高速公路樞紐互通立交改擴建設(shè)計方案實例分析

劉豐瑋

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，濟南 250101）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，高速公路路網(wǎng)建設(shè)不斷完善，早期已建成多年的高速公路服務水平趨向均衡，通行能力持續(xù)降低，高速公路改擴建項目正在大規(guī)模開展。樞紐互通立交在高速公路路網(wǎng)中的地位十分重要，做好樞紐互通立交改擴建工作是高速公路改擴建項目的關(guān)鍵節(jié)點[1]。本文以某一樞紐互通立交改擴建工程為例，簡要介紹分析了樞紐互通立交改擴建設(shè)計方案的整體設(shè)計思路，為設(shè)計人員提供參考。

2 樞紐互通立交改擴建設(shè)計的要點

樞紐互通立交改擴建設(shè)計應綜合考慮路網(wǎng)情況、現(xiàn)狀立交使用狀況、遠景交通規(guī)劃、交叉道路情況、交通量及組成、收費制式、地形地物、地質(zhì)和環(huán)境條件以及當?shù)亟?jīng)濟社會的發(fā)展、用地條件、工程投資等各種因素[2]。

2.1 功能提升

1）互通式立交的設(shè)置應根據(jù)交通量預測結(jié)果，結(jié)合沿線路網(wǎng)現(xiàn)狀和地方城鎮(zhèn)的發(fā)展規(guī)劃，合理對原有互通式立交進行擴建改造[3]。

2） 互通立交的改建應根據(jù)遠期交通量特征年的預測值，檢驗現(xiàn)有互通形式及匝道標準能否適應遠期交通量增長的需求，確定合理的改建方案。

3）互通立交改擴建設(shè)計應綜合考慮安全、環(huán)保、景觀、營運、養(yǎng)護等方面的因素，在對既有互通立交進行綜合評價的基礎(chǔ)上，提出合理的互通立交方案，進行比選、綜合論證后選用行車安全、工程造價較低、實施難度小、可持續(xù)發(fā)展的方案。

2.2 因素控制

1） 互通立交的改擴建應盡可能利用現(xiàn)有工程和用地，如果現(xiàn)狀互通立交型式在遠景年滿足通行能力要求，同時不存在運營安全問題時，一般情況下宜采取與原互通立交相同的型式，或?qū)ΜF(xiàn)狀立交部分匝道進行改造處理，充分利用原有工程和用地，以節(jié)約工程投資，減少新增用地，縮短工期。

2）根據(jù)遠景交通量、被交路等級等確定合理的互通式立交類型、匝道設(shè)計速度、匝道車道數(shù)及互通式立交設(shè)計所需的一些相關(guān)參數(shù)。

2.3 保通需求

1）互通式立交改擴建方案的選擇應考慮合理的交通組織，在改擴建時盡量維持地方交通上下高速公路或盡量縮短中斷交通的時間，把對地方交通、經(jīng)濟的影響降到最低。

2）在互通立交改擴建方案中，應重點關(guān)注跨線橋、匝道和匝道出入口等重要節(jié)點，需要按照改擴建相關(guān)的施工規(guī)程和規(guī)范，采用交通管理與控制的手段，包括設(shè)置交通標志、進行交通渠化、設(shè)置安全設(shè)施等，來進行詳細的交通組織設(shè)計。

3 分析實例

3.1 樞紐互通立交現(xiàn)狀

該樞紐互通立交位于東營市廣饒縣北側(cè)辛莊子村東北方向。現(xiàn)狀互通形式為變形苜蓿葉混合式樞紐互通，互通立交右轉(zhuǎn)匝道均為直連式匝道，由北向東左轉(zhuǎn)匝道采用半定向匝道，其他3 個左轉(zhuǎn)方向的匝道為環(huán)形單車道匝道，環(huán)形匝道流入流出之間均設(shè)置輔助車道連接。

樞紐互通立交高速主線設(shè)計速度為120 km/h，路基標準橫斷面寬度為24.5 m。被交路高速的設(shè)計速度為120 km/h，路基標準橫斷面寬度為28.0 m。主線下穿被交路。

高速主線為南北走向，北至東營區(qū)南聯(lián)青州市，高速被交路為東西走向，西接博興縣東鄰壽光市?；ネㄋ趨^(qū)域地勢較為平坦，互通布設(shè)不受地形條件限制。

3.2 設(shè)計交通量

根據(jù)工可報告交通量預測章節(jié)相關(guān)內(nèi)容，對遠景年（2044年）平交口各進口方向進行交通量組成及預測，同時由于平交口通行能力分析交通量折算需參考按照信號控制的平交口標準，所以對上述交通量進行折算后作為后續(xù)計算依據(jù)。各個方向斷面交通量預測結(jié)果及折算見圖1。

圖1 交通量預測結(jié)果

現(xiàn)有立交形式部分匝道與遠期交通量預測結(jié)果匹配性較低，需要將部分環(huán)形單向單車道匝道調(diào)整為左轉(zhuǎn)半定向的單向雙車道匝道[4]。

3.3 設(shè)計方案

結(jié)合現(xiàn)狀立交使用狀況、交通量、地形地物分布狀況等因素，初步設(shè)計提出以下方案進行比較。

3.3.1 方案一：西北象限環(huán)形匝道變形苜蓿葉方案

現(xiàn)狀環(huán)形匝道中，壽光至青州方向西北象限的左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道的交通量較小，為492 pcu/h 現(xiàn)狀匝道形式滿足規(guī)范要求，可以保留該環(huán)形匝道形式；博興至東營方向東南的左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道交通量為840 pcu/h，接近1 000 pcu/h 的環(huán)形匝道最大通行能力，將其調(diào)整為左轉(zhuǎn)半定向匝道，提高匝道的通行能力；青州至博興方向東北象限的左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道的交通量較小，為599 pcu/h，現(xiàn)狀匝道形式滿足規(guī)范要求，但該匝道連接的南向及西向高速均為長深高速，因此，建議將其調(diào)整為左轉(zhuǎn)半定向匝道；其余匝道左轉(zhuǎn)半定向及右轉(zhuǎn)直連匝道，根據(jù)交通量預測結(jié)果進行橫斷面類型改造，再對匝道形式進行優(yōu)化調(diào)整后與改造加寬后的主線進行重新接線。具體樞紐互通立交改造方案如圖2 所示。

圖2 樞紐互通立交改造方案一

3.3.2 方案二：西北及東北象限鄰角環(huán)形匝道變形苜蓿葉方案

為減小工程規(guī)模，節(jié)約造價，更好地與預測交通量匹配。根據(jù)交通量預測結(jié)果，將青州至博興方向東北象限的左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道原狀利用，僅考慮改造該匝道與主線分流流出方式，其余改造方案同方案一。具體樞紐互通立交改造方案見圖3。

圖3 樞紐互通立交改造方案二

3.3.3 方案三：西北及東北象限鄰角環(huán)形匝道變形苜蓿葉方案

考慮充分利用現(xiàn)狀匝道，僅將青州至博興方向東北象限的左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道改造為外轉(zhuǎn)彎半定向匝道，其余西北象限及東南象限的兩處對角環(huán)形匝道盡量原位利用，僅考慮改造該兩處匝道與主線或被交路的分合流流出方式，其余改造方案與方案一相同。具體樞紐互通立交改造方案見圖4。

圖4 樞紐互通立交改造方案三

3.4 方案比選

初步設(shè)計方案比選主要從工程規(guī)模、指標狀況、與交通量的匹配性、征地拆遷等工程數(shù)量、保通設(shè)計難度和既有設(shè)施的利用程度等角度出發(fā)進行比選。

互通立交改擴建方案一：改造后的匝道形式與遠期預測交通量匹配性一致，與高速轉(zhuǎn)換的銜接性較好，工程規(guī)模較大，其中主線改造長度為2 030 m，被交路改造長度為340 m，匝道長度為6 997 m，路基填方583 865 m3，挖方18 511 m3，路面面積為151 210 m2，橋梁長度為1 127 m，主體工程建安費為33 990 萬元，新增占地10.222 hm2。施工期間保通設(shè)計難度較大，可以維持互通所有方向正常通行，對既有匝道交通流有一定的干擾，跨線匝道橋施工時，可通過現(xiàn)在匝道橋?qū)崿F(xiàn)保通。

互通立交改擴建方案二：保留東北象限由南向西的環(huán)形匝道，與高速轉(zhuǎn)換的銜接性較差，工程規(guī)模最小，其中主線改造長度為2 030 m，被交路無須改造，匝道長度為6 420 m，路基填方446 490 m3，挖方168 456 m3，路面面積為143 500 m2，橋梁長度為799 m，主體工程建安費為30940 萬元，新增占地8.056 hm2。施工期間保通設(shè)計難度較小，可以實現(xiàn)所有轉(zhuǎn)向車輛的正常通行。

互通立交改擴建方案三：保留東南象限由西向北的環(huán)形匝道，與遠期預測交通量匹配性較低，將東北象限環(huán)形匝道改造為左轉(zhuǎn)半定向匝道，與高速轉(zhuǎn)換的銜接性較好，工程規(guī)模較小，其中主線改造長度為2 030 m，被交路改造長度為340 m，匝道長度為6 375 m，路基填方553 900 m3，挖方175 345 m3，路面面積為149 580 m2，橋梁長度為697 m，主體工程建安費為31 640 萬元，新增占地8.876 hm2。施工期間保通設(shè)計難度較小，可以實現(xiàn)所有轉(zhuǎn)向車輛的正常通行。

綜合考慮互通立交適用性、運營管理、工程規(guī)模等因素，方案一工程規(guī)模較大，方案二及方案三相對在工程規(guī)模及征地拆遷等方面均有優(yōu)勢，由于方案二中連接西向及南向長深高速需通過環(huán)形匝道實現(xiàn)，在連接高速交通轉(zhuǎn)換方面的銜接性較差，方案三雖然由西向北環(huán)形匝道與通車20 年預測交通量結(jié)果適應性較低但也可滿足使用需求。經(jīng)過對上述因素的綜合比選，將方案三作為該樞紐互通立交改造的推薦方案。

3.5 保通方案

該互通涉及部分左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道調(diào)整為外轉(zhuǎn)彎匝道的改建工作，需要采用分階段實施的方式。具體互通立交施工交通組織方案示意圖如圖5 所示。

圖5 樞紐互通立交保通方案

第一步：主線左右兩側(cè)、被交路右側(cè)范圍、E 匝道（包含A、D 匝道部分段落）、F 匝道、G 匝道（包含A、D 匝道部分段落）、H 匝道改造施工。施工前將匝道與主線銜接段落清理邊坡及處理老路排水溝，老路基邊坡按照有關(guān)設(shè)計標準進行臺階開挖，做好拼寬路基施工準備工作，做好施工區(qū)與行車區(qū)域的安全防護，建議本階段原高速公路及匝道正常運營。

第二步：A 匝道改造施工。封閉東南象限原環(huán)形匝道，原高速公路與其余匝道正常運營，建議先進行A 匝道上跨橋及橋前路基段施工，以縮短東南象限原環(huán)形匝道封閉時間。

第三步：C 匝道、D 匝道改造施工。拆除原由北向東的半定向匝道、由南向西的環(huán)形匝道，封閉東南象限原環(huán)形匝道，原高速公路與其余匝道正常運營。

第四步：B 匝道改造施工。拆除剩余廢棄匝道。

4 結(jié)語

樞紐互通立交改擴建是高速公路改擴建項目中的重要工程節(jié)點，其設(shè)計方案必須做到規(guī)范合理、易于實施，確保能夠提升區(qū)域路網(wǎng)整體通行能力，滿足施工期間道路保通需求，減少對周邊環(huán)境的影響，科學合理控制工程規(guī)模。同時高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，樞紐互通立交的改造方案需要融合設(shè)計、建設(shè)、運營等全過程經(jīng)驗不斷進行優(yōu)化提升。