樞紐立交選型實(shí)例分析

齊萱

（北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市100082）

樞紐立交選型實(shí)例分析

齊萱

（北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市100082）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市快速路及立交建設(shè)方興未艾，出現(xiàn)了越來(lái)越多的各種大型互通樞紐型立交。樞紐立交設(shè)計(jì)一直是道路立交設(shè)計(jì)中的難題，而位于環(huán)線和放射線處的環(huán)－切線樞紐立交更是增加了設(shè)計(jì)難度。北滘立交在佛山一環(huán)線東南角處，一環(huán)線與橫六、縱五呈環(huán)路—切線關(guān)系，其相交道路等級(jí)及功能定位確定其必須具有大型樞紐立交的功能。分析主線布設(shè)、匝道布設(shè)、豎向設(shè)計(jì)及其與周邊地形地物的結(jié)合、與地方路相交節(jié)點(diǎn)的處理等方面進(jìn)行立交選型設(shè)計(jì)，總結(jié)了北滘立交選型設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)同類立交設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的相關(guān)問(wèn)題提出建議。

環(huán)－切線樞紐立交；一環(huán)線；北滘立交；選型設(shè)計(jì)

0　引言

立交選型是否合理，不僅影響整個(gè)立交的功能和投資，而且與景觀及社會(huì)效益的發(fā)揮密切相關(guān)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市快速路及立交建設(shè)方興未艾，出現(xiàn)了越來(lái)越多的各種大型互通樞紐型立交。樞紐立交設(shè)計(jì)一直是道路立交設(shè)計(jì)中的難題，而位于環(huán)線和放射線處的環(huán)－切線樞紐立交更是增加了設(shè)計(jì)難度。選取有代表性的佛山北滘立交選型實(shí)例,通過(guò)對(duì)選型設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)進(jìn)行分析，得到設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將其總結(jié)歸納，希望為同類立交設(shè)計(jì)提供技術(shù)借鑒。

北滘立交位于佛山市順德區(qū)北滘鎮(zhèn)，處于佛山一環(huán)線、規(guī)劃?rùn)M六及縱五的交匯處。北滘立交在佛山一環(huán)線東南角處，一環(huán)線與橫六、縱五呈環(huán)路—切線關(guān)系，其相交道路等級(jí)及功能定位決定了其必須具有大型樞紐立交的功能。其地理位置詳見(jiàn)圖1。

北滘立交在選型上不僅受到了規(guī)劃道路“橫六、縱五”線位的限制，而且受到了現(xiàn)況村莊、廠房、河道的制約，立交的主路線形及匝道布線，立交占地范圍均被控制在一定范圍之內(nèi)，增加了立交選型設(shè)計(jì)的難度。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程經(jīng)歷了線位調(diào)整、斷面布置調(diào)整、近遠(yuǎn)期實(shí)施方案、立交方案調(diào)整深化、地方連接通道的恢復(fù)與完善等階段，最終確定為環(huán)－切線型的全互通式樞紐立交形式。

圖1　地理位置示意圖

1　區(qū)域現(xiàn)況及規(guī)劃

1.1現(xiàn)況

北滘立交位于佛山順德區(qū)北滘鎮(zhèn)，立交用地范圍內(nèi)主要有魚塘、少量的苗圃，另外沿線還占用了少量的民房、工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)、廠房等建筑物。地形、地物復(fù)雜，分布單位多，地上、地下管線較多，所受限制主要為以下幾方面：

（1）工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)及廠房：立交東南側(cè)分布有許多現(xiàn)有廠房；

（2）相交道路：立交的東北象限為現(xiàn)有的三樂(lè)路，三樂(lè)路向西北與立交縱五線相交，向東南與立交橫六線匯合；

（3）相交河道：在三樂(lè)路南側(cè)與其平行的三馬河，位于立交西側(cè)的黃龍大涌等；

（4）立交現(xiàn)況其余用地均為魚塘和少量的苗圃。

1.2規(guī)劃

在立交范圍內(nèi)，有一環(huán)線、橫六、縱五和三樂(lè)路4條規(guī)劃道路，規(guī)劃河道為三馬河，規(guī)劃立交為全互通式樞紐立交。

1.2.1一環(huán)線（含橫六和縱五）

一環(huán)線規(guī)劃為全封閉、全立交、控制出入的一級(jí)公路兼城市快速路，規(guī)劃紅線寬120 m，計(jì)算行車速度為100 km/h；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為兩幅路形式，雙向8車道加連續(xù)停車帶，標(biāo)準(zhǔn)路基寬42 m。道路兩側(cè)設(shè)輔路系統(tǒng)，兩側(cè)輔路按城市主干路標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算行車速度40～50 km/h，路面寬度2×12 m。

1.2.2三樂(lè)路

三樂(lè)路規(guī)劃為一級(jí)公路，計(jì)算行車速度為80km/h；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為兩幅路形式，雙向6車道，標(biāo)準(zhǔn)路基寬度為28 m。

1.2.3三馬河

三馬河規(guī)劃河上口寬為15 m，涌底控制高程珠基為-1.5 m，橋梁梁底控制高程珠基為3 m。

1.2.4立交方案

綜合以上各條道路的性質(zhì)，結(jié)合佛山組團(tuán)的發(fā)展方向及周邊的用地情況，該立交定義為環(huán)－切線型的全互通式樞紐立交。立交主流向應(yīng)滿足環(huán)線和公路主干線的交通需求，同時(shí)也應(yīng)考慮立交周邊的地方道路交通。

2　立交選型原則

立交選型主要遵循以下幾項(xiàng)原則：

（1）立交選型是根據(jù)其功能要求和遠(yuǎn)景直行、分流及合流交通量的分布情況，綜合考慮地方規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)條件、技術(shù)特征、行駛安全、投資成本、經(jīng)濟(jì)效益、美觀效果及遠(yuǎn)期發(fā)展等因素，在多方案比較的基礎(chǔ)上，合理選定互通式立交形式；

（2）立交的選型應(yīng)與整體路網(wǎng)格局一致，其設(shè)置除應(yīng)滿足現(xiàn)有道路網(wǎng)區(qū)域交通轉(zhuǎn)換功能之外，還應(yīng)為沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供便捷服務(wù)；

（3）對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定性、定量分析，區(qū)分主次要交通流向，保證主方向環(huán)線的交通順暢，體現(xiàn)“快”與“快”相交的特點(diǎn)；

（4）環(huán)線與規(guī)劃道路“橫六、縱五”連接，滿足交通轉(zhuǎn)換及交通流量的需求；

（5）滿足其他各方向的交通轉(zhuǎn)向、現(xiàn)有三樂(lè)路的交通需求，解決好立交輔路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向問(wèn)題；

（6）緊密結(jié)合區(qū)域規(guī)劃條件、地形地物特點(diǎn)，因地制宜、機(jī)動(dòng)靈活、合理安排立交形式，使匝道布置緊湊，節(jié)約用地，減少拆遷；

（7）從匝道布局、豎向安排、拆遷占地、生態(tài)環(huán)保等方面進(jìn)行綜合分析比較，控制工程規(guī)模、節(jié)省工程投資；

（8）滿足規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求。

3　節(jié)點(diǎn)功能分析

3.1交通功能分析

北滘立交位于一環(huán)線的東南角，為規(guī)劃縱五與橫六的交點(diǎn)位置，同時(shí)又是規(guī)劃一環(huán)線的環(huán)切線位置。此交點(diǎn)是路網(wǎng)中極為特殊并且十分重要的節(jié)點(diǎn)，立交關(guān)系復(fù)雜。由于三樂(lè)路與橫六線位相距較近，所以北滘立交是含三樂(lè)路立交在內(nèi)的一組大型樞紐立交，為一級(jí)立交。立交采用全互通、機(jī)非分離形式。

根據(jù)規(guī)劃，佛山市將以禪城區(qū)為核心，周圍四區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)以多組團(tuán)的模式發(fā)展。按此規(guī)劃，佛山干線公路網(wǎng)規(guī)劃為“五縱九橫”，其中的橫二、橫六、縱三、縱五圍合的線路即形成了規(guī)劃城市快速環(huán)路線位（一環(huán)線）。一環(huán)線承擔(dān)的主要功能為屏蔽過(guò)境交通流量。從佛山地區(qū)總體交通流向分析，主流向?yàn)槲髂现翓|北方向，即佛山至廣州方向，而北滘立交位于南環(huán)和東環(huán)轉(zhuǎn)向聯(lián)接線處，除直行交通外，其環(huán)線交通特征明顯。該節(jié)點(diǎn)立交設(shè)計(jì)中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)環(huán)線的功能及標(biāo)準(zhǔn)，保證環(huán)線交通流向連續(xù)性的同時(shí)滿足切線交通。

整個(gè)立交分為主路（一環(huán)線、橫六和縱五）、匝道及輔路三個(gè)層次，系統(tǒng)間緊密聯(lián)系，不僅解決了過(guò)境交通和轉(zhuǎn)換交通，同時(shí)也服務(wù)于地方，對(duì)地方區(qū)域交通進(jìn)行了恢復(fù)和補(bǔ)充完善。

3.2預(yù)測(cè)交通分析

根據(jù)遠(yuǎn)景年（2026年）交通量預(yù)測(cè)，北滘立交節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向交通流量如圖2所示。

圖2　北滘立交節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)交通轉(zhuǎn)向流量圖（單位：pcu/h）

從預(yù)測(cè)交通量上分析，該立交預(yù)測(cè)年末（2026）總轉(zhuǎn)向交通量為74 103 pcu/d，主要的交通量轉(zhuǎn)移方向?yàn)楸毕蛭骱臀飨虮鄙稀⑾滦须p方向，交通量為45 428 pcu/d，占總轉(zhuǎn)向交通量的61.3%。另外，由西駛?cè)朐摿⒔坏慕煌繛?5 460 pcu/d，其中左轉(zhuǎn)向北的交通為22 683 pcu/d，占總交通量的49.9%，由北駛?cè)肓⒔坏慕煌繛?7 213 pcu/d，其中右轉(zhuǎn)向西的交通量為22 746 pcu/d，占總量的39.8%（其余的交通量主要分布在橫六、縱五的延長(zhǎng)線方向）。由此可見(jiàn)，該立交的環(huán)向交通量占立交總交通量相當(dāng)大的比重，因此該立交應(yīng)為環(huán)線加十字交叉型立交，在立交設(shè)計(jì)中應(yīng)首先保證環(huán)線交通的通暢，同時(shí)滿足其余方向的交通。

4　立交布局

4.1立交控制條件

北滘立交選型的主要控制條件有與三樂(lè)路近遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)的結(jié)合、避開(kāi)立交東南角的多處廠房、村鎮(zhèn)之間交通聯(lián)系的地方道路，同時(shí)還有河道的控高、主線凈空為5 m對(duì)豎向設(shè)計(jì)的影響等。由于一環(huán)線為主流向，橫六和縱五也同樣是快速路系統(tǒng)，立交用地雖然達(dá)到95萬(wàn)m2，但是對(duì)于三層全互通式公路立交用地仍有局限性。

4.2立交系統(tǒng)組成

北滘立交形式為單苜蓿葉加定向匝道三層全互通式樞紐立交。一環(huán)線與橫六、縱五采用雙Y型立交，橫六上跨縱五，與三樂(lè)路采用分離式立交形式。除由南向西轉(zhuǎn)向匝道采用環(huán)形苜蓿葉式外，其余均采用定向式匝道，如圖3所示。

圖3　北滘立交效果圖

一環(huán)線規(guī)劃為一級(jí)公路兼城市快速路，但從其所處的位置來(lái)看，城市道路的功能更加突出。在一環(huán)線線位走向確定后，在一環(huán)線、橫六、縱五以及三樂(lè)路圍合范圍內(nèi)，受立交東南角用地范圍的限制，考慮到與橫六、縱五兩個(gè)規(guī)劃線位的銜接，同時(shí)滿足主要轉(zhuǎn)向即環(huán)線和切線橫六、縱五的交通暢通，立交設(shè)計(jì)對(duì)主線及匝道布設(shè)線位進(jìn)行多次調(diào)整。由里及外，由主到次，按先優(yōu)化主流線位、重要轉(zhuǎn)向匝道、次要轉(zhuǎn)向匝道，再考慮輔路系統(tǒng)的先后順序，合理布設(shè)立交主線、匝道及輔路系統(tǒng)。立交設(shè)計(jì)方案如圖4所示。

圖4　北滘立交方案圖

4.2.1主流向系統(tǒng)

（1）設(shè)置由西（南一環(huán)線）向北（東一環(huán)線）向東（橫六）在上，東向西在下的雙Y型立體交叉。

（2）設(shè)置由北（東—環(huán)線）向西（南—環(huán)線）向南（縱五）在下，南向北在上的雙Y型立體交叉。

（3）橫六上跨縱五形成十字立體交叉。

（4）一環(huán)線與三樂(lè)路相交采用—環(huán)線在上，三樂(lè)路在下，分離式立體交叉形式，轉(zhuǎn)向可通過(guò)輔路系統(tǒng)進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換。

（5）橫六與三樂(lè)路相交采用雙Y型立交，三樂(lè)路南向北主路按原線位布置，橫六從主路分流至南一環(huán)線；調(diào)整三樂(lè)路北向南部分線位，下穿橫六與其合流至三樂(lè)路原線位。

（6）縱五與三樂(lè)路以右進(jìn)右出的形式相交，不設(shè)紅綠燈控制，三樂(lè)路通過(guò)增設(shè)一條右轉(zhuǎn)匝道（Z匝道）與縱五相接。

4.2.2匝道系統(tǒng)

結(jié)合未來(lái)交通流量及主次交通需求設(shè)置由西向南、由南向東、由東向北三條右轉(zhuǎn)匝道（H、Y、G匝道），設(shè)置由南向西苜蓿葉型一條左轉(zhuǎn)匝道（W匝道），設(shè)置由東向南、由北向東兩條定向式左轉(zhuǎn)匝道（D、I匝道）。

4.2.3輔路系統(tǒng)

在立交匝道線位確定后，根據(jù)主路及匝道的豎向高程、單位及村莊的出行方向、規(guī)劃路網(wǎng)等情況，在匝道的外側(cè)，利用橋梁凈空及下穿通道設(shè)置立交輔路，同時(shí)承擔(dān)地方道路連接功能。

5　豎向設(shè)計(jì)

5.1設(shè)計(jì)原則

（1）根據(jù)現(xiàn)況地形、地物合理安排道路的上跨或下穿；

（2）綜合考慮土方的填挖方數(shù)量，在滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的前提下，減少填方和橋梁面積；

（3）豎向與平面線位相協(xié)調(diào)，通過(guò)局部淺挖，降低上跨高程，減少橋梁長(zhǎng)度；

（4）地下水位控制以及道路路基的防洪要求；

（5）滿足周邊單位、建筑的散水要求；

（6）滿足河道的水位要求。

5.2主要豎向控制

立交豎向設(shè)計(jì)也是控制立交形式的重要因素之一。在有限的立交用地范圍內(nèi)，滿足道路凈空要求?？v向設(shè)計(jì)直接影響平面定線，通過(guò)反復(fù)的平縱調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)，使立交發(fā)揮最優(yōu)的交通功能。

北滘立交道路最低標(biāo)高是根據(jù)北京市政院《水文分析與計(jì)算》中關(guān)于特大值暴雨產(chǎn)生的淹澇水位2.9 m左右確定的?？紤]到排水系中間有一定的水位差別，道路路堤、橋梁等阻水因素，以及魚塘常水位對(duì)路基穩(wěn)定性的影響，路基最低填高到4 m。由于是三層立交，主線、匝道以及三樂(lè)路凈空要求均為5 m。在立交用地范圍內(nèi)多次進(jìn)行平縱調(diào)整優(yōu)化，以滿足縱向設(shè)計(jì)要求。所有匝道出入口處的縱坡均沿其主線切線方向順坡一段進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)，以保證其豎向的連接平順。

6　與地方路節(jié)點(diǎn)的處理

6.1三樂(lè)路

三樂(lè)路原為城市次干路，道路等級(jí)較低。一環(huán)線與三樂(lè)路原設(shè)計(jì)為一環(huán)線上跨三樂(lè)路，一環(huán)線輔路與三樂(lè)路平面相交為兩個(gè)燈控十字路口。立交設(shè)計(jì)過(guò)程中三樂(lè)路進(jìn)行加寬改造，目前提級(jí)為一級(jí)公路，不宜在三樂(lè)路上增加燈控平交路口，故一環(huán)線輔路在與三樂(lè)路相交時(shí)采用分離式立交，一環(huán)主線上跨三樂(lè)路。一環(huán)線輔路與三樂(lè)路構(gòu)成平交路口，采用“回形”道路，利用橋下空間，左轉(zhuǎn)車流先右轉(zhuǎn)，調(diào)頭后通過(guò)三樂(lè)路主路，實(shí)現(xiàn)直行及左轉(zhuǎn)功能。此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了路口交通組織的同時(shí)節(jié)省了投資，如圖5所示。

6.2黃龍通道

為使北滘鎮(zhèn)黃龍村與馬龍村取得便捷的交通聯(lián)系，完善地方路網(wǎng)，確定在北滘互通式立交西南角設(shè)置一條黃龍通道，如圖6所示。該通道下穿一環(huán)主線和8-8輔路，與7-7輔路合流。通過(guò)立交輔路達(dá)到地方路的貫通。

圖5　三樂(lè)路與一環(huán)路節(jié)點(diǎn)方案圖

圖6　黃龍通道方案圖

7　立交選型特點(diǎn)及建議

7.1選型特點(diǎn)

北滘立交選型設(shè)計(jì)主要突出了以下特點(diǎn)：

（1）根據(jù)周邊地形、地物條件，合理設(shè)置立交匝道，立交布設(shè)緊湊，系統(tǒng)層次分明，節(jié)省用地，減少了工程投資，同時(shí)形成了層次分明、功能齊全的交通節(jié)點(diǎn)樞紐轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

（2）交通組織主次分明，主流向交通均保證快速通暢，次要交通通過(guò)節(jié)點(diǎn)處理，結(jié)合輔路系統(tǒng)解決，避免了對(duì)主流向交通的干擾。

（3）北滘立交在選型設(shè)計(jì)中結(jié)合規(guī)劃、現(xiàn)況條件及近、遠(yuǎn)期情況全面考慮，方案合理，既兼顧了近期的使用功能，又滿足了遠(yuǎn)期的規(guī)劃要求。

（4）優(yōu)化匝道進(jìn)出口的設(shè)置，減少與主線相接的進(jìn)出口數(shù)量，將同方向的轉(zhuǎn)向進(jìn)口合并，使分合流在匝道上完成，減少對(duì)主線交通的干擾。

（5）設(shè)計(jì)妥善處理了一環(huán)線和橫六、縱五三條相交主路曲線的連接，滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)也確保了主流向交通通暢。

（6）豎向安排合理，轉(zhuǎn)向匝道根據(jù)交通流量的大小來(lái)設(shè)置，首先滿足了交通功能，符合規(guī)劃要求，與主線協(xié)調(diào)且滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合用地因地制宜地進(jìn)行布置，占地少，線形優(yōu)美，投資省，且解決了三層立交的豎向要求。

（7）對(duì)立交與地方道路節(jié)點(diǎn)的處理能更好地溝通周邊村鎮(zhèn)的交通聯(lián)系，完善了地方道路系統(tǒng)，符合“以人為本”的設(shè)計(jì)原則。

7.2建議

立交選型設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容是多方面的，立交選型是否合理對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要。總結(jié)北滘立交選型設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建議在同類立交設(shè)計(jì)中應(yīng)重視以下幾方面問(wèn)題。

7.2.1立交選型標(biāo)準(zhǔn)

立交選型時(shí)，應(yīng)從相交道路的各系統(tǒng)上對(duì)交通運(yùn)行狀況作全面分析，使其運(yùn)行條件基本一致。必須保證主要轉(zhuǎn)向交通，盡量滿足次要交通；處理交叉口間距較近的組合立交群時(shí)，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)向，確保主流向暢通，次要交通迂回解決；不能盲目復(fù)雜化立交形式，應(yīng)避免立交形式選擇不當(dāng)而影響交通功能，同時(shí)也要防止不切實(shí)際地片面貪大求全造成工程的浪費(fèi)；為主交通發(fā)生源提供最便捷的服務(wù)，為交通流提供安全、順暢的運(yùn)行條件。

7.2.2預(yù)留遠(yuǎn)期立交功能需求

北滘立交設(shè)置了輔路系統(tǒng)并對(duì)地方道路進(jìn)行恢復(fù)和完善。佛山一環(huán)線雖然位于城市邊緣，但是其兼顧城市快速路的功能，隨著周邊地方城市化的發(fā)展，大量的地方交通需通過(guò)一環(huán)線輔路進(jìn)出，輔路系統(tǒng)的優(yōu)越性就能充分體現(xiàn)。建議立交設(shè)計(jì)也應(yīng)結(jié)合地方發(fā)展規(guī)劃，分析地方道路系統(tǒng)對(duì)城市交通發(fā)展的影響，對(duì)輔路和進(jìn)出口系統(tǒng)進(jìn)行分析論證，在立交選型設(shè)計(jì)中為地方道路發(fā)展預(yù)留充分的條件和必要的發(fā)展空間。

8　結(jié)語(yǔ)

總之，立交選型之前應(yīng)仔細(xì)分析論證，保證主流向的交通功能，充分考慮減少立交占地和各種外界條件的限制，結(jié)合立交遠(yuǎn)期發(fā)展功能需求進(jìn)行選型。隨著公路立交和城市立交形式的日益完善，立交形式呈現(xiàn)出功能化、多樣化以及美化城市的特點(diǎn)，也為立交設(shè)計(jì)人員提供更多、更好發(fā)揮其設(shè)計(jì)才能的空間。

U412.35+2

B

1009-7716（2016）02-0001-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.001

2015-10-23

齊萱（1975-），女，北京人，高級(jí)工程師，主要從事道路工程設(shè)計(jì)工作。