金盆互通式立交設(shè)計(jì)

彭智，羅杰昌

(廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510060)

金盆互通立交位于花都—東莞高速公路(以下簡稱“花莞高速”)與北京—香港—澳門高速公路(即北京—珠海高速公路線位，以下簡稱“京港澳高速”)相交處，本立交的設(shè)置主要為滿足兩條高速公路之間的交通轉(zhuǎn)換。

1 工程概況

花莞高速公路為廣州市公路規(guī)劃“四環(huán)十六射十二條重要公路”的高快速路網(wǎng)系統(tǒng)中的第七條重要公路，起于廣州市機(jī)場高速太成立交，經(jīng)白云區(qū)人和鎮(zhèn)、鐘落潭鎮(zhèn)，蘿崗區(qū)九龍鎮(zhèn)，增城市中新鎮(zhèn)、新塘鎮(zhèn)，最后至增城市石灘鎮(zhèn)，接增莞深高速公路。花莞高速設(shè)計(jì)車速100 km/h，路基寬度為33.5 m，雙向六車道。京港澳高速雙向六車道，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為33.5 m。本立交范圍內(nèi)，京港澳高速采用路基形式，平面線形由兩個(gè)圓曲線(半徑R分別為5 000 m和5 250 m)和一段直線構(gòu)成。

立交中兩相交道路夾角約為63.5°。

金盆互通立交用地條件復(fù)雜，多方面制約立交的布置形式。場地北側(cè)(京港澳高速兩側(cè))為軍事用地;西南象限為金盆村，房屋密集區(qū)距立交中心不足350 m;村中有兩處宗祠，其中一處為宋氏祠堂，均需避讓;東側(cè)為山體，與京港澳高速路面標(biāo)高的最大高差為75 m，項(xiàng)目主線在立交范圍縱坡為1.9%，與京港澳高速交叉處標(biāo)高高18 m;主線南北兩側(cè)各有一座高壓電塔(110 kV)位于山體上，路基挖方邊坡將影響到電塔。

2 交通量預(yù)測

見圖1。

圖1 金盆互通立交2034年交通量(單位:pcu·d-1)

根據(jù)遠(yuǎn)景交通量預(yù)測結(jié)果，互通總的轉(zhuǎn)向交通量為38 805 pcu/d。其中北京方向往返東莞的交通量最大，最大轉(zhuǎn)向交通量為6 093 pcu/d;北京方向往返花都的交通量最小，最小轉(zhuǎn)向交通量為3 208 pcu/d。

3 立交方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)金盆立交西北象限和東北象限均為軍事用地，立交設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免占用軍事用地紅線范圍。

2)金盆立交西南象限有兩處宗祠，考慮到金盆村村民拜祭等因素，應(yīng)盡量避免拆遷或者征用宗祠用地。

3)京港澳高速與村道相交處，現(xiàn)狀設(shè)置有涵洞通道。本項(xiàng)目立交的建設(shè)，對該通道影響較大，立交的設(shè)置要考慮周邊村民出行需求，結(jié)合匝道布置改造過路設(shè)施。

4)項(xiàng)目主線與該村主要的縣級(jí)道路相交，同樣需要考慮對縣級(jí)道路的改造。

5)立交東側(cè)為帽峰山，最高峰海拔534.9 m，是廣州市老八區(qū)的最高峰，海拔200 m以上的山峰20多個(gè)，形成復(fù)雜的地形，山的絕對高度不大，但相對高差大，山坡陡峭，溝谷幽深，山勢險(xiǎn)峻。立交的設(shè)計(jì)應(yīng)本著減少山體開挖、保護(hù)自然景觀的原則，避免對山體造成破壞。

6)根據(jù)相交公路的等級(jí)和立交在路網(wǎng)中的功能，本互通立交不設(shè)置收費(fèi)站。

7)從交通流量預(yù)測分析，立交匝道的布設(shè)，對于車速高、流量大的主流向應(yīng)采用定向或半定向匝道，而相對車速低、流量小的次要方向則可采用環(huán)形匝道。當(dāng)受到建筑物、山體、軍事用地等限制因素影響，不能滿足定向匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在預(yù)測交通量滿足小于匝道設(shè)計(jì)通行能力的前提下，可以改為標(biāo)準(zhǔn)較低的環(huán)形匝道。

3.2 立交方案設(shè)計(jì)

在互通立交位置、主要設(shè)計(jì)原則、匝道選取形式確定的前提下，金盆互通立交的設(shè)計(jì)初步擬定了4個(gè)方案。

3.2.1 方案一(混合式)

如圖2，方案一為東側(cè)設(shè)置環(huán)形匝道的三層半混合式樞紐立交。本項(xiàng)目主線最高，位于三層半，上跨京港澳高速;兩環(huán)形匝道，為最小的左轉(zhuǎn)交通轉(zhuǎn)向，且符合用地條件;其余兩左轉(zhuǎn)采用半定向，最小半徑為120 m;避免匝道直接侵占軍事用地，A匝道半徑最小為100 m;避免拆遷宗祠，E匝道最小半徑為80 m;立交高差較大，盡量減少匝道長度，出口匝道縱坡最大3%，入口匝道縱坡最大3.5%。改善環(huán)形匝道與主線相連時(shí)的行車變速條件，變速車道長度采用高一個(gè)檔次(120 km/h)標(biāo)準(zhǔn)，漸變段暫不提高。房屋拆遷集中于西南側(cè)金盆村。

圖2 金盆互通立交方案一

本方案優(yōu)點(diǎn):避開軍事用地及金盆村宗祠;布置環(huán)形匝道符合用地條件和交通量;立交形式緊湊規(guī)模小。

本方案缺點(diǎn):線路穿越山體較高，挖方邊坡高度約為66 m，金盆村拆遷量略有增加;立交層數(shù)為三層半。

3.2.2 方案二(混合式)

如圖3，該方案為主線下穿京珠高速公路。受縱坡坡度控制，立交范圍主線高差與東側(cè)山體高差較大，故立交東側(cè)主線為隧道方案。

根據(jù)交通流量預(yù)測，考慮到避讓相關(guān)建筑物，在西北、東南兩個(gè)象限設(shè)置環(huán)形匝道，立交共3層。

圖3 金盆互通立交方案二

方案優(yōu)點(diǎn):降低了立交高度;減短了與主線相接匝道長度;除主線出入口匝道拓寬部分外，基本未占用軍事用地面積，也避開了宗祠、電塔等建筑。

方案缺點(diǎn):右轉(zhuǎn)匝道線形較差;立交東側(cè)路基段標(biāo)高較低，同時(shí)，為滿足匝道出入口與隧道洞口間距等規(guī)范要求，需將東側(cè)山體開挖約520 m，平均開挖高度約60 m，最高開挖高度接近90 m;主線隧道段長約750 m，但其中有約260 m長范圍的山體偏壓段。本方案實(shí)施的代價(jià)較大。

3.2.3 方案三(全定向式)

如圖4，該方案為全定向式立交，共四層，主線上跨京珠高速公路，位于最上層。

圖4 金盆互通立交方案三

方案優(yōu)點(diǎn):與方案一、二相比，線形指標(biāo)高，行車流暢;匝道布置明確，司機(jī)易于辨識(shí)車道;與方案二相比，無需開挖山體，景觀較好。

方案缺點(diǎn):因?qū)訑?shù)較高，受縱坡影響，立交匝道長，占地面積大。

3.2.4 方案四(部分定向式)

根據(jù)路網(wǎng)圖(圖5)分析，經(jīng)過本項(xiàng)目起點(diǎn)太成立交的交通，往北可直接由機(jī)場高速北延線轉(zhuǎn)入京珠高速公路，往南可通過北二環(huán)高速到達(dá)京珠高速公路;若本項(xiàng)目建成，可在擬建的太和立交處轉(zhuǎn)入新廣從路到達(dá)京珠高速公路。

圖5 項(xiàng)目路網(wǎng)分析圖

結(jié)合以上路網(wǎng)分析，在本立交線位處，可通過路網(wǎng)解決京珠高速公路與本項(xiàng)目主線西側(cè)交通的轉(zhuǎn)換。另外，考慮到軍事用地、宗祠等因素限制，故立交方案四取消主線西側(cè)與京珠高速公路的交通功能匝道。見圖6。

圖6 金盆互通立交方案四

方案優(yōu)點(diǎn):本方案的優(yōu)點(diǎn)與方案三一樣，不再贅述，同時(shí)，造價(jià)比方案三低。

方案缺點(diǎn):立交功能不全。

4 立交方案比選

1)功能要求方面:方案一、二、三均能保證互通功能，方案四只能實(shí)現(xiàn)部分互通。

2)交通量分布、線形標(biāo)準(zhǔn)方面:方案一、方案三、方案四線形標(biāo)準(zhǔn)高，能滿足交通量大的左轉(zhuǎn)交通順暢、快捷;方案二標(biāo)準(zhǔn)較低。

3)工程規(guī)模、環(huán)境保護(hù)方面:方案一、三占地較大;方案二立交高度小;方案四占地最小。

綜合以上分析推薦方案一為推薦方案。

5 結(jié)語

結(jié)合金盆互通立交的設(shè)計(jì)，對建設(shè)場地限制因素諸多的互通立交設(shè)計(jì)，總結(jié)以下幾點(diǎn)思路，供類似工程參考:

1)簡化立交形式，優(yōu)化匝道布設(shè)，在立交整體的高度和范圍上進(jìn)行對比，選取適合場地條件的立交形式。

2)靈活處理限制建筑物處的匝道設(shè)計(jì)，在滿足通行能力的條件下，可以適當(dāng)降低匝道標(biāo)準(zhǔn)的要求，選取環(huán)形匝道。

3)如果既要保證匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，又要避讓限制因素，則可以考慮結(jié)合周邊路網(wǎng)，取消非主流方向的匝道布設(shè)，但這種方法除非無計(jì)可施或者全互通代價(jià)太大的情況下，其他情況下僅為參考，應(yīng)盡量保證立交，尤其是樞紐互通立交的全互通功能。

［1］JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］JTG D20-2006，公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］王兵，吳善根，楊崇民.花山北樞紐互通式立交設(shè)計(jì)［J］.公路，2011(5).

［4］白浩晨，張?zhí)萌?，江賢章.連州樞紐互通式立交設(shè)計(jì)［J］.公路，2008(7).