大豐樞紐互通立交改造方案研究

王義鑫， 李升甫,2， 康倫， 楊昌鳳， 倪旭

(1.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610041； 2.西南交通大學(xué) 地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院)

大豐樞紐互通立交為成都北向出川大通道——成彭高速公路銜接成都繞城高速公路的樞紐互通，建成于2001年。由于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及立交形式不合理，改造前為成都市10條放射狀高速公路中最為擁堵的結(jié)點(diǎn)，事故多發(fā)。該互通改造作為2016年開(kāi)工的成彭高速公路四改八擴(kuò)容改造工程中的控制性工程，受地物、路網(wǎng)、收費(fèi)模式、拆遷、既有構(gòu)造物等因素制約，方案極其復(fù)雜。綜合考慮土地受限因素和相關(guān)節(jié)地措施，先后研究提出10個(gè)方案?；诰G色建設(shè)理念，并突出全壽命思想，提出推薦方案。推薦方案在實(shí)施后，互通服務(wù)水平、通行能力和綜合運(yùn)輸效率得到了顯著改善。

1 原狀互通概況

1.1 大豐樞紐互通原狀

該互通南側(cè)銜接金豐高架橋、北側(cè)接成彭高速公路、東西兩側(cè)接成都繞城高速公路，四周銜接的道路標(biāo)準(zhǔn)較高?；ネǚ秶鷥?nèi)，共設(shè)置匝道收費(fèi)站4處，主線收費(fèi)站1處，收費(fèi)管理分散(圖1)。

1.2 大豐樞紐互通擁堵原因分析

(1) 互通區(qū)快速交通體系與慢速體系混行

南側(cè)金豐高架橋上層為六車道快速路，下層為六車道四川省省道S105，但是在進(jìn)入大豐樞紐互通前，金豐高架橋已落地，互通區(qū)內(nèi)，快速系統(tǒng)與省道S105共用八車道，車道數(shù)急劇減少后，通行能力突然降低，形成瓶頸路段(圖2)。同時(shí)，互通區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車混行，交通事故多發(fā)，運(yùn)營(yíng)安全性較低。

圖1 大豐紐互通原狀航片圖

圖2 改造前互通區(qū)南側(cè)金豐高架橋止點(diǎn)段

(2) 路網(wǎng)分布不合理

省道S105左右單向分幅布設(shè)于成彭高速公路兩側(cè)，區(qū)間交通只有在終點(diǎn)處的“啞鈴口”轉(zhuǎn)換(圖3)，兩側(cè)居民來(lái)往最遠(yuǎn)繞行約3.2 km，原路對(duì)社區(qū)居民阻隔嚴(yán)重，群眾出行極其不便，社會(huì)反響強(qiáng)烈。

此外，該互通北側(cè)成彭高速公路約1.5 km范圍全為路堤形式，路基高度為2～7 m，無(wú)橋梁和通道涵。

(3) 互通形式布局不合理

該互通早期為東側(cè)兩個(gè)象限的AB形半苜蓿葉形式，后來(lái)逐漸在西側(cè)兩個(gè)象限也進(jìn)行補(bǔ)充擴(kuò)建，形成了在四個(gè)象限各設(shè)置1處匝道收費(fèi)站的組合AB形苜蓿葉形。由于被交路上的4個(gè)平交口距離較近，且沒(méi)有設(shè)置集散車道，造成互通區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)向交通與直行交通交織嚴(yán)重、服務(wù)水平降低、事故多發(fā)。同時(shí)，在東北象限的連接線平交口距離地方道路雙林路平交口不足110 m，進(jìn)一步加劇了車輛交織(圖4)。

圖3 城外改造前S105分幅布設(shè)于成彭高速公路兩側(cè)

圖4 大豐互通原狀交通流示意圖

(4) 收費(fèi)繁雜

成彭高速公路主線收費(fèi)站設(shè)置于繞城高速公路外側(cè)，繞城高速與成彭高速公路之間的轉(zhuǎn)換車輛，需要先后經(jīng)過(guò)大豐互通匝道收費(fèi)站和成彭高速公路主線收費(fèi)站。高接高在大豐互通范圍未能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和“一卡通”，轉(zhuǎn)換極不便捷，因此，使得互通范圍內(nèi)的服務(wù)水平和通行能力進(jìn)一步降低，同時(shí)也造成了收費(fèi)站設(shè)置過(guò)多、收費(fèi)分散、人員浪費(fèi)、管理使用效率低下等后果。

2 改造方案研究

根據(jù)梳理的擁堵原因，對(duì)癥下藥，對(duì)交通條件復(fù)雜的多路交叉，探討大型立交的布置和選型，重視交通量調(diào)查、分析與預(yù)測(cè)，特別是轉(zhuǎn)向交通，著重解決好主交通流問(wèn)題，進(jìn)而確定大豐互通改造的總體思路如下：

(1) 摒棄原狀混亂且大而全的交通組織模式，對(duì)交通重新組織和有序分流。

(2) 徹底分離快速交通系統(tǒng)與慢速交通系統(tǒng)，優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

(3) 徹底改造立交形式，提高通行能力及服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)安全。

(4) 簡(jiǎn)化收費(fèi)模式，實(shí)現(xiàn)高接高“一卡通”，使得主流交通安全快捷，次流交通安全通暢，片區(qū)交通安全便利。

因此，綜合考慮快慢系統(tǒng)分離方式、收費(fèi)站設(shè)置以及立交形式等因素，研究提出3個(gè)同精度比較方案。

2.1 改造方案一

核心思路：金豐高架橋向北延伸跨越繞城高速公路，城外設(shè)置主線收費(fèi)站(圖5)。

圖5 改造方案一效果圖

快速路及成彭高速公路：金豐高架橋延伸，跨越繞城高速公路及雙林路后，降為路基，沿成彭高速公路既有路基兩側(cè)加寬。

省道S105：城內(nèi)—雙林路路段，布設(shè)在高架橋下層。雙林路外左右分幅，與現(xiàn)狀S105接順。

互通形式：改造為標(biāo)準(zhǔn)的全苜蓿葉形式，繞城高速公路與成彭高速公路轉(zhuǎn)換的匝道延伸至主線收費(fèi)站北側(cè)再與成彭高速公路主線分匯流，實(shí)現(xiàn)高接高“一卡通”。

收費(fèi)站：成彭高速公路主線收費(fèi)站利用現(xiàn)狀收費(fèi)站改造為八入十出；在繞城高速公路內(nèi)側(cè)高架橋上新建兩個(gè)匝道收費(fèi)站，規(guī)模為五入五出。

2.2 改造方案二

核心思路：金豐高架橋分幅延伸，繞城內(nèi)側(cè)設(shè)主線收費(fèi)站，城外成彭高速公路設(shè)高架橋(圖6)。

快速路及成彭高速公路：金豐高架橋原狀止點(diǎn)段頂升，橋梁往北側(cè)左右分幅并延伸300 m，在繞城高速公路前落地，分幅下穿繞城高速公路既有橋梁邊孔后，由分幅式匯成整幅式，縱面逐漸抬升，在雙林路前，由路基過(guò)渡為1.5 km長(zhǎng)的成彭高架橋。

省道S105：金豐高架橋及成彭高架橋路段，布設(shè)于高架橋底層；繞城高速公路前后路段，布設(shè)于左右分幅的高速公路路基中間，并下穿繞城既有跨線橋的中部；在城外成彭高架橋止點(diǎn)前，與現(xiàn)狀成彭高速公路右側(cè)的整幅式S105接順。

互通形式：改造為半苜蓿葉半定向的蝶形互通，來(lái)往城內(nèi)的左轉(zhuǎn)匝道為環(huán)形匝道，主要為路基工程；來(lái)往彭州方向與成彭高速公路轉(zhuǎn)換的左轉(zhuǎn)匝道為半定向匝道，主要為橋梁工程。

收費(fèi)站：在繞城高速公路內(nèi)側(cè)設(shè)置主線收費(fèi)站(進(jìn)出站分幅設(shè)置)，集中管理，實(shí)現(xiàn)“一卡通”。收費(fèi)站規(guī)模為十入十六出。

2.3 改造方案三

核心思路：城內(nèi)金豐高架橋不變；城外設(shè)置主線收費(fèi)站，S105兩側(cè)分幅布設(shè)(圖7)。

快速路及成彭高速公路：金豐高架橋維持原狀落地后下穿繞城高速公路既有跨線橋中部，之后沿成彭高速公路既有路基兩側(cè)加寬。

圖7 改造方案三效果圖

省道S105：金豐高架橋落地—繞城高速公路路段，與快速系統(tǒng)共用十車道；在繞城高速公路前從快速系統(tǒng)分離，左右分幅，下穿繞城高速公路既有跨線橋兩側(cè)，之后布設(shè)于成彭高速公路兩側(cè)，接順現(xiàn)狀。

互通形式：改造為半苜蓿葉半定向的蝶形互通。城內(nèi)增設(shè)金豐高架橋上下行匝道。

收費(fèi)站：繞城高速公路上設(shè)置匝道收費(fèi)站，五入五出；緊鄰繞城高速公路外側(cè)設(shè)置主線收費(fèi)站，八入十出；主線站外側(cè)600 m設(shè)置繞城高速公路與兩側(cè)S105上下的匝道收費(fèi)站，五入五出。

2.4 改造方案比較

對(duì)上述3個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比選，比選結(jié)果如表1所示。

表1 各方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

綜上所述，從快慢系統(tǒng)分離程度、通行能力、收費(fèi)站簡(jiǎn)化程度、便于運(yùn)營(yíng)管理、方便周邊居民使用以及施工期間保通等角度綜合考慮，兼顧工程造價(jià)和拆遷難度等因素，推薦采用改造方案二。

3 實(shí)施效果及總結(jié)

大豐樞紐互通改造從2016年10月開(kāi)工，歷經(jīng)21個(gè)月建設(shè)，于2018年7月11日正式建成通車(圖8)。互通建成通車后，長(zhǎng)途過(guò)境交通和區(qū)間交通均得到了根本性改觀，廣大司乘人員滿意度較高。

圖8 大豐樞紐互通改造后全景圖

該互通改造成功的關(guān)鍵如下：

(1) 在充分利用原互通的占地、結(jié)構(gòu)物等路域資源的前提下，因地制宜進(jìn)行方案研究和設(shè)計(jì)。

(2) 科學(xué)合理地采用了上下分層、平面分幅等各種手段，妥善解決了高快體系和省道S105慢行體系的空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)系統(tǒng)的徹底分離(圖9)。

圖9 大豐樞紐互通快慢系統(tǒng)分離方式圖

(3) 通過(guò)優(yōu)化互通形式，簡(jiǎn)化收費(fèi)站布設(shè)，實(shí)現(xiàn)高接高“一卡通”，提高了路網(wǎng)運(yùn)輸?shù)木C合效率；同時(shí)打通原路對(duì)社區(qū)交流的阻隔，優(yōu)化S105與左右社區(qū)的連接方式，使區(qū)間出行便利化。

4 值得說(shuō)明的細(xì)節(jié)

(1) 在保持支點(diǎn)力不變的情況下，采用剛體旋轉(zhuǎn)頂升技術(shù)對(duì)金豐高架橋連續(xù)梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行等比例位移控制頂升(圖10)。頂升后，金豐高架橋左右分幅延伸，為省道S105從橋下穿出創(chuàng)造了空間。此為大豐樞紐互通改造方案成立的關(guān)鍵，也是此次改造的最大創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。

圖10 金豐高架橋頂升施工示意圖

(2) 充分利用原繞城高速公路預(yù)留橋跨，11孔完全利用：省道S105布設(shè)于內(nèi)側(cè)，從3個(gè)橋孔下穿；成彭高速公路左右分幅，布設(shè)于省道S105兩側(cè)，從4個(gè)橋孔下穿；2個(gè)左轉(zhuǎn)匝道從2個(gè)外側(cè)橋孔下穿；剩余2個(gè)邊跨橋孔為橋臺(tái)錐坡所用。

(3) 繞城高速公路外側(cè)，成彭高速公路上新建成彭高架橋，底層為省道S105，充分釋放空間，避免左右阻隔。