既有高速公路延伸互通改造方案研究

文∕馬藝春

1 概述

南京至滁州高速公路（以下簡(jiǎn)稱寧滁高速）不僅是《江蘇省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2017—2035年）》中新增的蘇皖省際高速，還是江蘇省規(guī)劃“十五射六縱十橫”高速公路網(wǎng)中的“十五射”。新增寧滁高速作為南京繞城高速西延線，起點(diǎn)位于程橋樞紐交叉處，向西延伸連接安徽省來(lái)六高速（來(lái)安至六合）。程橋樞紐位于南京市六合區(qū)程橋鎮(zhèn)附近，是寧連高速與南京繞城高速交通流轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)狀為三岔互通式立交。由于寧滁高速公路西延，程橋樞紐需要從現(xiàn)狀的三岔互通式立交改造為四岔互通式立體，以滿足新的交通轉(zhuǎn)換需求。

2 高速公路西延存在的問(wèn)題

既有高速T 型交叉，樞紐互通由現(xiàn)狀T 型互通延伸改為十字樞紐互通主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

2.1 原互通設(shè)計(jì)方案沒(méi)有考慮南京繞城高速西延線的需求，故未預(yù)留其后期改造條件。

2.2 現(xiàn)狀互通形式整體較為緊湊，改造成四岔互通的條件相對(duì)較差。

3 建設(shè)條件

程橋樞紐位于平原微丘區(qū)，地形、地貌起伏不大，整體走勢(shì)北高南低，總體建設(shè)條件較好，但在互通范圍內(nèi)有1 處市級(jí)文物，需要注意避讓。

圖1 程橋樞紐現(xiàn)狀

圖2 遠(yuǎn)景年預(yù)測(cè)交通量

4 交通量分析

遠(yuǎn)景年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果主轉(zhuǎn)向交通流G25 往返揚(yáng)州方向?yàn)?8456pcu/d，G25 往返滁州方向次之為9426pcu/d，南京往返滁州方向最小為4468pcu/d，主線交通量為72014pcu/d。

5 高速公路西延起點(diǎn)改造思路和方案分析

根據(jù)程橋樞紐預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向交通量，結(jié)合現(xiàn)狀樞紐互通形式、樞紐周邊的其他控制條件，從互通功能、建設(shè)條件、施工期交通組織、工程造價(jià)等角度出發(fā)，對(duì)程橋樞紐改造方案提出了完全利用既有互通、部分利用既有互通以及完全拆除既有互通新建三種改造思路，分別在三種思路下提出互通改造方案，并進(jìn)行方案比選[1]。

5.1 思路一：完全利用既有互通方案

完全利用方案是為了方便施工期交通組織，保留了程橋樞紐既有的匝道主體工程，僅對(duì)匝道部分分合流端部進(jìn)行改造。

方案一：主線原位高架西延跨越既有互通，設(shè)置全直連式樞紐。

該方案主線自繞城高速東北段原位高架向西，連續(xù)上跨現(xiàn)狀C、B 匝道及寧連高速，位于樞紐互通最高層；同時(shí)結(jié)合現(xiàn)狀匝道布設(shè)西北、西南兩個(gè)象限的轉(zhuǎn)向匝道。該互通方案分為三層，寧連高速位于地面層，匝道均位于1～2 層，新建主線位于第三層，互通整體層位較高。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案施工期保通性好，完全保留了現(xiàn)狀互通功能，且在互通改造期不影響現(xiàn)狀互通功能的使用。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案一完全利用現(xiàn)狀程橋樞紐各個(gè)匝道主體工程，施工期交通組織好，在其新增用地較少的同時(shí)，匝道線形指標(biāo)較好，服務(wù)水平較高；但是該方案主線位于整個(gè)樞紐最高層，工程規(guī)模大、造價(jià)高，同時(shí)市級(jí)文物徐鼒墓位于樞紐互通內(nèi)部，后期其修繕維護(hù)條件受限。

圖3 程橋樞紐方案一

圖4 程橋樞紐方案二

方案二：主線北移跨越寧連高速，設(shè)置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

基于上述方案一主線原位連續(xù)上跨后主線橋梁規(guī)模大的情況，提出方案二調(diào)整主線向北偏移，避開(kāi)既有C 匝道橋梁段，并結(jié)合現(xiàn)狀匝道布設(shè)其余兩個(gè)象限的轉(zhuǎn)向匝道。該方案分為上下兩層，寧連高速位于地面層，主線位置第二層，左轉(zhuǎn)彎匝道位于1～2 層之間。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：方案二施工期保通性好，完全保留了現(xiàn)狀互通功能，在互通改造期不影響現(xiàn)狀互通功能的使用。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案二與方案一均完全利用了現(xiàn)狀程橋樞紐匝道主體工程，施工期交通組織好，但是橋梁規(guī)模較方案一小，同時(shí)主線寧滁高速北移后避開(kāi)文物徐鼒墓，能夠方便后期對(duì)其進(jìn)行修繕維護(hù)。但該方案對(duì)繞城高速東北段老路改造范圍增加約0.6km，新增用地大，且主線北移后橫穿兩個(gè)村莊，拆遷量大。

5.2 思路二：部分利用既有互通方案

通過(guò)對(duì)上述方案一及方案二的分析，雖然完全利用方案交通組織好，但互通總體工程規(guī)模大，所以提出兩個(gè)部分利用既有互通匝道改造方案，以此盡可能降低互通改造規(guī)模。

方案三：主線北移下穿寧連高速，設(shè)置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

因?yàn)橹骶€寧滁高速北移上跨方案拆遷規(guī)模大、造價(jià)高，又考慮調(diào)整主線在方案二北偏主線線位的基礎(chǔ)上進(jìn)行南移，設(shè)置隧道下穿C 匝道橋梁及寧連高速路基，同時(shí)避開(kāi)沿線村莊拆遷。程橋樞紐現(xiàn)狀B、C 及D匝道完全利用，但由于主線下穿右轉(zhuǎn)A 匝道，考慮到互通施工期間保通需要，因此拆除既有A 匝道并移位新建。西北、西南兩個(gè)象限的轉(zhuǎn)向匝道結(jié)合現(xiàn)狀匝道布設(shè)。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案完全利用現(xiàn)狀匝道橋梁工程，匝道保通條件較好，但隧道下穿寧連高速，寧連高速保通條件差；施工期間需對(duì)東北象限右轉(zhuǎn)A 匝道及寧連高速主線進(jìn)行保通?；ネǜ脑旆秩齻€(gè)階段進(jìn)行，第一階段：既有互通正常運(yùn)行，在A 匝道內(nèi)側(cè)及寧連高速兩側(cè)修建保通道路；第二階：段新建A 匝道后拆除既有匝道，同時(shí)實(shí)施主線；第三階段：其他匝道同步實(shí)施。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案三完全利用既有匝道橋梁工程，且主線采用隧道下穿寧連高速，所以其整體橋梁規(guī)模??；但施工期間寧連高速保通時(shí)間長(zhǎng)、條件差、成本高，對(duì)運(yùn)營(yíng)中的寧連高速通行能力影響大，同時(shí)隧道后期維護(hù)成高，致使該方案建安費(fèi)較高。

方案四：主線南移跨越寧連高速，設(shè)置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

考慮到現(xiàn)狀程橋樞紐中C 匝道位于樞紐最高層（第二層），且為轉(zhuǎn)向交通量主流向，樞紐范圍內(nèi)寧連高速高程北高南低，故該方案選擇主線向南偏移，避開(kāi)既有C 匝道后，在寧連高速高程較低點(diǎn)跨越；利用程橋樞紐現(xiàn)狀東北象限A、C 兩條主流向匝道，拆除東南象限既有B、D 兩匝道重建，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)狀匝道利用情況布設(shè)西北、西南兩個(gè)象限的轉(zhuǎn)向匝道。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案保留利用既有北轉(zhuǎn)東C 匝道橋梁及A 匝道，保通條件較好，施工期間需對(duì)東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)B 匝道及寧連高速主線進(jìn)行保通?；ネǜ脑旆秩齻€(gè)階段進(jìn)行，第一階段：既有互通正常運(yùn)行，新建南轉(zhuǎn)東D 匝道以及所有新建匝道；第二階段：拆除既有南轉(zhuǎn)東D 匝道，新建東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)B 匝道；第三階段：拆除既有東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)匝道，同步實(shí)施其他匝道及主線。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案四主線南移跨越寧連高速高程較低點(diǎn)，主線橋梁規(guī)模較小、拆遷小，同時(shí)文物徐鼒墓位于互通范圍外，方便后期修繕維護(hù)；但是受既有匝道限制，部分匝道存在反彎，繞越高速改造范圍增大，主線寧滁高速平面圓曲線半徑由5600m 調(diào)整為3000m，需要調(diào)整繞城高速東北段超高，施工期交通組織困難。

圖5 程橋樞紐方案三

圖6 程橋樞紐方案四

5.3 思路三：完全拆除既有互通新建方案

考慮到部分利用既有互通方案雖然工程橋梁規(guī)模略有減少，但主線及部分匝道線形指標(biāo)較低，樞紐方案布設(shè)受限制條件較多，所以提出三個(gè)完全拆除既有互通新建方案。

方案五：主線原位跨越寧連高速，設(shè)置對(duì)稱雙環(huán)（1、2 象限）式變形苜蓿葉形互通。

該方案完全拆除現(xiàn)狀程橋樞紐既有匝道，并結(jié)合樞紐預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向交通量及周?chē)刂茥l件，設(shè)置對(duì)稱雙環(huán)式變形苜蓿葉。其中，主流向東北象限及次流向西北象限左轉(zhuǎn)彎匝道采用半直連式，東南、西南兩象限左轉(zhuǎn)彎匝道采用環(huán)形，主線北側(cè)設(shè)置集散道將兩環(huán)形匝道之間的交織區(qū)與主線直行車(chē)道隔離。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案完全拆除現(xiàn)狀互通匝道新建，施工期間需對(duì)現(xiàn)狀匝道及寧連主線進(jìn)行保通?；ネǜ脑旆秩齻€(gè)階段進(jìn)行，第一階段：既有互通正常運(yùn)行，新建東轉(zhuǎn)北右轉(zhuǎn)彎A 匝道、東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)彎E 匝道的保通道路，利用互通北側(cè)寧連高速主線橋孔修建保通道路，替代既有東轉(zhuǎn)南B 匝道功能；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉(zhuǎn)東左轉(zhuǎn)彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實(shí)施其他匝道及主線。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案五主線寧滁高速上設(shè)有集散車(chē)道，歸并主線分合流端部，主線行駛安全性高，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致工程規(guī)模增大；既有B 匝道保通需通過(guò)在寧連高速上設(shè)置保通便道或利用寧連高速既有地方道路橋梁實(shí)現(xiàn)，保通條件很差；東南象限左轉(zhuǎn)彎匝道原設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h，新建后該匝道設(shè)計(jì)車(chē)速40km/h，指標(biāo)低。

方案六：主線原位跨越寧連高速，設(shè)置單環(huán)式變形苜蓿葉形互通。

該方案考慮到東南象限左轉(zhuǎn)彎車(chē)道轉(zhuǎn)向交通流與西北象限左轉(zhuǎn)彎交通量相近，在方案五的基礎(chǔ)上調(diào)整東南象限左轉(zhuǎn)彎匝道為用半直連式，避開(kāi)現(xiàn)狀C 匝道橋梁段，在其路基段上跨后下穿主線匯入寧連高速，次流向左轉(zhuǎn)彎匝道均采用半直連式，交通量最小的西南象限左轉(zhuǎn)彎采用環(huán)形匝道。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案完全拆除現(xiàn)狀互通匝道新建，施工期間需對(duì)現(xiàn)狀匝道及寧連主線進(jìn)行保通?；ネǜ脑旆秩齻€(gè)階段進(jìn)行，第一階段：既有互通正常運(yùn)行，新建東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)彎B 匝道以及寧連高速兩側(cè)保通道路；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉(zhuǎn)東左轉(zhuǎn)彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實(shí)施其他匝道及主線。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案六主線寧滁高速自繞城高速東北段原位高架向西，主線線形指標(biāo)高，施工期間寧連高速保通時(shí)間短、保通條件較好；但B 匝道受既有C匝道限制，向北繞行，匝道較長(zhǎng)，匝道橋梁規(guī)模較大。

圖8 程橋樞紐方案六

方案七：主線原位跨越寧連高速，設(shè)置對(duì)向雙環(huán)（2、4 象限）式變形苜蓿葉形互通。

基于上述對(duì)稱雙環(huán)方案（方案五）設(shè)置集散車(chē)道后，橋梁規(guī)模大且既有匝道在施工期間保通困難的情況，該方案調(diào)整對(duì)稱雙環(huán)（東南、西南象限）變形苜蓿葉互通為對(duì)向雙環(huán)（東南、西北象限）變形苜蓿葉互通，其余左轉(zhuǎn)彎匝道采用半直連式。其中，東南方向左轉(zhuǎn)彎環(huán)形B 匝道受程橋樞紐既有北轉(zhuǎn)東左轉(zhuǎn)彎匝道（現(xiàn)狀標(biāo)高27.6m）及施工期間保通影響，該匝道需上跨既有北轉(zhuǎn)東左轉(zhuǎn)彎匝道，位于樞紐最高層（第3.5層），其余匝道均位于1～3 層之間，寧連高速位于地面層，主線位于第2.2 層。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：方案七布局緊湊、占地小、拆遷量較小，但互通匝道層位高、橋梁規(guī)模較大、造價(jià)較高。西北象限轉(zhuǎn)向交通量為9426pcu/d，采用環(huán)形匝道指標(biāo)低；東南象限左轉(zhuǎn)彎車(chē)道原設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h，新建后該匝道設(shè)計(jì)車(chē)速40km/h，指標(biāo)較低。

互通改造施工期保通設(shè)計(jì)：該方案拆除現(xiàn)狀互通部分匝道新建，施工期間需對(duì)現(xiàn)狀拆除匝道及寧連主線進(jìn)行保通?；ネǜ脑旆秩齻€(gè)階段進(jìn)行，第一階段：既有互通正常運(yùn)行，新建東轉(zhuǎn)南左轉(zhuǎn)彎B 匝道以及寧連高速兩側(cè)保通道路；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉(zhuǎn)東左轉(zhuǎn)彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實(shí)施其他匝道及主線。

圖9 程橋樞紐方案七

互通方案工程量及造價(jià)比較表

上述方案都能滿足程橋樞紐交通轉(zhuǎn)換的功能，單從總造價(jià)上看，方案四最省，方案六次之，但是方案四北轉(zhuǎn)東匝道存在反繞，并且主線南移后需要調(diào)整既有繞越高速超高，施工交通組織差；而方案六施工期間交通組織好，匝道線形指標(biāo)高、行車(chē)舒適性好、對(duì)既有高速的影響范圍小，綜合比選，推薦采用方案六。

6 結(jié)語(yǔ)

既有互通改造工程方案設(shè)計(jì)中，我們?cè)跐M足交通轉(zhuǎn)換功能的基礎(chǔ)上，會(huì)盡可能利用既有工程，以達(dá)到節(jié)約工程投資、縮短改建工期的目標(biāo)。本文通過(guò)對(duì)寧滁高速程橋樞紐互通改造的實(shí)例分析可見(jiàn)，完全利用現(xiàn)狀工程的方案并非為最合理方案。由于高速公路互通改造涉及的影響因素較多，因此我們應(yīng)根據(jù)改造互通現(xiàn)狀調(diào)查情況及自身的特性，從工程建設(shè)投資、既有工程利用、對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)的影響、施工期間的交通組織情況等方面進(jìn)行綜合分析考慮，多方案、全方位比選出綜合性價(jià)比最高的改造設(shè)計(jì)方案。