既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通方案設(shè)計(jì)分析
——以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復(fù)合式樞紐互通為例

■林聯(lián)泰

（福建省陸海工程科技有限公司，福州 350007）

樞紐互通作為高速公路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著高速公路之間交通流快速轉(zhuǎn)換的重要功能。 近年來，隨著交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的逐步實(shí)施，高速公路建設(shè)加速推進(jìn)，高速公路網(wǎng)絡(luò)由最初的縣縣通到目前的鄉(xiāng)鎮(zhèn)便捷通，以既有高速公路為骨架，路網(wǎng)層層加密，于既有高速公路上新增樞紐互通連接新增高速屢見不鮮。 本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復(fù)合式樞紐互通為工程實(shí)例，具體闡述既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通方案的設(shè)計(jì)過程，分析其選址及方案構(gòu)型的重難點(diǎn)，以期對類似項(xiàng)目具有借鑒意義。

1 項(xiàng)目概況

大田廣平至安溪官橋高速公路（以下簡稱“田安高速”）為福建省“十三五”高速公路網(wǎng)規(guī)劃“六縱十橫”中五橫支線，南北貫穿三明、泉州兩地市，為閩西南協(xié)作區(qū)內(nèi)重要的快速通道，其中三明段位于大田境內(nèi)，起點(diǎn)連接莆炎高速，終點(diǎn)連接泉南高速。

田安高速三明段路線全長約72.511 km（其中新建里程51.623 km，與泉南高速共線里程20.888 km），采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度100 km/h，路基寬度26 m，雙向四車道，見圖1。廣平復(fù)合式樞紐互通布設(shè)于大田縣廣平鎮(zhèn)，為田安高速起點(diǎn)，其作為莆炎高速與田安高速交通流快速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，同時(shí)兼顧服務(wù)型互通功能，方便廣平鎮(zhèn)及周邊車輛上下高速。

圖1 田安高速路線平面圖

2 樞紐互通選址

高速公路作為現(xiàn)代的交通設(shè)施，具有“快速、舒適、安全、高效、低耗”的特點(diǎn)，它對促進(jìn)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展起著重要的帶動(dòng)作用，它聯(lián)系重要城鎮(zhèn)，服從國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃布局。 確定互通式立體交叉位置時(shí)，應(yīng)綜合考慮公路網(wǎng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，并設(shè)在兩相交公路線形指標(biāo)良好，地形、地質(zhì)和環(huán)境條件有利的位置[1]。

在服從新增高速規(guī)劃走向前提下，為減少對高速運(yùn)營的影響并降低造價(jià)，既有高速公路上新增樞紐互通應(yīng)盡量減少對既有高速的改造，樞紐互通的選址更多受限于既有高速公路的線形條件及構(gòu)造物分布情況。 廣平樞紐互通選址既服從主線的規(guī)劃走向，同時(shí)充分分析莆炎高速大田段的線形條件及建設(shè)條件，從而確定互通位置。

2.1 主線功能定位分析

根據(jù)高速公路規(guī)劃，田安高速為大田縣的南北干線通道，在規(guī)劃走向變化不大的情況下，以盡可能服務(wù)大田鄉(xiāng)鎮(zhèn)為原則，助力鄉(xiāng)村振興。 因此，田安高速起點(diǎn)于大田縣境內(nèi)銜接莆炎高速較為合適，且節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)服從主線走廊，盡可能擴(kuò)大高速服務(wù)范圍，同時(shí)符合地方意愿及百姓期望。

2.2 莆炎高速線形條件分析

現(xiàn)行規(guī)范從運(yùn)行效能、安全要求出發(fā)，對交叉道路的線形條件，互通與互通、服務(wù)區(qū)及隧道間的間距提出了嚴(yán)格的控制指標(biāo)[1-3]。 因此，在廣平樞紐互通位置選址時(shí)，在服從規(guī)劃走向前提下，對大田境內(nèi)莆炎高速的線形條件進(jìn)行了分析并結(jié)合互通與隧道的間距控制，選取可能布設(shè)互通的位置。

2.2.1 平縱指標(biāo)

莆炎高速設(shè)計(jì)速度100 km/h， 路基寬度33.5 m，雙向六車道，大田段途經(jīng)文江、奇韜、廣平3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，路線里程約23.162 km，全線平曲線最小半徑為1 150 m，最大縱坡為3.9%（800 m/1 處）。經(jīng)分析全線除3.9%大坡段外，其余路段平縱指標(biāo)均滿足互通布設(shè)線形指標(biāo)要求。

2.2.2 隧道設(shè)置情況

大田縣自然地貌為“九山半水半分田”，地形條件復(fù)雜，為山嶺重丘區(qū)域，因此莆炎高速大田段橋隧比例高，為58.86%，全線共設(shè)置隧道8 063 m/9座。隧道設(shè)置情況見表1，平面分布情況見圖2。

表1 莆炎大田段隧道設(shè)置情況

圖2 莆炎高速現(xiàn)狀分析圖

JTG D20-2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]條文及說明指出，隧道出口與前方互通式立體交叉間的距離，應(yīng)滿足設(shè)置出口預(yù)告標(biāo)志的需要； 條件受限制時(shí)，隧道出口與前方互通式立體交叉出口起點(diǎn)的距離不應(yīng)小于1 000 m，地形等條件嚴(yán)格受限制時(shí)，宜滿足現(xiàn)行JTG/T D21-2014《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》[2]的相關(guān)規(guī)定，即不小于600 m（設(shè)計(jì)速度100 km/h，單向3 車道）。 因此，從控制隧道出口與前方互通出口間距的角度出發(fā)，莆炎高速大田段滿足樞紐互通布設(shè)條件的共有4 處，分別為南山頂隧道至巖峰隧道段、蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段、蜈蚣山隧道至際山隧道段、 樂善隧道至文筆山1 號隧道段。 其中3.9%大坡段位于蜈蚣山隧道至際山隧道段。

2.2.3 互通、停車區(qū)設(shè)置情況

莆炎高速大田段共設(shè)置互通2 座、停車區(qū)1處，分別為奇韜互通、廣平互通、廣平停車區(qū)。 其中奇韜互通布設(shè)于南山頂隧道至巖峰隧道段，廣平互通布設(shè)于蜈蚣山隧道至際山隧道段，廣平停車區(qū)布設(shè)于樂善隧道至文筆山1 號隧道段，具體見圖2。 另外，根據(jù)《福建省高速公路規(guī)劃（2016-2030 年）》，田安高速起點(diǎn)與莆炎高速銜接的節(jié)點(diǎn)位于蘇橋村，即蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段。

綜上所述，根據(jù)莆炎高速大田段主線平縱指標(biāo)及隧道布設(shè)情況，可布設(shè)樞紐互通的位置共計(jì)4處，結(jié)合隧道間路段長度及既有互通、停車區(qū)位置，分別為奇韜互通、蘇橋村、廣平互通、廣平停車區(qū)，具體情況見表2。

表2 樞紐互通主線情況

2.3 位置綜合比選

根據(jù)地形、地質(zhì)條件、礦區(qū)分布情況，結(jié)合田安高速路線走廊，從建設(shè)里程、運(yùn)營里程、居民出行及對沿線經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性、礦區(qū)影響、互通改造難度等方面對互通位置進(jìn)行綜合比選，見表3。其中奇韜互通位置作為B 線方案的起點(diǎn)，蘇橋村作為F 線方案的起點(diǎn)，廣平互通位置作為K 線方案的起點(diǎn)，廣平停車區(qū)位置作為G 線方案的起點(diǎn)，見圖3。

圖3 田安高速起點(diǎn)樞紐互通位置比選平面圖

表3 田安高速起點(diǎn)樞紐位置比選情況

綜上所述，既有廣平互通處地形平緩，改造為復(fù)合式樞紐互通難度小， 對應(yīng)主線新建里程適中，運(yùn)營里程較短，服務(wù)范圍廣，串聯(lián)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對礦區(qū)影響小，故確定改造廣平互通為復(fù)合式樞紐互通，連接莆炎高速與田安高速，同時(shí)服務(wù)于廣平鎮(zhèn)及周邊居民出行。

3 樞紐互通方案設(shè)計(jì)分析

互通式立交的方案設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)交通量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然地理?xiàng)l件，合理分配車流，保證交通安全，選擇合適的互通立交型式和適當(dāng)?shù)囊?guī)模，經(jīng)多方案比選確定滿足交通功能要求、與周圍地形地貌相匹配、適合現(xiàn)場情況、便于運(yùn)營管理并獲得最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)計(jì)方案。

3.1 功能定位

通過樞紐互通選址分析可知，廣平樞紐互通布設(shè)于蜈蚣山隧道至際山隧道之間， 除去3.9%大坡段外，僅有1.85 km 范圍可布設(shè)互通，需與既有莆炎高速廣平互通構(gòu)成復(fù)合式樞紐互通。 因此，本互通作為田安高速與莆炎高速交通快速轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，兼顧服務(wù)大田縣廣平鎮(zhèn)及周邊車輛上下高速公路。

3.2 主要控制因素

3.2.1 既有廣平互通

既有廣平互通為A 型單喇叭互通， 主線上跨，設(shè)置3 進(jìn)4 出收費(fèi)站，連接線與國道G534 線平交，見圖4。 既有廣平互通的利用率為復(fù)合式樞紐互通方案布設(shè)的重難點(diǎn)。

圖4 既有莆炎高速廣平互通

3.2.2 莆炎高速蜈蚣山隧道

蜈蚣山隧道出口與既有廣平互通A 匝道出口間凈距為615.048 m，略大于規(guī)范值600 m，互通改造空間受限。

3.3 交通量分析

由圖5 可知，本互通遠(yuǎn)景年總出入交通量36 960 輛/日，其中大田往返三明的交通量為18 720 輛/日，大田往返莆田的交通量為15 104 輛/日，大田往返廣平的交通量為3 136 輛/日。大田往返三明方向?yàn)橹饕煌鳌?/p>

圖5 廣平樞紐互通遠(yuǎn)景交通流量

3.4 方案設(shè)計(jì)思路

（1）以大田往返三明方向?yàn)橹髟训肋M(jìn)行方案構(gòu)形，保證主交通流線的連續(xù)性。 （2）盡可能利用既有廣平互通，不改移收費(fèi)站，出入地方公路的交通均通過收費(fèi)站。 （3）控制與東側(cè)莆田方向蜈蚣山隧道的間距，保證運(yùn)行安全。

3.5 互通方案比選

受限于莆炎高速主線線形條件及隧道設(shè)置情況，樞紐互通與既有一般互通距離過近無法設(shè)置集散車道，互通方案均采用匝道相連的方式構(gòu)成復(fù)合式立體交叉。 互通方案主交通流方向大田往返三明匝道均采用具較好線形指標(biāo)的直連式匝道上跨莆炎高速及既有匝道， 保證主交通流向的快速通行。另外， 完全利用既有廣平收費(fèi)站及落地主匝道，對A 型單喇叭互通局部改建。

3.5.1 方案1

在盡量利用現(xiàn)狀廣平互通，減小對莆炎高速影響的前提下，為使互通與蜈蚣山隧道凈距滿足規(guī)范要求，方案1 匝道集中布設(shè)于三明方向，遠(yuǎn)離莆田方向蜈蚣山隧道，莆田往大田次交通流于莆炎高速西北方向繞行，下穿現(xiàn)狀莆炎高速棟仁1# 大橋，改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間的凈距為600 m，滿足規(guī)范要求。方案1 共布置12 條匝道，完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道， 改建A匝道，廢棄C 匝道，見圖6。

圖6 方案1平面圖

3.5.2 方案2

方案2 匝道集中布設(shè)于莆田方向，莆田往大田次交通流向布設(shè)為內(nèi)轉(zhuǎn)彎半直連式匝道，下穿既有莆炎高速及D 匝道路基段。改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間凈距為345 m。 方案2 共布置11 條匝道， 完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道，廢棄A、C 兩條匝道，見圖7。

圖7 方案2 平面圖

3.5.3 兩個(gè)方案比選

廣平復(fù)合式樞紐互通方案比選見表4。

表4 廣平復(fù)合式樞紐互通方案比選

綜上所述，從既有互通利用率、對正在運(yùn)營高速的影響及與隧道間距離等方面出發(fā)，推薦采用方案1。 方案1 大田往廣平方向及莆田往大田方向于N 匝道交織， 交織情況見圖8， 交織段長度647 m，參照《公路通行能力手冊》計(jì)算后，交織段通行能力滿足要求。 同時(shí)可于較長的交織段范圍內(nèi)加強(qiáng)交安等措施，引導(dǎo)大田往廣平方向車輛，避免誤行掉頭。

圖8 方案1 N 匝道交織情況

4 結(jié)語

本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復(fù)合式樞紐互通為工程實(shí)例，系統(tǒng)闡述既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通方案設(shè)計(jì)過程，重點(diǎn)分析既有莆炎高速的線形條件及隧道分布對互通選址的制約， 以及利用既有互通改建為復(fù)合式樞紐互通的方案設(shè)計(jì)思路，以期對類似項(xiàng)目具有借鑒意義。

相較于兩條新建高速上設(shè)置樞紐互通，既有高速公路新增復(fù)合式樞紐互通的制約因素更多，互通方案研究過程中應(yīng)分清主次，抓住重點(diǎn)，理清思路。樞紐互通選址應(yīng)綜合國家及沿線路網(wǎng)現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃，服從主線走廊優(yōu)劣，選取自然條件有利的位置，避開不良地質(zhì)、礦區(qū)、地形陡峭區(qū)域，并從運(yùn)行安全要求出發(fā)綜合考慮既有高速的線形條件及隧道分布情況確定。 方案構(gòu)形應(yīng)結(jié)合樞紐互通功能定位，綜合安全、功能、環(huán)境、用地和成本等要素，平衡交通功能需求與既有工程利用率的關(guān)系，以期達(dá)到功能完備、經(jīng)濟(jì)合理。