烏奎高速公路改擴(kuò)建奎屯西立交方案比選

阿布力孜·艾海提

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 項(xiàng)目概況及交通量預(yù)測(cè)

1.1 項(xiàng)目概況

烏奎高速公路位于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市、昌吉市、呼圖壁縣，位置介于東經(jīng)86°55′40.17″～87°29′42.23″，北緯43°48′00.81″～44°06′08.55″之間[2]。本次改擴(kuò)建段起點(diǎn)位于西山互通立交處，與烏魯木齊繞城高速公路(東線)終點(diǎn)相接，終點(diǎn)位于昌吉高新區(qū)西側(cè)(烏奎高速K3663+994.542)，路線長(zhǎng)度59.491 km。

奎屯西互通式立交為主線上跨被交路G217線的全苜蓿葉型，由4條右轉(zhuǎn)直連式匝道與4條環(huán)形匝道組成，交叉角度為85°。該互通交叉中心樁號(hào)為K3842+150，被交路為G217線，已升級(jí)改造為高速公路，路基寬25.5 m。互通區(qū)域內(nèi)包含1座跨線橋，為4～16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，交叉角度為85°。

(1)全苜蓿葉式互通主線與立交匝道交織段之間未設(shè)置輔助車道；

(2)G217線現(xiàn)升級(jí)改造為高速公路，現(xiàn)有立交不易達(dá)到全封閉收費(fèi)的目的；

(3)加減速車道長(zhǎng)度不滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的要求。

1.2 交通量預(yù)測(cè)

該互通各特征年轉(zhuǎn)向交通量如表1。由表中預(yù)測(cè)結(jié)果可知，互通主要交通流方向?yàn)榭死斠乐翞跆K方向，其次為烏魯木齊至克拉瑪依方向，第三交通量為奎屯南至烏蘇方向，最小轉(zhuǎn)向交通量為奎屯南至烏魯木齊方向。

1.3 技術(shù)指標(biāo)的選用

該互通改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中匝道設(shè)計(jì)速度采用40 km/h；匝道路基寬度單向單車道匝道采用9.00 m，單向雙車道匝道采用10.50 m。

表1 梧桐大泉互通特征年轉(zhuǎn)向交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 單位：pcu/d

圖1 奎屯西互通各特征年轉(zhuǎn)向交通量(單位：pcu/d)

2 改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)

(1)滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)年功能要求且預(yù)留未來發(fā)展空間

奎屯西互通改擴(kuò)建設(shè)計(jì)結(jié)合新的功能定位及通行需求等因素來進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，目前天山北坡各大城市正在實(shí)施跨越式高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，交通量增加較為迅猛，因此改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)需要充分考慮未來的發(fā)展空間以及功能要求。

(2)考慮施工期間交通通行順暢、安全

本項(xiàng)目互通式立體交叉主線等級(jí)為高速公路，在天山北坡經(jīng)濟(jì)帶交通網(wǎng)絡(luò)中具有較重要的交通服務(wù)功能。一旦奎屯西立交改建路段交通中斷，主線可能會(huì)產(chǎn)生大面積的交通癱瘓，這不僅造成社會(huì)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)涉及人身出行安全。因此，立交改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)需要充分考慮改擴(kuò)建方案的可行性，采用有利于現(xiàn)有交通的通行、運(yùn)行安全及施工安全的方案。

(3)充分利用原有工程和用地，注重環(huán)保

立體交叉作為大型交通基礎(chǔ)設(shè)施，改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)既有匝道的幾何構(gòu)造、服務(wù)水平、交通安全狀況及既有服務(wù)設(shè)施的服役現(xiàn)狀等因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在最大程度上對(duì)既有匝道及用地進(jìn)行充分利用，減少改擴(kuò)建的工程規(guī)模與棄渣。此外，重新設(shè)計(jì)部分也要充分考慮既有立交用地，注意與周邊環(huán)境的融合，減少對(duì)環(huán)境的破壞。

3 方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目以在滿足遠(yuǎn)景交通量和保持原有互通式立交形式的基礎(chǔ)上，結(jié)合規(guī)范要求，充分利用原有工程，結(jié)合具體項(xiàng)目的自身?xiàng)l件，因地制宜，靈活應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)，提出經(jīng)濟(jì)的可行方案，以節(jié)約工程投資，減少建設(shè)規(guī)模，減少新增占地。

3.1 方案一

通過未來交通量預(yù)測(cè)及通行能力的分析，通行能力滿足遠(yuǎn)景交通量增長(zhǎng)的需求，主交通流為烏蘇—克拉瑪依方向，設(shè)計(jì)末年(2038年)轉(zhuǎn)向交通量為7 165項(xiàng)pcu/d；次要流向?yàn)闉豸斈君R—克拉瑪依方向，設(shè)計(jì)末年(2038年)轉(zhuǎn)向交通量為5 714 pcu/d；奎屯南—烏魯木齊，烏蘇—奎屯南方向交通量較小，分別為3 143 pcu/d和3 369 pcu/d。

方案一將既有奎屯西互通原位改造為雙喇叭互通，布設(shè)于立交的東北象限，改擴(kuò)建后將進(jìn)行全封閉式收費(fèi)管理，設(shè)置一處匝道收費(fèi)站。主要交通流方向半直連匝道采用單向單車道出入口雙車道匝道路基寬度10.5 m，環(huán)形匝道和右轉(zhuǎn)匝道采用采用單向單車道匝道路基寬度為9.0 m，對(duì)向雙車道匝道路基寬度16.5 m。

3.2 方案二

方案二則將既有奎屯西互通原位改造為變形苜蓿葉型互通式立交，利用既有烏奎高速北側(cè)的環(huán)形匝道，烏奎高速南側(cè)的環(huán)形匝道廢除后新建兩條半直連匝道，立交范圍內(nèi)的右轉(zhuǎn)匝道與烏奎高速公路相接的位置局部調(diào)整線形后接入。通過被交線兩側(cè)增設(shè)一定長(zhǎng)度的的輔助車道，于輔助車道上設(shè)置4處收費(fèi)站，實(shí)現(xiàn)全封閉收費(fèi)的目的。半直連匝道和輔助車道設(shè)置為單向雙車道匝道，路基寬度為10.5 m；其余匝道均按單向單車道匝道設(shè)置，路基寬度為9.0 m。

3.3 方案三

此方案維持原全苜蓿葉型式不變，匝道與主線局部順接的改建方案。通過被交線兩側(cè)增設(shè)一定長(zhǎng)度的的輔助車道，于輔助車道上設(shè)置4處收費(fèi)站，實(shí)現(xiàn)全封閉收費(fèi)的目的。改擴(kuò)建匝道設(shè)置為單向單車道，匝道路基寬度9.0 m；輔助車道為單向雙車道，匝道路基寬度為10.5 m。

4 方案評(píng)價(jià)

互通式立體交叉方案指標(biāo)包括安全指標(biāo)、功能指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、用地指標(biāo)以及成本指標(biāo)，目前我國(guó)對(duì)互通式立體交叉方案的比較選擇，大多采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較法，在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較的同時(shí)，還考慮工程特點(diǎn)、建設(shè)條件，對(duì)比較方案的的適應(yīng)性以及繞行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出最終的推薦意見[3]。該工程中對(duì)改建方案的比選根據(jù)已建成的互通立交匝道現(xiàn)狀、交叉區(qū)域的地形地物條件、轉(zhuǎn)向交通流特性、路網(wǎng)布局、互通等級(jí)及功能等因素綜合考慮，對(duì)該互通擬定以下三個(gè)方案進(jìn)行比選。

圖2 互通式立體交叉評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

上述的方案一中的立交型式簡(jiǎn)潔，層次關(guān)系簡(jiǎn)單，設(shè)置一處匝道收費(fèi)站集中收費(fèi)，遠(yuǎn)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，但對(duì)既有立交的利用率較低，立交投資高，新增用地面積也大；方案二中立交為樞紐型立交，各個(gè)方向交通轉(zhuǎn)換較為快捷，立交環(huán)形匝道和右轉(zhuǎn)匝道均能利用既有匝道，改建工程全部在既有立交范圍內(nèi)完成，無新增用地。但該方案立交層次較高，投資高，且需設(shè)置4處匝道收費(fèi)站，遠(yuǎn)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高；方案三中立交型式對(duì)既有立交利用率高，投資相對(duì)較少，新增用地面積小，但需設(shè)置4座匝道收費(fèi)站，站點(diǎn)設(shè)置過于分散，管理不便，后期運(yùn)營(yíng)、維護(hù)費(fèi)用高。經(jīng)綜合比選，本次改擴(kuò)建工程推薦采用方案一的立交型式，即雙喇叭型互通式立交。

5 結(jié) 語(yǔ)

互通式立交應(yīng)在滿足功能、安全和環(huán)境保護(hù)要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮社會(huì)條件、交通條件、自然條件、用地和全壽命周期成本等因素[3]。在改擴(kuò)建中，應(yīng)充分考慮改擴(kuò)建工程的特性，互通式立體交叉的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于施工期的交通組織，互通方案的選擇應(yīng)有利于施工期間的保通設(shè)計(jì)。

互通的改建應(yīng)做好原址改建及移位新建的比較，原址改建的互通式立體交叉應(yīng)充分利用原有老路，減少新增用地，降低土方填筑數(shù)量，縮短施工工期，減少交通干擾。互通式立交應(yīng)布設(shè)在被交道路線形指標(biāo)良好、地形、地質(zhì)、環(huán)境條件、通視條件有利的位置，使線形流暢、交通流線清晰。對(duì)既有交叉改建時(shí)應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求、遠(yuǎn)期交通量增長(zhǎng)需求及收費(fèi)制式的要求。