互通立交改擴建方案的設(shè)計及案例分析

王 研 陳 瑞

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100045）

0 引言

在我國已建成的高速公路中，單喇叭形互通因結(jié)構(gòu)簡單、造型美觀、征地面積較少、行車方向清晰、造價較低、運營管理簡單等優(yōu)點，成為一般三岔交叉中最常用的型式。但伴隨高速公路路網(wǎng)的延伸及加密對已建互通立交的改擴建就顯得尤為重要，尤其是最常見的喇叭形互通的改擴建。

本文以新建南北高速公路與現(xiàn)單喇叭互通的改擴建工程為實例，探討在交通量預(yù)測較小時，單喇叭互通改擴建為樞紐互通，選擇新建全苜蓿立交，還是改造為雙喇叭立交的適用性。

1 互通立交改擴建的設(shè)計原則

（1）滿足所在地區(qū)長遠規(guī)劃。互通式立交作為一條高速乃至一個地區(qū)的重要性節(jié)點，改擴建時應(yīng)根據(jù)所在地的發(fā)展規(guī)劃，合理預(yù)測交通量，已確定互通擴建方案，盡可能地利用現(xiàn)有工程，以減少工程投資和新增用地，縮短工期。

（2）滿足相關(guān)規(guī)范要求。互通式立交交通流比較復(fù)雜，主線、出入口、匝道的平面、縱斷面等指標盡量避免采用規(guī)范中的下限值，對改造前的互通立交技術(shù)指進行驗算，尤其是端部視距、匝道凈空、加減速車道等。

（3）安全可靠。互通改擴建本著“以人為本，安全第一”的原則。精心設(shè)計安全設(shè)施，良好的安全設(shè)施系統(tǒng)是防止和減輕交通事故危害，保障交通流暢、行車高速、舒適的重要手段。

（4）合理確定互通型式。互通立體交叉型式的選定建立在現(xiàn)狀互通型式、交通量、交通組成、設(shè)計車速、投資額、用地范圍、地形條件、地物條件、地質(zhì)條件、交通條件、環(huán)境條件、被交道路性質(zhì)等基礎(chǔ)上。

（5）綠色舒適。樹立“節(jié)約資源、環(huán)境融合、安全舒適、耐久經(jīng)濟、便于養(yǎng)護”的設(shè)計理念，注重綠化景觀設(shè)計。

（6）因地制宜?；ネ⒔坏母臄U建應(yīng)考慮地形、地物、地質(zhì)等條件，一般應(yīng)選擇在地勢平坦開闊、地質(zhì)良好、拆遷較少及相交道路具有較高的平、縱限行指標。

2 互通立交改擴建常見方式

互通立交改擴建的方式一般采用以下三種方式：

（1）加寬改建，型式不變。為滿足遠景交通量的預(yù)測，可將主線加寬，互通型式不變，只對匝道進行局部調(diào)整，匝道的技術(shù)指標可能會有所降低，但依然要滿足規(guī)范的相關(guān)技術(shù)要求。此種改擴建方式一般新增占地較少，工程投資低，工程改造相對簡單。

一般互通型式不變的改擴建項目，需根據(jù)主線加寬后的寬度對匝道半徑、出入口漸變率進行調(diào)整，保證主線與匝道及變速車道的連接。同時應(yīng)在規(guī)范的范圍內(nèi)，盡量減少對線位的改動。對于變速車道及漸變段長度的問題，需結(jié)合主線改建進行相應(yīng)的調(diào)整，以便滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（2）部分調(diào)整互通型式。常見提高互通通行能力的方法有增加匝道數(shù)量及改變互通型式等，需要結(jié)合交通量預(yù)測數(shù)據(jù)具體考慮。

（3）選址新建。一般用于現(xiàn)有互通型式或匝道寬度和數(shù)量不能滿足預(yù)測交通量需求，且完善方案也無法滿足需求。則需對廢除現(xiàn)有互通立交，同時結(jié)合路網(wǎng)結(jié)構(gòu)在其它位置新建一個互通立交，來實現(xiàn)規(guī)劃并滿足交通轉(zhuǎn)向。

（4）原址擴建。根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃，對已建及正在規(guī)劃中的立交，可結(jié)合規(guī)劃路網(wǎng)附近的立交進行合理的歸并。立交的總體型式及匝道標準可維持現(xiàn)有標準。互通式立交原位擴建投資低、工期短、影響范圍小。

3 全苜蓿葉形互通立交的適應(yīng)條件

全苜蓿葉形互通是指位于同高程上的立體空間的四岔道路。右轉(zhuǎn)彎均用外側(cè)直連匝道連接，左轉(zhuǎn)彎均用環(huán)形內(nèi)匝道連接呈苜蓿葉式的交叉。用內(nèi)側(cè)環(huán)形匝道引導(dǎo)車輛右轉(zhuǎn)270°達到左轉(zhuǎn)，用外側(cè)直連匝道進行右轉(zhuǎn)。只修一座立交橋，所有轉(zhuǎn)向車輛均有專用匝道，沒有平面交叉與沖突點。一般分為普通苜蓿葉形互通和帶集散車道苜蓿葉形互通。

（1）普通苜蓿葉形互通（見圖1）。當各轉(zhuǎn)彎交通量均小于單車道通行能力時，可采用四條左轉(zhuǎn)彎匝道均為環(huán)形的全苜蓿葉形。其線形優(yōu)美，僅需一座跨線橋就能實現(xiàn)所有交通轉(zhuǎn)換功能。但其征地較大，適用于平原開闊地區(qū)。

圖1 普通苜蓿葉形互通

（2）帶集散車道苜蓿葉形互通（見圖2）。當交叉公路為高速公路或具干線功能的一級公路、或交織交通量大于600pcu/h時，應(yīng)設(shè)置集散道路將兩環(huán)形匝道之間的交織區(qū)與交叉公路直行車道相分離。

圖2 帶集散車道苜蓿葉形互通

（3）全苜蓿葉形互通標準相互適應(yīng)性分析。全苜蓿葉形互通造型優(yōu)美，匝道速度較低，行車舒適，各方向相互分離，通行能力好;同時帶來兩內(nèi)環(huán)匝道間連續(xù)的分流和合流，但距離相對較短，易造成車輛交織，影響通行效率。

當速度不大于80 km/h，各方向匝道交通量小于1000 pcu/h，優(yōu)點得以較好地展現(xiàn)，缺點能容忍，行車舒適、安全、高效，整體標準適應(yīng)性較好。

當速度大于80 km/h時，設(shè)集散車道，占地面積大，閑置地增加，內(nèi)環(huán)匝道車輛繞行距離長，定向匝道S型曲線設(shè)計，減弱行車舒適性，缺點亦逐漸地表現(xiàn)出來，經(jīng)濟性較差。

由此可見，當速度大于80 km/h時，其“經(jīng)濟性、相互適應(yīng)性”較差，全苜蓿葉形互通型式不宜采用。

4 雙喇叭互通立交的適應(yīng)條件

4.1 雙喇叭互通立交的適應(yīng)條件

雙喇叭型互通式立交由兩個單喇叭型互通通過連接線，將其連接在一起的全互通式立交（見圖3）。雙喇叭互通一般適用于相交的高速公路與一級公路或交通量大的二級公路。它通行能力較高，占地面積較小、工程投資較低，在新改建項目中得到廣泛的使用。一般設(shè)置雙喇叭互通需考慮立交技術(shù)合理性、經(jīng)濟可行性、各喇叭型式等，選擇在主線線性指標良好、地質(zhì)優(yōu)良、拆遷較少、開闊平坦位置設(shè)置。

圖3 雙喇叭型互通式立交

4.2 雙喇叭互通立交的選型要素

影響立交選型中最主要的因素為交通因素，主要包括：交通量分析、通行能力、被交路等級等。

（1）交通量分析。一般根據(jù)相交道路的設(shè)計交通量，確定雙喇叭互通的型式、匝道半徑、匝道車道數(shù)量等因素。

（2）通行能力。主線、連接線、匝道的通行能力相互影響，相互制約，直接影響互通的通行能力。主線通行能力一般由主線的線性指標確定。連接線作為兩喇叭之間交通轉(zhuǎn)換的瓶頸段，通行能力直接影響匝道的通行能力。當匝道與連接線通行能力不足時，甚至影響主線的交通流正常運行。

（3）被交路等級。兩條相交公路的等級和設(shè)計交通量決定了互通立交的類型選取，一般分為樞紐互通式立交和一般互通式立交。一般高速公路間交叉和高速公路與一級公路交叉時，一般采用樞紐互通式立交。當高速公路與交通量較小的一級二級公路相交時，一般采用一般互通立交。

（4）選型的注意事項。雙喇叭互通的類型由兩條相交道路的等級、在路網(wǎng)中的功能作用和建設(shè)條件等因素共同確定。兩條高等級道路相交，設(shè)置等級低的互通式立交，則車速低,交通轉(zhuǎn)換能力弱，易影響主線的通行效率，進而影響服務(wù)水平。兩條低等級的道路上設(shè)置等級高的立交，易造成過渡設(shè)計，浪費資源。

5 互通立交改擴建方案比選實例

5.1 項目概述

以我國南方新建東西高速公路的XX互通為例，探討對現(xiàn)互通立交改擴建的方案比選。

新建南北高速，設(shè)計速度100km/h，路基寬度33.5m?，F(xiàn)東西高速，設(shè)計速度100km/h，路基寬26m，按照雙向八車道預(yù)留。

新建高速交叉位置位于現(xiàn)喇叭互通東側(cè)約800m，該交叉位置設(shè)置樞紐互通與原東西高速的互通（單喇叭B型）間距不滿足規(guī)范要求，考慮拆除新建樞紐互通或改造為雙喇叭互通。

5.2 交通量分布預(yù)測

該互通交通流量流向預(yù)測見圖4，根據(jù)預(yù)測交通量，西西至南南的轉(zhuǎn)向交通量為3925pcu/d，西西至北北的轉(zhuǎn)向交通量為4418pcu/d，東東至南南的轉(zhuǎn)向交通量為3982pcu/d，東東至北北的轉(zhuǎn)向交通量為4920pcu/d，總體轉(zhuǎn)向交通量較少。

圖4 XX互通交通流量流向預(yù)測

5.3 XX 互通改擴建方案比選

（1）方案一：拆除單喇叭XX互通，新建全苜蓿葉樞紐互通，該交叉位置設(shè)置樞紐互通與原東西高速的XX互通（單喇叭B型）間距不滿足規(guī)范要求，需拆除原東西高速上的XX互通，改建方案示意圖見圖5。

圖5 互通改擴建方案一示意圖

本互通匝道平縱面指標較高，行車舒適性、安全性較好，各方向行車較順直，繞行少。匝道設(shè)計速度40 km/h～60km/h，同時東西高速遠期主線按八車道預(yù)留。

（2）方案二：考慮此樞紐節(jié)點總體交通轉(zhuǎn)換量較小，保留現(xiàn)單喇叭XX互通，同時廢除現(xiàn)收費站，新建單喇叭A型互通，形成雙喇叭互通轉(zhuǎn)換，改擴建示意圖見圖6。

圖6 互通改擴建方案二示意圖

新建單喇叭互通方案設(shè)計的主要影響因素為地形條件及現(xiàn)XX互通連接線的影響，總體互通位置及型式較為明確。A匝道下穿主線，拆除現(xiàn)收費站，同時將連接線改造為雙向四車道連接線。匝道設(shè)計速度40km/h。

（3）方案比選：新建互通對現(xiàn)XX互通交通運行不受影響，拆除收費站及改造連接線時需半幅施工，對東西高速無影響。

方案一全苜蓿葉互通的主要優(yōu)點是型式緊湊，美觀對稱，跨線橋少，為樞紐互通常見型式。缺點是該方案新增占地多，增加的工程量較大，同時環(huán)形匝道存在交織?；ネǜ脑焓┕ΜF(xiàn)有交通影響相對較大。

方案二雙喇叭互通的主要優(yōu)點是在原有單喇叭互通的基礎(chǔ)上，利用其連接線新建單喇叭互通，形成雙喇叭互通?？傮w新增占地少，節(jié)省工程投資。缺點是該方案為樞紐立交不常用型式，需進行仿真模擬實驗，檢驗其通行效率。方案一與方案二的比選分析見表1。

表1 兩種方案的對比分析

6 結(jié)束語

分析了互通立交改擴建設(shè)計的基本原則、常見的改擴建方式、全苜蓿葉和雙喇叭互通立交的適用條件，并以東西高速公路中的XX互通的改擴建工程為例，探討了互通改擴建方案的選擇問題，為今后互通的改擴建方案提供參考。