穿越城區(qū)段高速公路互通立交型式的選擇

何俊裕

(東莞市路橋投資建設(shè)有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

互通式立體交叉是一種重要的線路交叉類型，也是構(gòu)成高速公路網(wǎng)的重要部分，對高速公路與其他交通干道具有連接作用[1]。當(dāng)高速公路穿越城區(qū)時，立體交叉設(shè)置合理與否將影響城市路網(wǎng)效益的發(fā)揮。隨著高速公路建設(shè)及交通運輸量的快速增長，存在著許多立體交叉節(jié)點定位不明確，規(guī)劃不合理，功能不完善等現(xiàn)象，造成由于交通流不能流暢轉(zhuǎn)換而引起的交通擁堵等現(xiàn)象[2-4]。因此，如何優(yōu)化互通式立體交叉，將高速公路網(wǎng)與城市路網(wǎng)有機(jī)的結(jié)合，有效的集散交通流，緩解城市路網(wǎng)交通壓力顯得尤為重要[5-6]。

本文通過對互通式立體交叉選擇原理進(jìn)行研究，并以莞番高速中的常平西互通為例，尋求解決穿越城區(qū)段高速公路互通式立體交叉型式的選擇問題。

1 互通式立體交叉選擇原理

莞番高速公路是《廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃(2013-2030)》中的加密聯(lián)絡(luò)橫線，經(jīng)對工程可行性研究報告認(rèn)真分析，結(jié)合該地區(qū)沿線城鎮(zhèn)布局、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、節(jié)點交通轉(zhuǎn)換量及地形條件，在充分調(diào)查研究與本項目交叉或搭接的公路、城市道路的現(xiàn)狀、規(guī)劃、實施情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)交通量預(yù)測、相交道路等級、性質(zhì)和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的平衡，對沿線互通式立交進(jìn)行總體布設(shè)，選擇合理的立交設(shè)置位置，以有利于集散和吸引區(qū)域交通，提高公路的整體營運效益，滿足高速公路網(wǎng)交通的轉(zhuǎn)換需要，同時也滿足沿線地方車輛出入，帶動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

莞番高速公路互通式立體交叉作為東莞路網(wǎng)與高速路網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點，在一定程度上影響城市結(jié)構(gòu)空間布局，應(yīng)實際情況合理的選擇位置及型式。

1.1 常見立體交叉型式

1.1.1 喇叭型立體交叉

喇叭型立體交叉是一種三岔互通式立體交叉，左轉(zhuǎn)彎匝道采用半直連式和環(huán)形，如圖1所示。由于喇叭型立體交叉一般只需要修建一個構(gòu)造物，經(jīng)濟(jì)實惠，且使得高速公路干線車輛出入順暢，因此廣泛應(yīng)用于高速公路路網(wǎng)與其他路網(wǎng)相交[7-9]。

圖1 喇叭型立體交叉

1.1.2 T型立體交叉

T型立體交叉一般適用于干線交通量明顯與左轉(zhuǎn)彎交通量差別較明顯時的情況，如圖2所示，T型立體交叉的主線保車道的連續(xù)性，出入口匝道采用半直連式[7]。

圖2 T型立體交叉

1.1.3 Y型立體交叉

當(dāng)高速路網(wǎng)與相交的城鎮(zhèn)路網(wǎng)交通量相當(dāng)時可采用Y型立體交叉，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。Y型互通式立體交叉的左轉(zhuǎn)彎匝道均為左出左進(jìn)直連式的三岔互通式立體交叉，匝道間的地位相當(dāng)，是高速公路的延續(xù)路段，能使路段間的車輛運行速度保持連續(xù)性[7]。

圖3 Y型立體交叉

1.1.4 菱型立體交叉

菱形互通式立體交叉具有造價低、型式簡單和布局緊湊等特點，如圖4所示。通常使用在不收費的高速干道與城市干道相互交叉地方，由于占地較小，運行路程較短，因此使用菱形互通式立交可以解決用地問題。

圖4 菱形互通式立體交叉

1.2 互通立交型式選擇原則

互通立交型式設(shè)置是為了適應(yīng)現(xiàn)代化城市發(fā)展，提高交通運輸效率。選互通型式應(yīng)根據(jù)公路交叉口的通行能力、交通流和行車安全等進(jìn)行選擇。根據(jù)東莞市路網(wǎng)特點及相關(guān)地理現(xiàn)在，可以根據(jù)以下原則選擇交叉型式[3-5]：

(1)在選擇互通立交的型式時，應(yīng)首先了解清楚東莞市相交道路的使用性質(zhì)和長期規(guī)劃情況，在確保行車安全和保證車流連續(xù)的情況下進(jìn)行選擇。

(2)需要全面考慮選擇型式。既要滿足近期交通需求，又要注意將來需要擴(kuò)建或改建時留出足夠的可能。

(3)要根據(jù)實際情況選擇類型，設(shè)計時要注意建成后方便施工養(yǎng)護(hù)，施工時為能降低成本和提高質(zhì)量，盡量采用新技術(shù)和新工藝。

(4)要全面了解當(dāng)?shù)厍闆r，在滿足要求的情況下合理利用東莞地形優(yōu)勢，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，符合城市形象。

(5)選型和布設(shè)匝道時需要分清主次關(guān)系，在滿足高速公路要求的基礎(chǔ)上，在合理布設(shè)次要道路。一般情況下，不能變動或少變動高速公路，將次要道路的標(biāo)準(zhǔn)降低，使得高速公路交通保持順暢，配合路線的總體布局。

(6)選型與定位相結(jié)合。一般情況下需要先地位，使得地表建筑和環(huán)境與互通式立體交叉相協(xié)調(diào)。

2 莞番高速公路常平西互通立體交叉設(shè)計

2.1 常平西互通式立體交叉簡介

莞番高速公路是東莞市中部東西方向的重要交通干線，連接廣深沿江高速公路、廣深高速公路、莞深高速公路等，是廣東省高速路網(wǎng)中的重要一環(huán)。莞番高速公路的修建方便東莞市各鎮(zhèn)區(qū)之間的交流，對促進(jìn)各鎮(zhèn)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。莞番高速公路的地理位置如圖5所示。

圖5 莞番高速公路地理位置

常平西互通式立體交叉位于東莞市常平鎮(zhèn)的蘇坑村附近，莞番高速公路與東莞市常平鎮(zhèn)進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換的服務(wù)型互通立交。線位位置地勢平坦，互通布設(shè)地形條件相對較好。其位置如圖6所示。

圖6 常平西互通式立體交叉

2.2 位置及型式選擇原則及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)莞番高速公路的相關(guān)設(shè)計原則及規(guī)劃方案，對已經(jīng)建成的公路盡量減少影響，并充分利用常平的地形、地質(zhì)等條件，互通式立體交叉的位置確定應(yīng)遵循如下原則：

(1)明確相交道路的性質(zhì)，根據(jù)相交道路的等級及功能選擇相適應(yīng)的互通式立交；

(2)施工前應(yīng)查明地形和地質(zhì)掉件，布設(shè)互通式立體交叉時，需要充分考慮施工地的地質(zhì)及地形條件能夠滿足施工要求。通常施工地需要選擇地質(zhì)條件良好、地勢開闊并且可使布設(shè)互通式立交的相關(guān)要求得到滿足的位置。

互通式立交型式選定所遵循的主要原則：

(1)應(yīng)能滿足預(yù)測的交通量；

(2)應(yīng)根據(jù)被交的公路等級進(jìn)行選擇；

(3)應(yīng)考慮交叉處的相關(guān)地質(zhì)條件，在合理布局的條件下盡量降低工程造價。

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》、《公路路線設(shè)計規(guī)范》和《新理念公路設(shè)計指南》等有關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合本項目的實際情況，在對被交道路等級、地形地質(zhì)條件、交通量分布以及公路收費等諸多因素進(jìn)行充分后，盡量選擇滿足行車安全以及經(jīng)濟(jì)合理的布設(shè)方案，保證布局滿足緊湊、流暢、簡捷，并能夠使主交通流通過以及轉(zhuǎn)彎交通分合流快速的要求得到良好滿足；針對具有特殊地形條件并且交通量相對較小的互通，則需要重視其連通功能，不對平縱線形指標(biāo)進(jìn)行刻意追求，保證其能夠與城鎮(zhèn)規(guī)劃以及地形變化相適應(yīng)。

2.3 城區(qū)相交道路情況及交通量預(yù)測

2.3.1 環(huán)常西路

環(huán)常西路為主道雙向八車道、輔道四車道的城市主干道，設(shè)計速度為60km/h，輔道設(shè)計速度40km/h，路基寬度最寬地段為102m，路基橫斷面示意圖如圖7所示。

圖7 環(huán)常西路路基橫斷面

2.3.2 松山湖大道延長線

松山湖大道延長線東接環(huán)常西路，與橋梓路、環(huán)常西路形成平面交叉，全長1 176.595m，紅線寬度為25/40m，按照城市主干道的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)行施工圖設(shè)計，設(shè)計速度60km/h。松山湖大道延長線橫斷面如圖8所示。

圖8 松山湖大道延長線標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

根據(jù)近幾年的交通情況，進(jìn)一步對項目區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)行交通分析和研究，預(yù)測公路區(qū)間交通量分布如圖9所示。

圖9 常平西互通立交交通量預(yù)測

根據(jù)交通量預(yù)測，主要交通流向為番禺往返黃江鎮(zhèn)方向，其轉(zhuǎn)換交通量為729pcu/h，番禺往返常平鎮(zhèn)方向為595pcu/h，惠州往返黃江鎮(zhèn)方向為446pcu/h，惠州往返常平鎮(zhèn)方向為365pcu/h。

2.4 方案比選

2.4.1 方案一：變異菱形

變異菱形選擇在松山湖大道延長線上，將松山湖大道延長線納入立交范圍，設(shè)置四條菱形匝道與之相交，如圖10所示，間接實現(xiàn)與環(huán)常西路的交通轉(zhuǎn)換。

圖10 常平西互通式立交方案一

方案一主線設(shè)計長度為1 999m；匝道長度3 034.59m，匝道最小平曲線半徑150m，最大縱坡3.889%。互通區(qū)設(shè)置主線橋2座長1 477m，匝道橋2座長506m，立交區(qū)挖方184 510.368m3，填方146 974.1574m3，互通占地252.718畝。

2.4.2 方案二：單喇叭形

方案二選擇與松山湖大道延長線相交，采用單喇叭形，如圖11所示，主線設(shè)計長度為2 105.873m；匝道長度2 370.816m，匝道最小平曲線半徑60m，最大縱坡3.839%?；ネ▍^(qū)設(shè)置主線橋2座長1 432m；立交區(qū)挖方276 437m3，填方61 254m3，互通占地267.747畝。

圖11 常平西互通式立交方案二

2.4.3 方案比選

通過對比方案一的變異菱形方案和方案二的單喇叭方案，如表1所示，可以看出，變異菱形方案收費站布置零星，不集中，但總體用地面積較小，與地方規(guī)劃協(xié)調(diào)性較好；方案二采用單喇叭方案，收費集中，但占地面積較大，對地方規(guī)劃干擾大。綜合考慮路網(wǎng)規(guī)劃、服務(wù)功能、地方意見等因素，特別是在城鎮(zhèn)建成區(qū)，將占地規(guī)模小，與地方規(guī)劃干擾小的方案一作為推薦方案。

項目建成后的實際應(yīng)用結(jié)果表明，采用方案一變異菱形方案是比較合適的。菱形互通式立交占地面積小，布局緊湊，造價較低，其結(jié)構(gòu)特點使其可以確保主干道上的車輛通行率較高，標(biāo)準(zhǔn)化的單一進(jìn)出口使得高速公路 的管理和指示標(biāo)志較少，非常適合在主干道與次要 道路相互交叉并且左轉(zhuǎn)交通流量不太大的區(qū)域使用，大大提升了高速通行能力。

表1 常平西互通式立交方案比較

3 結(jié)語

本文通過對互通式立體交叉的位置與型式的分析，并根據(jù)莞番高速常平鎮(zhèn)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點、城鎮(zhèn)布局型式及地形條件，簡要說明了穿越城區(qū)段高速公路互通式立體交叉型式的選擇原理。并從常平地理位置及路網(wǎng)情況入手，提出兩種互通式立體交叉型式，通過對比，最終采取菱形方案。通過實例，得出以下結(jié)論：

(1)分析對比喇叭型和菱型互通式立體交叉，可知菱型結(jié)構(gòu)占地面積小、結(jié)構(gòu)型式簡單以及布置緊湊等顯著特點，此種方案可實現(xiàn)節(jié)約用地，并且還能夠使主線直行車流快速暢通要求得到滿足，同時輔以采用合理的交通組織管理，會使得通行能力提高。

(2)菱型互通式立交的主要優(yōu)點是使得高速公路上直行方向的車輛暢通無阻，主線下穿時的匝道縱坡能夠有利于使車輛駛出高速公路時的速度相應(yīng)減慢，而駛?cè)敫咚俟返能囕v能夠相應(yīng)加速，因此保障交通流的順暢。

(3)菱型互通式立交的主要缺點是：當(dāng)被交公路上平面交叉較多時會使得交通組織和管理存在一定困難，會對被交公路的直行方向車流產(chǎn)生較大的干擾，同時也會對直行方向的交通效率以及安全性造成影響；并且當(dāng)被交公路在上層時，可能存在行車視認(rèn)性、行車等待等問題。

在實際工程中，首先應(yīng)當(dāng)對與項目交叉或搭接的公路、城市道路的現(xiàn)狀、規(guī)劃等情況進(jìn)行充分調(diào)查研究，并根據(jù)相交道路等級、性質(zhì)、交通量預(yù)測以及路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的平衡等情況，總體布設(shè)沿線互通式立交，選擇適宜位置設(shè)置立交，便于集散和吸引區(qū)域交通，使公路的整體營運效益以及高速公路交通轉(zhuǎn)換需要均得到相應(yīng)提高，同時也滿足沿線地方車輛出入，帶動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。