，僅對(duì)C、D匝道橋拆改一聯(lián)，以提升現(xiàn)狀互通橋梁的利用率。

結(jié)合現(xiàn)狀樞紐互通主線及匝道橋布設(shè)，下穿銅南宣主線橋段，為更好的利用現(xiàn)狀橋孔寬度，將線位向東側(cè)微調(diào)，同時(shí)將兩側(cè)硬路肩寬度由3m壓縮至1.5m，中央分隔帶由3m分設(shè)式護(hù)欄將變?yōu)?.628m獨(dú)立式F型混凝土護(hù)欄，整幅下穿銅南宣高速，保證硬路肩最小寬度的同時(shí)，滿足護(hù)欄外側(cè)距離橋墩外傾當(dāng)量值≥1.2m的防撞要求[4-6]。

2.2.3 方案三：主線雙側(cè)分離式拼寬，完全利用現(xiàn)狀橋孔下穿改造

下穿段現(xiàn)狀主線完全利用，采用外側(cè)拼寬方案對(duì)主線進(jìn)行加寬改造。受兩側(cè)環(huán)圈匝道位置限制，主線不具備單側(cè)拼寬空間，因此采用外側(cè)雙側(cè)分離式拼寬的改造方式。方案將原小交通流向A、B匝道向外側(cè)改造，新建分離式主線Y、Z線由原A、B匝道下穿橋孔穿越銅南宣主線橋及C、D匝道橋，現(xiàn)狀交叉橋梁完全利用。

采用主線雙側(cè)分離拼寬后，存在匝道出口與主線分離連續(xù)出口識(shí)別問題?；ネ⒔皇菑?fù)雜運(yùn)行的集中地，在匝道分合流段，駕駛員的心理波動(dòng)是較為劇烈的，特別是連續(xù)多個(gè)出口，導(dǎo)致信息繁雜，駕駛?cè)伺袆e困難，無(wú)法快速識(shí)別目標(biāo)導(dǎo)向時(shí)，極易出現(xiàn)誤行現(xiàn)象或?qū)е陆煌ㄊ鹿蔥7]。對(duì)于連續(xù)分流，常用的處理方式有如下兩種：

分流方式a采用二級(jí)分流，即先進(jìn)行主線交通流分離，轉(zhuǎn)向車輛再由外側(cè)主線二次分流轉(zhuǎn)向。該種分流方式于匝道連續(xù)分流時(shí)，是一種主流的處理方式，但于本方案工況下，會(huì)導(dǎo)致分離處駛出的轉(zhuǎn)向車輛與外側(cè)直行大貨車交織運(yùn)行，導(dǎo)致出口處易發(fā)生事故。同時(shí)分離點(diǎn)信息復(fù)雜不易識(shí)讀，會(huì)導(dǎo)致信息和駕駛?cè)蝿?wù)超過駕駛?cè)素?fù)荷，增加安全隱患的同時(shí)，會(huì)促使直行車輛更傾向于選擇通過內(nèi)側(cè)車道直行，而外側(cè)分離主線直行交通量分流較小，無(wú)法較好地達(dá)到路段擴(kuò)容的目的[8]。

因此本次方案選擇分流方式b進(jìn)行主線側(cè)連續(xù)分流。即轉(zhuǎn)向車輛提前分流后，再進(jìn)行主線分離。鑒于轉(zhuǎn)向車輛已提前分流，主線分離時(shí)交通標(biāo)志指示信息變得單一，便于識(shí)別，且均為直行，不存在誤行隱患，更有利于車輛快速分流通過，保障路段通行能力。

綜合考慮樞紐改造后的交通通行轉(zhuǎn)換能力、通行安全、既有工程利用及施工保通難易程度，蕪宣樞紐互通采用方案三，即主線雙側(cè)分離式拼寬，完全利用現(xiàn)狀橋孔下穿改造的方案。

3? ? 結(jié)束語(yǔ)

高速公路樞紐互通改造方案的研究是高速公路改擴(kuò)建的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)既有樞紐互通的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理、因地制宜，在滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求的前提下結(jié)合主線拼寬方式靈活設(shè)計(jì)方案，最大限度利用既有工程，減小工程規(guī)模，節(jié)約用地，保障安全，降低施工期間交通組織的難度，這也是樞紐互通改造的核心所在。

樞紐互通的多層次交叉決定了互通區(qū)橋梁構(gòu)造物規(guī)模龐大，在改造過程中刻意追求高標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模拆改既是對(duì)工程的浪費(fèi)，也大大增加了施工期間的交通組織難度;而為提高既有結(jié)構(gòu)利用率，適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，往往又會(huì)造成交通瓶頸，對(duì)駕駛員的行駛心理產(chǎn)生不利影響，造成通行能力降低與安全隱患。針對(duì)運(yùn)行狀況較好的樞紐互通改造，當(dāng)路側(cè)空間相對(duì)富裕的條件下，采用雙側(cè)分離式的主線拼寬方式可充分利用現(xiàn)狀工程，減小施工保通難度，降低社會(huì)影響，同時(shí)結(jié)合主線側(cè)匝道、主線連續(xù)分離的分流方案，通過提前將轉(zhuǎn)向交通正常分流，使主線分離路段交通識(shí)別簡(jiǎn)單，避免了互通區(qū)主線同向分離可能導(dǎo)致的信息識(shí)別不及時(shí)、交通流紊亂等問題，保證了路段的通行能力與服務(wù)水平。因此該樞紐的改造方案在后續(xù)改擴(kuò)建過程中是值得廣泛使用的。

參考文獻(xiàn)

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