大盂樞紐互通方案選型設(shè)計

朱 江

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030012）

大盂樞紐為太原繞城高速公路西陵井至凌井店段（簡稱北二環(huán)高速）與大運(yùn)高速公路相交的十字形樞紐互通，地理位置見圖1。其主要功能是實(shí)現(xiàn)大運(yùn)高速公路與北二環(huán)高速的交通流轉(zhuǎn)換。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

太原北二環(huán)高速符合山西省“三縱十二橫十二環(huán)”高速公路網(wǎng)規(guī)劃，解決過境交通擁堵，減輕大運(yùn)高速及西北環(huán)通行壓力具有重要作用。起終點(diǎn)分別連接太佳與京昆兩條高速公路，全長60.379 km，項(xiàng)目均位于太原市陽曲縣境內(nèi)。設(shè)計速度采用100km/h，項(xiàng)目起點(diǎn)至大盂樞紐段采用雙向四車道，路基寬度26 m，大盂樞紐至項(xiàng)目終點(diǎn)段采用雙向六車道，路基寬度33.5 m。

1 建設(shè)條件及轉(zhuǎn)向交通量

1.1 建設(shè)條件

大盂樞紐位于陽曲縣大盂鎮(zhèn)景莊村西側(cè)，所處地貌為黃土平原區(qū)，地形由平坦至緩坡狀，工程類型以橋涵、填方路基為主。此樞紐東距北二環(huán)高速大盂東互通3.4 km，西距北二環(huán)高速泥屯北互通17.4 km，北距大運(yùn)高速豆羅互通13.9 km，南距大運(yùn)高速大盂互通1.7 km。由于該樞紐與大運(yùn)高速大盂東互通距離較近，凈距不滿足要求，需要設(shè)置輔助車道、分離式匝道或集散車道等方式處理[1-2]。由于大盂樞紐位于陽曲縣近郊，互通方案布設(shè)受陽曲縣城鎮(zhèn)布局規(guī)劃、東側(cè)景莊村、路線南側(cè)大型養(yǎng)殖場等地物限制。同時方案布設(shè)還需兼顧北二環(huán)高速四車道與六車道斷面的過渡。

圖2 互通布設(shè)條件示意圖

1.2 轉(zhuǎn)向交通量

根據(jù)《工可》交通量預(yù)測，2040年通過該樞紐轉(zhuǎn)換的交通量為38 149 pcu/d，凌井店←→大同轉(zhuǎn)向交通量分別為19 214 pcu/d，大同←→佳縣方向轉(zhuǎn)向交通量分別為8 690 pcu/d，佳縣←→太原轉(zhuǎn)向交通量分別為4 345 pcu/d，太原←→凌井店轉(zhuǎn)向交通量分別為5 900 pcu/d，遠(yuǎn)景年預(yù)測交通量詳見圖3，圖中括號內(nèi)為小時交通量。從圖3中可以看出，大同至凌井店方向?yàn)橹鹘煌?，設(shè)計小時交通量為2 306 puc/h，太原至佳縣方向交通量最小，設(shè)計小時交通量為521 puc/h。

圖3 遠(yuǎn)景年預(yù)測交通量

2 方案選型設(shè)計

大盂樞紐設(shè)置于大運(yùn)高速豆羅互通和大盂互通之間，距大運(yùn)高速大盂互通1.7 km。擬建大盂樞紐與大運(yùn)高速大盂互通最小凈距為200 m，不滿足最小凈距要求，設(shè)置輔助車道形成復(fù)合式互通式立體交叉。

大運(yùn)高速公路影響段為YTK63+740—YTK66+680，平曲線最小半徑R=9 001.928 m，縱坡最大值為1.431%，滿足互通設(shè)置條件。大運(yùn)高速影響段原為雙向六車道斷面，路基寬度為27 m，本項(xiàng)目大盂樞紐范圍內(nèi)改造為雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)斷面，路基寬度為33.5 m。

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果、主線線形條件及大運(yùn)高速構(gòu)造物情況，結(jié)合現(xiàn)場條件，擬定2個互通方案進(jìn)行同深度比選。

2.1 方案一 對稱雙環(huán)式變形苜蓿葉立交方案

根據(jù)交通量分析，大同至凌井店、太佳至大同方向?yàn)橹鹘煌?，交通量分別為1 199 puc/h、542 puc/h，左轉(zhuǎn)匝道均采用半定向匝道，保證較高的平縱指標(biāo)。凌井店至太原，以及太原至佳縣方向交通量最小，分別為340 puc/h、250 puc/h，設(shè)置環(huán)形匝道即可滿足交通量需求[3]。由于相鄰象限的環(huán)形匝道存在交織路段，為避免轉(zhuǎn)彎車流對主線直行車流的影響，在環(huán)形匝道一側(cè)平行主線設(shè)置970 m集散車道，并與主線之間設(shè)置隔離帶[4]，所有匝道出入口從集散車道分流及合流，減小對主線行車的影響。

同時，本樞紐在北二環(huán)高速項(xiàng)目中承擔(dān)著車道數(shù)由四車道變?yōu)榱嚨赖墓δ?，?xiàng)目起點(diǎn)至大盂樞紐終點(diǎn)主線為雙向四車道斷面，路基寬度26 m，大盂樞紐終點(diǎn)至項(xiàng)目終點(diǎn)主線為雙向六車道斷面，路基寬度33.5 m。根據(jù)《細(xì)則》[2]要求，本項(xiàng)目基本車道數(shù)的增加由C匝道入口的輔助車道延伸而成，基本車道數(shù)的減少由H匝道分流鼻端下游150 m處開始漸變結(jié)束，且漸變率小于1/50。

本樞紐與大運(yùn)高速大盂互通距離較近，中心距離為1.7 km，凈距為200 m，不滿足規(guī)范要求，需平行于大運(yùn)高速兩側(cè)設(shè)置輔助車道與既有大盂互通組成復(fù)合式互通。太佳至太原方向（F匝道）及太原至凌井店方向（E匝道）分別設(shè)置990 m及945 m輔助車道與大盂東互通出入口匝道相連，以保證互通較高的服務(wù)水平。

互通范圍內(nèi)主線最小平曲線半徑為4 000 m，最大縱坡為2.0%，滿足規(guī)范要求。大盂樞紐方案一見圖4。

圖4 大盂樞紐方案一平面圖

根據(jù)各轉(zhuǎn)向交通量及匝道長度，A、B、G匝道采用單車道匝道；C、D、H采用雙車道出入口的雙車道匝道，匝道進(jìn)出口按照規(guī)范要求設(shè)置輔助車道，保證車道數(shù)平衡；E、F匝道采用單車道出入口的供超車之需的單向雙車道匝道。出入口為雙車道匝道的加減速車道均采用直接式，單車道匝道的減速車道采用直接式，加速車道采用平行式。

方案一主線上跨大運(yùn)高速設(shè)置（50+70+50）m連續(xù)鋼箱梁，C匝道上跨大運(yùn)高速設(shè)置（45+60+45）m連續(xù)鋼箱梁，D匝道上跨大運(yùn)高速設(shè)置（45+60+45）m連續(xù)鋼箱梁。共設(shè)置橋梁1 695.7 m/12座。

2.2 方案二 三環(huán)式變形苜蓿葉立交方案

根據(jù)交通量分析，太佳至大同、凌井店至太原，以及太原至佳縣方向交通量均較小，分別為542 puc/h、340 puc/h、250 puc/h，從節(jié)約用地、減少工程規(guī)模角度考慮，設(shè)置環(huán)形左轉(zhuǎn)匝道即可滿足交通轉(zhuǎn)換需求。本方案只有大同至凌井店方向采用半定向匝道，其余方向均采用環(huán)形匝道。由于第1、第2、第4象限設(shè)置環(huán)形匝道，相鄰環(huán)形匝道存在交織路段，需要在環(huán)形匝道側(cè)即北二環(huán)高速北側(cè)及大運(yùn)高速東側(cè)均設(shè)置集散車道，并與主線之間設(shè)置隔離帶。本樞紐與大運(yùn)高速大盂互通距離較近，凈距不滿足規(guī)范要求，大運(yùn)高速東側(cè)集散車道需在兩互通全路段平行主線設(shè)置，長度2 080 m。

大盂樞紐方案二見圖5。

圖5 大盂樞紐方案二平面圖

根據(jù)各轉(zhuǎn)向交通量及匝道長度，A、B、D匝道采用單車道匝道；C、H采用雙車道出入口的雙車道匝道，匝道進(jìn)出口按照規(guī)范要求設(shè)置輔助車道，保證車道數(shù)平衡；E、F匝道采用單車道出入口的供超車之需的單向雙車道匝道。

方案二樞紐內(nèi)主線上跨太陽高速設(shè)置（52+70+48）m連續(xù)鋼箱梁，C匝道上跨太陽高速設(shè)置（45+60+45）m連續(xù)鋼箱梁，共設(shè)置橋梁1 142.6 m/7座。

2.3 方案比選

方案一、方案二主要技術(shù)指標(biāo)及工程規(guī)模對比見表1。

表1 大盂樞紐方案一、二主要技術(shù)指標(biāo)及工程規(guī)模對比表

2.3.1 方案一

2.3.1.1 優(yōu)點(diǎn)

a）主交通流方向采用較高的平縱指標(biāo)，交通轉(zhuǎn)換順暢，通行能力較強(qiáng)。

b）環(huán)形匝道對稱布置，造型美觀，景觀效果好。

2.3.1.2 缺點(diǎn)

工程規(guī)模較大，跨線橋較多，造價高于方案二。

2.3.2 方案二

2.3.2.1 優(yōu)點(diǎn)

工程規(guī)模較小，跨線橋少，造價較方案一低。

2.3.2.2 缺點(diǎn)

a）佳縣至大同方向采用環(huán)形匝道，平縱指標(biāo)較低。

b）北二環(huán)高速和太陽高速上均需設(shè)置集散車道，交織段多，影響整個樞紐立交的通行能力。

c）既有大運(yùn)高速大盂互通改造范圍大，高速公司不推薦該方案。

2.3.3 比選結(jié)論

不同的互通方案將導(dǎo)致各節(jié)點(diǎn)各方向交通量有一定的差異，進(jìn)而影響互通的具體型式及匝道具體技術(shù)參數(shù)，最終導(dǎo)致互通整體規(guī)模、造價、功能等均有所不同[5]?；ネ⒔贿x型考慮的因素很多，互通形式既要保證滿足交通快速轉(zhuǎn)換功能和行車安全要求的前提下，還要考慮互通形式的經(jīng)濟(jì)適用性，施工方便性，行車方向明確，匝道布設(shè)合理，有效縮短繞行距離和轉(zhuǎn)換時間，結(jié)構(gòu)簡單明了，總體布局緊湊，減少征地及拆遷，與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，造型美觀[6]。

方案一工程規(guī)模及造價較方案二高，但方案一通行能力更強(qiáng)，交織路段較少，對大運(yùn)高速大盂互通影響較小。本樞紐位于太原市近郊，主要服務(wù)于太原市及陽曲縣食品工業(yè)園區(qū)，考慮到通行能力及通行安全的重要性，以及為了減小社會影響，選擇方案一作為推薦方案。

3 結(jié)論

a）互通的選型設(shè)計應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)期交通量預(yù)測結(jié)果、主線線形條件及區(qū)域地形地物等條件綜合確定；互通匝道斷面的選擇應(yīng)根據(jù)各轉(zhuǎn)向交通量及匝道長度確定。

b）高速公路斷面的變化宜在互通范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，漸變段及車道變化規(guī)則應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行。

c）樞紐互通的布設(shè)應(yīng)盡量減小交織，受地形、地物、用地、造價限制時，交織段應(yīng)設(shè)置輔助車道或集散車道，以減小轉(zhuǎn)彎車輛對直行車輛的影響。

d）本樞紐作為承擔(dān)北二環(huán)高速與大運(yùn)高速交通流轉(zhuǎn)換的樞紐互通，位于太原市近郊，未來發(fā)展空間大。兩條主線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，互通選型宜采用高標(biāo)準(zhǔn)，需盡量避免主線側(cè)的交織，提高樞紐互通服務(wù)水平。本樞紐在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，并兼顧安全、環(huán)境等因素，采用環(huán)形匝道側(cè)設(shè)集散車道，與既有互通之間匝道設(shè)輔助車道的連接方式，實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)向交通量的完美匹配，較好地解決了與既有大盂互通距離近的問題。