濟(jì)寧市西外環(huán)安居互通立交工程設(shè)計(jì)

崔節(jié)雪

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)第七設(shè)計(jì)院有限公司 青島市 266300)

濟(jì)寧市主城區(qū)內(nèi)環(huán)高架快速路是由中心城區(qū)任城大道、寧安大道、濟(jì)寧大道、西外環(huán)四條快速路組成。安居互通立交(西外環(huán)-濟(jì)寧大道互通立交)位于濟(jì)寧城區(qū)的西南角，是西外環(huán)快速路與濟(jì)寧大道快速路進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，也是承擔(dān)任城、經(jīng)開區(qū)以及太白湖新區(qū)快速交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合交通流量預(yù)測(cè)分析，該節(jié)點(diǎn)采用樞紐互通式立交。

1 周邊建設(shè)條件

現(xiàn)狀西外環(huán)為國(guó)道105、濟(jì)寧大道為國(guó)道327，道路兩側(cè)建筑退界條件較好。節(jié)點(diǎn)東北象限有加油站一處；西南象限有零星民用建筑、物流廠房等，結(jié)合濟(jì)寧大道建設(shè)需搬遷，其他均無開發(fā)，無重要控制點(diǎn)。

本節(jié)點(diǎn)西北象限土地類型規(guī)劃為發(fā)展備用地，規(guī)劃年限內(nèi)無土地開發(fā)利用計(jì)劃；西南象限土地類型規(guī)劃為防護(hù)用地，東南象限為龍拱湖生態(tài)濕地；東北象限為商務(wù)用地。本節(jié)點(diǎn)東北象限靠近京杭路有一處地塊已出讓。

2 環(huán)線-射線轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)立交形態(tài)分析

現(xiàn)狀濟(jì)寧市中心城區(qū)道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)為“環(huán)+方格網(wǎng)”相結(jié)合的形態(tài)；在《濟(jì)寧市快速路網(wǎng)實(shí)施和修建性規(guī)劃》中為強(qiáng)化中心城區(qū)內(nèi)部交通保護(hù)，對(duì)射線功能進(jìn)行強(qiáng)弱區(qū)分，總體形成“一環(huán)九聯(lián)”的快速路網(wǎng)；根據(jù)節(jié)點(diǎn)交通流量分析，“Y”型互通立交特性明顯；同時(shí)為保證互通立交選型與快速路系統(tǒng)一致，本節(jié)點(diǎn)按照環(huán)向?yàn)榭焖俾分骶€，南北、東西向?yàn)樯渚€考慮互通立交形態(tài)。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，環(huán)線和射線設(shè)計(jì)有三種常見形式[1],詳見圖1～圖3。

圖1 環(huán)線整幅、射線分幅

圖2 環(huán)線分幅、射線整幅

圖3 環(huán)線、射線分幅

2.1 環(huán)線整幅的形式

環(huán)線方向作為主線保持整幅斷面形式，射線匝道采用分幅形式。環(huán)線主路均采用右側(cè)分流和右側(cè)合流的形式。該形式強(qiáng)調(diào)主線環(huán)線方向的交通功能，快速路系統(tǒng)通常以“環(huán)線”進(jìn)行命名，指向性較強(qiáng)；適用于射線方向道路交通功能相對(duì)較弱的情況。當(dāng)相交道路斜交角較大，環(huán)線較使用采用整幅斷面形式，立交占地不會(huì)過大。

2.2 環(huán)線分幅、射線整幅形式

與一般互通立交相同，相交道路直行方向(射線)作為立交主線，強(qiáng)調(diào)該節(jié)點(diǎn)的對(duì)外交通輻射功能。環(huán)線方向則采用等級(jí)較高的定向匝道的形式。該形式適用于環(huán)線功能較弱、流量較小、射線道路功能較強(qiáng)、流量較大的情況。另外，這種匝道布設(shè)形式對(duì)于以“環(huán)線”命名的快速路系統(tǒng)容易造成誤導(dǎo)，辨識(shí)性、導(dǎo)向性不強(qiáng)。

2.3 環(huán)線、射線均分幅的形式

環(huán)線與射線交通功能較為均衡，環(huán)線與直行方向分流或合流可采用主線分流或合流形式。采用環(huán)線、射線分幅形式有利于減少立交中的大跨徑橋梁。此種布置形式交通功能介于環(huán)線分幅、環(huán)線整幅之間。環(huán)線與射線間存在一個(gè)方向直行交通為射線方向，對(duì)以“環(huán)線”命名的快速路系統(tǒng)中，環(huán)線辨識(shí)度不高，導(dǎo)向性不強(qiáng)。

本工程規(guī)劃為快速環(huán)線、射線系統(tǒng)，推薦采用環(huán)線優(yōu)先整幅的形式，以滿足環(huán)線功能的需求。對(duì)射線方案交通量也較大的情況，設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用主路、主路岔路的形式，以滿足射線交通功能的需求。

3 交通流量預(yù)測(cè)

根據(jù)交通流量預(yù)測(cè)分析，該節(jié)點(diǎn)為十字型交叉，其中快速環(huán)線方向(即北向與東向的相互聯(lián)系)、東西直行(高新區(qū)-太白湖新區(qū)-嘉祥聯(lián)系)方向?yàn)橹髁飨?，“Y”型互通立交特征相對(duì)較明顯?？焖俾饭?jié)點(diǎn)承擔(dān)總交通量約11278pcu/h，東西、南北、東北、西北聯(lián)系轉(zhuǎn)換交通占總量的28.9%、8.5%、31.3%、15.2%。因西外環(huán)向南沿線經(jīng)過龍拱河生態(tài)公園、非建設(shè)用地眾多，向南主要聯(lián)系唐口和金鄉(xiāng)街道，開發(fā)量有限，故向南交通轉(zhuǎn)換的量較少。

立交環(huán)向主路、濟(jì)寧大道西延直行匝道設(shè)計(jì)車速為80km/h，西外環(huán)南延設(shè)計(jì)車速為60 km/h，根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，匝道雙車道設(shè)計(jì)通行能力為2600pcu/h，而該立交匝道最大交通量為1861pcu/h，飽和度為0.72，雙車道匝道規(guī)模能夠滿足高峰交通需求。

4 互通立交方案比選

4.1 方案一(迂回定向式全互通方案)

通過交通預(yù)測(cè)，濟(jì)寧大道東西向與環(huán)向均為主流向，方案一(圖4)采用全互通立交，建議本節(jié)點(diǎn)定為樞紐型立交。濟(jì)寧大道東西向與環(huán)向?qū)儆谥髀贩趾狭?，設(shè)計(jì)速度均為80km/h，東西向延伸線基本位于二層，西外環(huán)南延為連續(xù)流主干路，立交范圍內(nèi)往南設(shè)計(jì)速度為60km/h，基本位于三層，南到西左轉(zhuǎn)匝道、西到北左轉(zhuǎn)匝道、東到南左轉(zhuǎn)匝道基本位于第四層，為半定向匝道，西向南、南向東、北向西均為右轉(zhuǎn)定向匝道。匝道設(shè)計(jì)速度均能達(dá)到40km/h設(shè)計(jì)速度，速度較為統(tǒng)一。

圖4 安居互通立交平面布置(方案一)

濟(jì)寧大道延伸段與環(huán)線分合流處距安瀾路西出入口匝道距離較近，僅為722m左右，為滿足匝道出入口最小間距需設(shè)置輔助車道[3]，轉(zhuǎn)向交通通過輔助車道才能實(shí)現(xiàn)與濟(jì)寧大道主路的分合流。

立交西北、東南象限根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況以及立交形態(tài)盡量少占用地，立交布置較為緊湊。濟(jì)寧大道、西外環(huán)直行線形標(biāo)準(zhǔn)較高。

方案優(yōu)點(diǎn)：

(1)滿足樞紐型立交功能要求，為全互通方案，交通功能完善。

(2)立交外形美觀大方，形態(tài)合理、規(guī)模小，具有較好的立交形態(tài)，為濟(jì)寧提供多樣的立交模式，豐富城市形象。

(3)左轉(zhuǎn)方向均為半定向匝道，通行能力得到保證，轉(zhuǎn)向交通服務(wù)水平將得到提高。

(4)環(huán)線和濟(jì)寧大道西延伸按照主路80km/h標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮東北向快速環(huán)線功能，同時(shí)保證直行射線標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全互通，交通功能性強(qiáng)，滿足嘉祥與任城區(qū)、太白湖新區(qū)以及環(huán)線通行效率。

方案缺點(diǎn)：

(1)立交東側(cè)分合流點(diǎn)距離安瀾路出入口匝道分合流點(diǎn)較近(722m)。

(2)立交西南和東北象限占地較大，總占地較大約為262.1畝，造價(jià)高。

(3)需拆除中石油加油站和物流廠房等。

4.2 立交方案二(苜蓿葉+定向匝道部分互通立交)

方案二(圖5)的主要特點(diǎn)為：

(1)立交為部分互通，根據(jù)交通量預(yù)測(cè)南向西交通量較小，不設(shè)置專用轉(zhuǎn)向匝道，可通過地面輔路石佛路與嘉祥方向以及高速收費(fèi)口進(jìn)行溝通。

(2)立交總層數(shù)調(diào)整為三層，相對(duì)較為簡(jiǎn)單。

(3)西向北、東向南方向?yàn)榄h(huán)形匝道，立交占地面積(占地261.5畝)與方案一相同。

(4)匝道設(shè)計(jì)速度最高可達(dá)到50km/h(右轉(zhuǎn)定向匝道)，環(huán)形匝道設(shè)計(jì)速度為35km/h。

圖5 安居互通立交平面布置(方案二)

鑒于濟(jì)寧大道西延匝道設(shè)于安康南路東側(cè)，西外環(huán)南延往西方向交通需通過安康南路出入口聯(lián)絡(luò)，增加了繞行。西外環(huán)南延為連續(xù)流主干路，且該區(qū)域規(guī)劃為防護(hù)綠地，兩側(cè)規(guī)劃路網(wǎng)較少，可通過石佛路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，通行能力高，充分利用路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通功能。

方案優(yōu)點(diǎn)：

(1)根據(jù)交通量預(yù)測(cè)減少部分交通量較小的匝道，交通功能更合理。

(2)立交層數(shù)較少，為三層，實(shí)施難度大大降低。

(3)匝道標(biāo)準(zhǔn)較高，除環(huán)形匝道其他匝道均能達(dá)到設(shè)計(jì)速度50km/h。

(4)立交造價(jià)較低，由于匝道采用環(huán)形匝道，路中匝道大幅減少，輔路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較方案一有較大提高。

方案缺點(diǎn)：

(1)缺少南向西方向左轉(zhuǎn)匝道，不滿足樞紐型立交的功能定位。

(2)東向南、西向北采用環(huán)形匝道，設(shè)計(jì)速度較低僅為35km/h，按照交通預(yù)測(cè)，交通量較大(最高806pcu/h)，存在通行能力不足問題。

(3)立交外形美觀性略差，且形態(tài)不夠緊湊。

(4)仍需拆除中石油加油站和物流廠房等。

4.3 立交方案三(苜蓿葉+定向匝道部分互通立交)

考慮西外環(huán)南延為連續(xù)流主干路，主路采用立體分離，且濟(jì)寧大道西延伸和環(huán)線為主流方向，呈現(xiàn)明顯的Y型特征。任城區(qū)和經(jīng)開區(qū)與嘉祥以及濟(jì)徐高速收費(fèi)口聯(lián)絡(luò)需求較大，設(shè)北向西和西向北方向的匝道進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換，由于其他方向交通量比較少，通過地面輔路和西外環(huán)出入口匝道以及安瀾路出入口匝道出入快速路。在西外環(huán)西側(cè)新增設(shè)一對(duì)出入口匝道，方便經(jīng)開區(qū)西外環(huán)濟(jì)寧大道周邊區(qū)域與嘉祥和濟(jì)徐高速收費(fèi)口聯(lián)系，出入口設(shè)置較為合理。右轉(zhuǎn)匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h，環(huán)形左轉(zhuǎn)匝道設(shè)計(jì)速度為35km/h。方案三見圖6。

圖6 立交方案三總體布置圖

方案優(yōu)點(diǎn)：

(1)根據(jù)交通量預(yù)測(cè)環(huán)線和延伸線的立體分離，保留必要方向的匝道，交通功能進(jìn)行了深度優(yōu)化。

(2)立交層數(shù)最少，僅為兩層，實(shí)施難度低。

(3)立交占地最少，僅為200畝，造價(jià)最低，約為7.17億元(含主路部分)。

(4)匝道僅留兩條，輔路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為三個(gè)方案中最高。

(5)無需拆除中石油加油站和物流廠房，拆遷面積最少。

方案缺點(diǎn)：

(1)部分轉(zhuǎn)向非連續(xù)流，交通適應(yīng)性弱，交叉口容易形成交通瓶頸。

(2)西向北采用環(huán)形匝道，設(shè)計(jì)速度低，而按照交通預(yù)測(cè)，交通量較大(806pcu/h)，基本達(dá)到飽和。

(3)匝道對(duì)遠(yuǎn)期濟(jì)寧大道以南用地開發(fā)支撐不足。

本節(jié)點(diǎn)考慮綜合交通功能、工程經(jīng)濟(jì)性以及景觀，同時(shí)考慮中心城區(qū)向南發(fā)展的需求，為適應(yīng)遠(yuǎn)期交通發(fā)展的不確定性，推薦方案一全互通立交方案。

4.4 互通立交設(shè)計(jì)

濟(jì)寧大道、西外環(huán)快速路主路橋梁標(biāo)準(zhǔn)段采用雙向六車道規(guī)模，設(shè)計(jì)速度為80km/h，橋梁全寬25.6m；所有匝道采用單向兩車道規(guī)模，東西向主路設(shè)計(jì)速度為80km/h，南北向匝道設(shè)計(jì)速度為60km/h，橋梁全寬為9.75m；其余轉(zhuǎn)向匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h，橋梁全寬為8.75m。因互通立交東側(cè)設(shè)置1對(duì)平行匝道服務(wù)安瀾路，匝道鼻端距離互通立交內(nèi)東西向直行交通僅約722m左右。采用雙向8車道來緩解匝道進(jìn)出、交織對(duì)環(huán)線主路的影響。

西外環(huán)向南互通立交匝道接坡段，根據(jù)交通流量預(yù)測(cè)，接坡段主路流量約為1065～1700puc/h(單向)，單向2車道即可滿足交通需求[4]。但考慮規(guī)劃調(diào)整、遠(yuǎn)期交通需求增加適應(yīng)性，以及百年工程適度超前的原則，接坡段設(shè)置為雙向6車道，與既有道路順接在地面段過渡。

5 結(jié)語(yǔ)

安居互通立交是濟(jì)寧市快速路網(wǎng)系統(tǒng)的重要節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)中通過對(duì)交通規(guī)劃研究、交通流量分析、建設(shè)條件考量，同時(shí)考慮工程造價(jià)、方案可實(shí)施性、互通立交與遠(yuǎn)期城市發(fā)展適應(yīng)性，最終確定較為合理的互通立交方案，為快速路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供了保障。

目前，該互通立交已隨濟(jì)寧市內(nèi)環(huán)高架快速路建成通車投入使用，較好地承擔(dān)了快-快交通轉(zhuǎn)換的角色，現(xiàn)已成為濟(jì)寧市又一標(biāo)志性工程。