廣陵樞紐互通改擴(kuò)建方案研究

曹文濤, 胡皓

(1.江蘇交通控股有限公司, 江蘇 南京 210019; 2.華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司, 江蘇 南京 210014)

江蘇泰州廣陵樞紐銜接G2京滬高速、G40滬陜高速和G1515鹽靖高速公路，是實(shí)現(xiàn)3條高速公路交通轉(zhuǎn)換、發(fā)揮沿線過(guò)江通道功能的重要節(jié)點(diǎn)(圖1)，3條高速公路先后建設(shè)和接入，形成了現(xiàn)狀復(fù)雜的“K”字樞紐。隨著交通量的持續(xù)增長(zhǎng)和規(guī)劃[1-2]相繼落地，區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)入了重構(gòu)期，樞紐銜接的高速公路均已完成擴(kuò)容改造或開(kāi)展改擴(kuò)建的前期研究工作，因此，廣陵樞紐的改建方案研究也應(yīng)適時(shí)開(kāi)展。廣陵樞紐功能定位高，交通流量大，形式復(fù)雜，各控制因素相互影響和制約，改擴(kuò)建方案選擇難度大，該文結(jié)合區(qū)域路網(wǎng)，綜合考慮樞紐功能、工程經(jīng)濟(jì)和保通方案等因素，對(duì)廣陵樞紐的改擴(kuò)建方案展開(kāi)研究。

圖1 廣陵樞紐互通位置示意圖

1 廣陵樞紐現(xiàn)狀

現(xiàn)狀廣陵樞紐為半直連組合型樞紐互通[3](圖2)，樞紐范圍內(nèi)，G2京滬高速為主線，采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度34.5 m，設(shè)計(jì)速度120 km/h；G1515鹽靖高速、G40滬陜高速公路均采用單向雙車道的匝道標(biāo)準(zhǔn)與主線銜接，設(shè)計(jì)速度80 km/h。

圖2 廣陵樞紐互通現(xiàn)狀示意圖

在樞紐范圍以外，根據(jù)路網(wǎng)中各道路采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)歷史，可分為4個(gè)路段，分別是G2京滬高速江都至廣陵段(路段Ⅰ)，G2京滬高速?gòu)V陵至靖江段(路段Ⅲ)，G40滬陜高速平潮至廣陵段(路段Ⅴ)和G1515鹽靖高速(路段Ⅳ)，4個(gè)路段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[4]見(jiàn)表1。

表1 銜接高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

樞紐附近有廣陵互通和廣陵服務(wù)區(qū)兩座大型工點(diǎn)，其中廣陵互通(設(shè)于G40滬陜高速公路平潮至廣陵段)為A形單喇叭互通，位于樞紐東側(cè)約1.5 km處，與廣陵樞紐凈距不滿足規(guī)范要求，因此在G40滬陜高速公路平潮至廣陵段擴(kuò)建工程的施工圖設(shè)計(jì)[5]中，將廣陵互通向東側(cè)移動(dòng)約1.1 km，進(jìn)行移位新建；廣陵服務(wù)區(qū)(設(shè)于G2京滬高速公路)位于廣陵樞紐南側(cè)約2.1 km處，與樞紐的最小凈距僅有551 m，凈距不滿足規(guī)范要求，在此次廣陵樞紐擴(kuò)建方案中需要考慮一并解決。

2 交通量預(yù)測(cè)

廣陵樞紐交通量方法采用“四階段法”，遠(yuǎn)景年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。廣陵樞紐平均日交通總量高達(dá)226 809 pcu/d，京滬高速公路的平均日交通量為77 729 pcu/d，滬陜高速公路平均日交通量為41 549 pcu/d，鹽靖高速公路平均日交通量為64 894 pcu/d，鹽城往返南通方向?yàn)橹饕D(zhuǎn)向交通流向。

圖3 廣陵樞紐交通量分布圖(單位：pcu/d)

3 廣陵樞紐適應(yīng)性分析

3.1 樞紐功能適應(yīng)性分析

G2京滬、G40滬陜、G1515鹽靖高速是國(guó)家高速公路網(wǎng)的重要組成部分，也是組成江蘇省高速公路大通道骨架的重要支撐；對(duì)保障國(guó)家級(jí)高速通道的暢通，實(shí)施長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略、促進(jìn)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。廣陵樞紐作為江蘇省高速路網(wǎng)南北通道銜接的交叉節(jié)點(diǎn)，地理位置十分重要，然而樞紐范圍內(nèi)G40滬陜、G1515鹽靖高速公路主線僅采用80 km/h的匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致主通道功能不連續(xù)，無(wú)法發(fā)揮廣陵樞紐的功能，并且在交通量快速增長(zhǎng)的背景下，遠(yuǎn)景年僅可滿足匝道的四級(jí)服務(wù)水平，將形成“瓶頸路段”，嚴(yán)重影響主通道的暢通。

3.2 樞紐交通適應(yīng)性分析

結(jié)合交通量預(yù)測(cè)成果(圖4)，對(duì)廣陵樞紐主線和匝道基本路段、分合流的連接部進(jìn)行服務(wù)水平計(jì)算和通行能力分析[6]，結(jié)論如下：H匝道單向設(shè)計(jì)交通量大于400 pcu/h，且匝道長(zhǎng)度大于350 m，現(xiàn)狀采用單車道斷面不滿足規(guī)范要求；D、G匝道連接部、環(huán)形匝道E在遠(yuǎn)景年不滿足通行能力需求[7]。

圖4 廣陵樞紐交通適應(yīng)性分析結(jié)論示意圖

3.3 樞紐行車安全分析

(1) 出口行車方向與目標(biāo)地理位置不一致

現(xiàn)狀樞紐G2京滬與G40滬陜高速的連接部，采用以京滬高速作為主線、滬陜高速作為匝道的出入口方式，往南通方向的車輛需先右轉(zhuǎn)往南通過(guò)出口后，再折向東直行，這與南通的地理位置 (行車的直行方向)不符，在已設(shè)置減速標(biāo)線、提前出口預(yù)告等措施的情況下，駕駛?cè)藛T仍會(huì)出現(xiàn)誤判而錯(cuò)過(guò)出口的情況，存在一定安全隱患。

(2) 樞紐與服務(wù)區(qū)的間距問(wèn)題

現(xiàn)狀樞紐與服務(wù)區(qū)間距較近，凈距不滿足JTG D20—2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中相鄰設(shè)施間最小距離的要求，且未設(shè)置貫通的輔助車道，車輛交織段對(duì)通行能力影響較大，易出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。

4 樞紐改擴(kuò)建設(shè)計(jì)原則

(1) 從充分認(rèn)識(shí)廣陵樞紐功能定位，滿足交通轉(zhuǎn)換需求的角度，提出樞紐改造方案[8]。

(2) 樞紐改造應(yīng)堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向[9]，方案制定應(yīng)消除現(xiàn)狀樞紐存在的問(wèn)題，對(duì)通行能力不足的匝道及出入口進(jìn)行優(yōu)化改造，對(duì)凈距不滿足要求的段落采取改造措施，提高安全性及舒適性。

(3) 樞紐改擴(kuò)建是既有工程改造，應(yīng)最大程度利用原有工程和減少新增用地。

(4) 樞紐附近有大型構(gòu)造物，改造方案應(yīng)保證各自使用功能，并盡量減少對(duì)鄰近工點(diǎn)的影響[10-11]。

(5) 此處樞紐是3個(gè)通道的重要交叉節(jié)點(diǎn)，實(shí)施期間的保通非常重要，分析施工期間交通組織，確保方案可行性。

5 樞紐改擴(kuò)建方案

5.1 方案設(shè)計(jì)

基于以上各節(jié)的論證分析，從進(jìn)一步發(fā)揮廣陵樞紐功能出發(fā)，針對(duì)樞紐的不適應(yīng)問(wèn)題，貫徹靈活的指導(dǎo)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，擬定了多個(gè)改擴(kuò)建方案，從其中選擇5個(gè)有價(jià)值的方案，做進(jìn)一步探討。

(1) 方案1

采用原位改建方案(圖5)，提升樞紐內(nèi)G40滬陜高速和G1515鹽靖高速的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將原A、B、D、G單向雙車道匝道，按照設(shè)計(jì)速度120 km/h、單向三車道的高速公路分離式路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)改建。以京滬為主通道，京滬與滬陜、京滬與鹽靖的連接部均采用主線分、合流方式，京滬高速和滬陜高速的分流由匝道右出改為主線左側(cè)直接分流。在服務(wù)區(qū)無(wú)法移位的情況下，為解決與服務(wù)區(qū)凈距不足的問(wèn)題，將G2京滬主線改造成分離式路基，滬京方向原位利用，京滬方向拆除新建R線，與鹽靖D線合流后設(shè)置貫通的輔助車道。E匝道由環(huán)形匝道改為外轉(zhuǎn)彎式雙車道的半直連匝道，其他匝道需結(jié)合調(diào)整后的主線進(jìn)行重建。改造完成后，樞紐與廣陵互通、廣陵服務(wù)區(qū)出入口間距均可滿足規(guī)范的要求。

圖5 廣陵樞紐改擴(kuò)建方案1平面圖

優(yōu)點(diǎn)：樞紐范圍內(nèi)各通道主線技術(shù)指標(biāo)高且連續(xù)，主交通流向清晰，服務(wù)水平高，遠(yuǎn)期京滬、鹽靖、滬陜主線均能滿足三級(jí)以上服務(wù)水平；樞紐整體布局緊湊，新增占地、拆遷少；加大了樞紐與服務(wù)區(qū)間距，并設(shè)置貫通的輔助車道，運(yùn)營(yíng)期交通組織簡(jiǎn)單，安全性高。缺點(diǎn)：原樞紐拆除重建，廢棄工程較多；改造方案與現(xiàn)狀樞紐重疊較多，實(shí)施過(guò)程中保通方案復(fù)雜。

(2) 方案2

采用移位新建方案(圖6)，結(jié)合現(xiàn)狀樞紐匝道基本無(wú)法利用的情況，從提高鹽靖、滬陜通道技術(shù)指標(biāo)出發(fā)，將樞紐的主體往東側(cè)移動(dòng)，與現(xiàn)狀樞紐拉開(kāi)，扭正鹽靖、滬陜高速的交叉角度，重建正十字樞紐。在樞紐范圍內(nèi)，滬陜、鹽靖按照設(shè)計(jì)速度120 km/h雙向六車道高速公路分離式路基標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，京滬與滬陜的連接部處理與方案1相同；鹽靖高速的線形更為順直，向南連續(xù)跨越滬陜高速和京滬高速后，因與服務(wù)區(qū)距離較近，故選擇與京滬高速分離并行，跨越服務(wù)區(qū)貫穿匝道后再與京滬高速合流；京滬、鹽靖分別設(shè)置服務(wù)區(qū)出入匝道，與服務(wù)區(qū)貫穿車道進(jìn)行溝通，避免主線分合流與服務(wù)區(qū)出入的交織。改造完成后，廣陵樞紐與移位新建的廣陵互通凈距不足，需設(shè)置輔助車道。

圖6 廣陵樞紐改擴(kuò)建方案2平面圖

優(yōu)點(diǎn)：樞紐內(nèi)鹽靖高速指標(biāo)較高；移位改擴(kuò)建方案避開(kāi)現(xiàn)狀樞紐，施工期間對(duì)樞紐運(yùn)行影響較??；京滬、鹽靖主線在服務(wù)區(qū)之前采用分離式斷面，縮短了京滬改造為分離式路基的長(zhǎng)度，避免了主線分合流與服務(wù)區(qū)出入的交織，提高了京滬、鹽靖的通行能力，遠(yuǎn)期京滬、鹽靖、滬陜主線均能滿足三級(jí)以上服務(wù)水平，京滬、鹽靖采用分離式路基避免交織，有利于提高樞紐至服務(wù)區(qū)路段行車安全性。缺點(diǎn)：工程規(guī)模大，新增占地多，廢棄工程多；廣陵服務(wù)區(qū)的出口需進(jìn)行方向識(shí)別，易造成擁堵；移位后樞紐與廣陵互通凈距不足，需設(shè)置輔助車道。

(3) 方案3

方案3(圖7)在結(jié)合前述兩個(gè)方案的基礎(chǔ)上提出，僅將鹽靖主線拉開(kāi)，樞紐主體仍進(jìn)行原位改建。在樞紐范圍內(nèi)，以京滬為主通道，滬陜、鹽靖主線按照設(shè)計(jì)速度120 km/h雙向六車道高速公路分離式路基標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造；在現(xiàn)狀樞紐東側(cè)，將鹽靖主線拉出跨越樞紐后與京滬高速并行；對(duì)服務(wù)區(qū)的處理思路同方案2，在京滬、鹽靖上分別設(shè)置服務(wù)區(qū)出入匝道，避免主線分合流與服務(wù)區(qū)出入的交織。改造完成后，樞紐與廣陵互通的凈距滿足規(guī)范要求。

圖7 廣陵樞紐改擴(kuò)建方案3平面圖

優(yōu)點(diǎn)：將交通大的鹽靖主線進(jìn)行局部改線，減小了施工對(duì)現(xiàn)狀樞紐運(yùn)營(yíng)的影響；樞紐主體布置在原位，新增用地較方案2少；樞紐與廣陵互通凈距大，對(duì)廣陵互通影響較小，與方案2一致，遠(yuǎn)期京滬、鹽靖、滬陜主線均能滿足三級(jí)以上服務(wù)水平，京滬、鹽靖采用分離式路基避免交織，有利于提高樞紐至服務(wù)區(qū)路段行車安全性。缺點(diǎn)：鹽靖與京滬的主線并行路段長(zhǎng)，工程規(guī)模較大；廣陵服務(wù)區(qū)的出口需進(jìn)行方向識(shí)別，易造成擁堵。

(4) 方案4

方案4(圖8)在方案1的基礎(chǔ)上提出，廣陵樞紐是復(fù)雜的多肢樞紐，內(nèi)部出入口較多，駕駛?cè)藛T由于判斷擇道進(jìn)行降速，在滿足通道功能前提下，應(yīng)適當(dāng)降低設(shè)計(jì)速度，合理控制工程規(guī)模。樞紐范圍內(nèi)各高速公路均按主線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度采用降一檔處理，京滬主通道采用設(shè)計(jì)速度100 km/h進(jìn)行改造，原A、B、D、G匝道按照設(shè)計(jì)速度100 km/h單向三車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，其他的處理方式與方案1類似。

圖8 廣陵樞紐改擴(kuò)建方案4平面圖

優(yōu)點(diǎn)：樞紐范圍內(nèi)各通道主線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適中，遠(yuǎn)期京滬、鹽靖、滬陜主線也能滿足三級(jí)服務(wù)水平，并且樞紐內(nèi)主線適當(dāng)降低運(yùn)行速度，也有利于提高出入口的行車安全性，同時(shí)樞紐形式緊湊，工程規(guī)模、新增用地較方案1小。缺點(diǎn)：主線設(shè)計(jì)指標(biāo)較方案1低；原樞紐拆除重建，廢棄工程較多；改造方案與現(xiàn)狀樞紐重疊較多，實(shí)施過(guò)程中保通方案較為復(fù)雜。

(4) 方案5

方案5(圖9)在方案1的基礎(chǔ)上提出，在滿足通道功能前提下，盡量利用現(xiàn)狀匝道，減少?gòu)U棄工程。樞紐范圍內(nèi)各高速公路均按主線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度采用降兩檔處理，京滬主通道采用設(shè)計(jì)速度80 km/h進(jìn)行改造，滬陜、鹽靖按主線80 km/h雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，其他的處理方式與方案1類似。改造完成后，滬陜、鹽靖主線服務(wù)水平由四級(jí)下限可提升至三級(jí)。

圖9 廣陵樞紐改擴(kuò)建方案5平面圖

優(yōu)點(diǎn)：樞紐形式更緊湊，工程規(guī)模、新增用地更小，并且C、L、M匝道可以部分利用。缺點(diǎn)：樞紐范圍內(nèi)主線設(shè)計(jì)指標(biāo)低，與一般段落銜接需進(jìn)行分段降速，使得整體路網(wǎng)上的通行能力和服務(wù)水平相對(duì)較弱；原樞紐拆除量仍然較大，廢棄工程較多；改造方案與現(xiàn)狀樞紐重疊較多，實(shí)施過(guò)程中保通方案較復(fù)雜。

5.2 方案比選

5個(gè)方案的比選見(jiàn)表2。

表2 廣陵樞紐互通改擴(kuò)建方案比較

5個(gè)方案均能滿足廣陵樞紐互通的交通轉(zhuǎn)換功能，解決現(xiàn)狀樞紐存在的問(wèn)題。方案2和方案3為了實(shí)現(xiàn)保通方案簡(jiǎn)單的目標(biāo)，對(duì)鹽靖的線位做了較大調(diào)整，工程規(guī)模和新增用地都增加較多，故對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行了舍棄；在樞紐原位改建的“高中低”3個(gè)方案中，綜合考慮造價(jià)、行車安全以及與服務(wù)區(qū)之間交織距離等因素，推薦采用100 km/h設(shè)計(jì)速度的方案4。

6 保通方案

廣陵樞紐是路網(wǎng)中重要通道的轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，交通量較大，改擴(kuò)建施工保通是樞紐方案可行的重要前提。針對(duì)擬推薦方案，進(jìn)行施工期間的交通組織方案設(shè)計(jì)，在結(jié)合路網(wǎng)分流的情況下，通過(guò)分階段施工、設(shè)置臨時(shí)保通道路等措施，保障交通正常通行(圖10)。

圖10 廣陵樞紐改擴(kuò)建保通道路示意圖

第1階段：按推薦方案拼寬4個(gè)方向高速，同時(shí)實(shí)施不影響現(xiàn)狀樞紐的H匝道，新建H匝道投入運(yùn)營(yíng)后，拆除現(xiàn)狀H匝道，形成工作面后新建F匝道環(huán)形部和滬陜南側(cè)的新G線。

第2階段：在現(xiàn)狀M匝道外側(cè)建設(shè)保通道路BM，新建鹽靖的右幅保通道路BD，BD在滬陜高速北側(cè)接入現(xiàn)狀C匝道，在BD上分流出保通道路BE和BL，其中BL順接現(xiàn)狀L匝道， BE通過(guò)便橋跨過(guò)滬陜高速，接入現(xiàn)狀E匝道的環(huán)形部。封閉鹽靖的左半幅，建設(shè)新G線的剩余部分和新的M匝道。

第3階段：利用新建的新G線、M匝道和F匝道保通原匝道，利用BD、BL、BE保通鹽靖3個(gè)方向交通，拆除現(xiàn)狀D、G匝道和保通道路BM，新建鹽靖D線、C匝道、E匝道和L匝道，完成后拆除現(xiàn)狀E匝道、C匝道及保通道路BD、BL、BE。

第4階段：將現(xiàn)狀B匝道拼寬改造成滬陜B線，并對(duì)不受影響的京滬R線和滬陜A線部分進(jìn)行施工，在現(xiàn)狀A(yù)匝道的外側(cè)修建保通道路BA，利用BA實(shí)現(xiàn)南京至南通方向的保通，將A匝道剩余部分改造成A線，完成拆除現(xiàn)狀A(yù)匝道及保通道路BA，然后新建剩余的京滬R線，在滬陜A線右側(cè)進(jìn)行接入。

7 結(jié)語(yǔ)

闡述了廣陵樞紐互通的現(xiàn)狀和改擴(kuò)建的必要性，采用“四階段法”進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)，并對(duì)現(xiàn)狀樞紐的適應(yīng)性進(jìn)行了分析。從工程的實(shí)際出發(fā)，制定改擴(kuò)建設(shè)計(jì)原則，綜合考慮樞紐的功能定位、通行能力及服務(wù)水平、交通組織方案及運(yùn)行安全分析、既有工程利用和銜接路網(wǎng)及鄰近設(shè)施的影響多個(gè)因素，布設(shè)了原位改建和移位新建5個(gè)方案，經(jīng)比選后推薦路網(wǎng)功能完善、設(shè)計(jì)指標(biāo)和工程規(guī)模適中的原位改建方案。

隨著社會(huì)的發(fā)展、路網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整和交通量的快速增長(zhǎng)，早期建設(shè)的高速公路之間交通轉(zhuǎn)換的樞紐互通，往往會(huì)出現(xiàn)功能調(diào)整、交通量不適應(yīng)等問(wèn)題，需進(jìn)行改擴(kuò)建，廣陵樞紐改擴(kuò)建方案研究作為典型案例，可為復(fù)雜樞紐互通的改擴(kuò)建工程提供參考。