復(fù)雜條件下城市快速路與高速公路立交方案研究

馬向南 殷 威

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

隨著汽車保有量增加，城市交通擁堵問題愈加嚴重，為緩解交通擁堵，建設(shè)城市快速路成為趨勢，城市快速路與高速公路交叉處應(yīng)建設(shè)樞紐型互通，錢城分析城市快速路兼高速公路建設(shè)復(fù)合式樞紐立交思路[1]。張?zhí)锾接懗鞘薪ㄔO(shè)區(qū)在高速公路等因素限制條件下，經(jīng)立交優(yōu)化四方案比選確定合適立交形式[2]。宋宇衡以機場高架快速路與高速公路互通節(jié)點改造方案為例，闡述利用現(xiàn)有高速公路資源改造提升，實現(xiàn)高速公路與快速路間“客貨分離”、“高快一體“的安全、高效的用途[3]。李巧珍等以廣州高速公路與城市道路銜接為例，剖析現(xiàn)有的問題，綜合考慮道路網(wǎng)車流分布和結(jié)構(gòu)形態(tài)，提出銜接優(yōu)化方案[4]。苑紅強分析了中心城區(qū)對外交通與高速公路銜接的關(guān)鍵問題，解決城市對外交通問題[5]。國內(nèi)設(shè)計師分享城市快速路與高速公路交叉建設(shè)立交的經(jīng)驗，可以給項目提供參考。

該項目是城市中心城區(qū)北部片區(qū)進入高速公路緩堵保暢的新通道，現(xiàn)在北部片區(qū)進入高速公路主要通道為項目西側(cè)城市主干路，交通承載量較大，嚴重擁堵，隨著出行和交通量大幅增長，導(dǎo)致城市內(nèi)部交通與對外交通重疊，西側(cè)互通式立交無法滿足需求。

根據(jù)城市綜合交通體系規(guī)劃及控制性詳細規(guī)劃，城市快速路與高速公路規(guī)劃為樞紐型全互通立交，“高快”結(jié)合，與規(guī)劃統(tǒng)一；改善區(qū)域交通重要節(jié)點，結(jié)合城市路網(wǎng)交通模型，分別對高速公路在城市快速路新增或不新增收費出入口兩種情況進行預(yù)測，結(jié)果表明，新增收費出入口可更好地適應(yīng)交通量變化。

1 條件及上位規(guī)劃

1.1 建設(shè)條件

市政道路A采用高架一跨跨越高速公路（高速公路橫斷面寬為35m，單幅車行道寬為15.25m，土路肩寬為0.75m，中央分隔帶寬為3m），主跨跨徑為50m，并分別跨越城市主干路B南北輔道后落地；在高速公路兩側(cè)布置城市主干路B南北輔道，城市主干路B輔道與高速公路間綠帶寬約50m，城市主干路B與市政道路A已建全苜蓿葉型立交，該項目距東側(cè)立交中心約2.5km，距西側(cè)立交中心約4.0km。非機動車及行人可通過距離市政道路A東側(cè)約70m的慢行系統(tǒng)天橋，跨越高速公路南北兩側(cè)，總寬約為12m，該慢行天橋采用兩跨跨越高速公路，跨徑均為25m。建設(shè)條件如圖1所示。

圖1 建設(shè)條件簡圖

1.2 上位規(guī)劃

1.2.1 用地規(guī)劃

城市快速路—高速公路立交節(jié)點規(guī)劃立交用地空間布置為星型狀，立交用地范圍與規(guī)劃城市快速路—高速公路立交用地范圍基本重合，該立交設(shè)置應(yīng)充分考慮與全苜蓿葉立交相互關(guān)系，立交周邊主要以居住、綠化及商業(yè)用地為主。

1.2.2 道路路網(wǎng)及控制性詳細規(guī)劃

根據(jù)城市綜合交通體系規(guī)劃，該市政道路A等級為城市快速路，是區(qū)域中遠距離、快速通過性交通的重要通道，在與高速公路交叉處規(guī)劃布置為樞紐型立交。根據(jù)《道路控制性詳細規(guī)劃》，在高速公路新增規(guī)劃出入口布置互通立交，該節(jié)點主要交通流向為南北方向直行，各方向轉(zhuǎn)向交通量相差不大，根據(jù)直行交通量規(guī)模，該立交直行方向車道數(shù)應(yīng)控制在雙向六車道，因此維持苜蓿葉立交形式不變，同時為滿足城市快速路與高速公路的銜接轉(zhuǎn)換需求，須在原立交基礎(chǔ)上增加城市快速路與高速公路的轉(zhuǎn)向匝道，為立交在結(jié)構(gòu)上不沖突，規(guī)劃建議可在原立交基礎(chǔ)上設(shè)置1個環(huán)形立交和4個右轉(zhuǎn)定向匝道，在高速公路兩側(cè)防護綠地中設(shè)置收費口。

1.3 功能定位

高速公路功能定位：該市重要環(huán)線高速公路，屏蔽過境交通，緩解城區(qū)交通壓力，與通往城市主城區(qū)的各條高等級公路形成互通立交，構(gòu)建立體公路網(wǎng)絡(luò)。

城市快速路功能定位：聯(lián)系高速公路兩側(cè)南北向快速通道；區(qū)域內(nèi)部與高速公路交通互相轉(zhuǎn)換的重要通道。

樞紐立交功能定位：城市快速路與高速公路交叉點；該市北部片區(qū)與高速公路直接聯(lián)系的快速轉(zhuǎn)換節(jié)點，按照相交道路等級，應(yīng)布置為樞紐全互通立交。

2 立交方案設(shè)計

2.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 主線城市快速路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

市政道路A跨越高速公路，因此在市政道路A兩側(cè)設(shè)置主線城市快速路，分兩幅跨越高速公路，單幅橋?qū)挾葹?3m（0.5m防撞護欄+0.5m路緣帶+2m×3.75m機動車道+3.5m+0.5m路緣帶+0.5m防撞護欄），主線城市快速路左、右幅主線速度設(shè)計為80km/h，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 主線城市快速路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一覽表

由于高速公路中央分隔帶寬僅為3m，若布設(shè)橋墩則會破壞原交通安全設(shè)施，橋墩施工會嚴重影響交通，因此建議一跨上跨高速公路通過。主線城市快速路橋墩布置與市政道路A跨高速公路橋墩位置一致，為使橋墩布置不過于凌亂，主線城市快速路橋主跨設(shè)置為50m，使主線城市快速路左幅跨線橋墩、市政道路A跨線橋墩和主線城市快速路右幅跨線橋橋墩對應(yīng)，能增加高速公路車輛行車視距，保障行車安全。

由于50m跨徑較大，如果采用等高梁，較高的梁高就會使結(jié)構(gòu)顯得笨重和壓抑，還會與相鄰跨的橋梁在交界墩處形成錯臺，嚴重影響橋梁美觀，因此，上部結(jié)構(gòu)選擇采用三跨變高度連續(xù)鋼箱梁，結(jié)構(gòu)輕盈，同時也能滿足橋下通行凈空要求。

2.1.2 匝道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該立交涉及市政道路及公路，按照城市道路設(shè)計規(guī)范設(shè)計，將城市匝道用于立交匝道部分；公路匝道用于出入收費站及與高速公路接線端，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

表2 匝道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一覽表

主線城市快速路左、右幅跨線橋墩，與現(xiàn)狀市政道路A跨線橋墩位置保持一致，在高速公路中央分隔帶范圍內(nèi)不立橋墩，立交匝道跨越高速公路采用鋼箱梁一跨上跨高速公路通過。

2.1.3 變速車道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細則》 （JTG/T D21—2014）10.2條及《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152—2010）5.5條，變速車道的規(guī)定見表3。

表3 變速車道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一覽表

2.2 立交選型方案比較

2.2.1 交通流向定性分析及交通量預(yù)測

該節(jié)點兩主線直行方向為最重要交通流向，轉(zhuǎn)向交通由城市內(nèi)部交通與高速公路的聯(lián)系組成，即城市快速路南側(cè)交通與高速公路轉(zhuǎn)換，隨著北部區(qū)域發(fā)展，北側(cè)與高速公路兩者聯(lián)系將愈發(fā)緊密。因此，該立交直行方向交通等級最高，南側(cè)與高速公路流向等級次之，北側(cè)與高速公路流量逐步增加，等級與南側(cè)基本一致。

高速公路直行交通量最大，城市快速路直行交通量較大，兩直行是最重要的交通流向，各轉(zhuǎn)向交通量基本相同。

2.2.2 立交方案一

為合理利用紅線空間，采用緊湊、對稱布置的4層半“渦輪型”互通式立交，左轉(zhuǎn)均采用迂回半定向匝道，如圖2所示，第一層：高速公路主線，第二層：城市快速路分幅主線，在第一層至第四層間布置各轉(zhuǎn)向匝道。

圖2 立交方案一線位簡圖

立交包括4條左轉(zhuǎn)和4條右轉(zhuǎn)匝道，考慮蓄車、拋錨等因素均采用雙車道，車行道凈寬為7.5m，匝道合流及匯入主線通過交通渠化按單車道匯入，利用“苜蓿葉型”立交作為地面交通轉(zhuǎn)換層，形成層次分明的“快接快，慢接慢”系統(tǒng)。

2.2.3 立交方案二

立交采用4層“雙環(huán)+半定向”組合全互通立交，如圖3所示，交通量最大的東—南、南—西采用半定向匝道，交通流量較小的北—東、西—北采用環(huán)形匝道，受立交層次限制，兩環(huán)形匝道因為須克服較大高差問題，所以導(dǎo)致匝道進出段長度僅為100m，有一定交織。第一層：高速公路主線；第二層：城市快速路分幅主線；第四層布置東—南、南—西匝道半定向匝道；其余匝道在第二層與第三層間。

圖3 立交方案二線位簡圖

立交包括4條左轉(zhuǎn)和4條右轉(zhuǎn)匝道，除北—東、西—北環(huán)形匝道布置為單車道外，考慮蓄車、拋錨等因素，其余匝道均采用雙車道，車行道凈寬為7.5m，當(dāng)匝道合流及匯入主線時，通過交通渠化按單車道匯入。利用“苜蓿葉型”立交作為地面交通轉(zhuǎn)換層，形成層次分明的“快接快，慢接慢”系統(tǒng)。

2.2.4 方案綜合比選

通過綜合對比兩個方案的立交綜合能力、交通功能、線性標(biāo)準(zhǔn)、立交層次、施工難度、景觀效果、環(huán)境影響、用地控制和工程造價，該項目推薦采用方案一渦輪型互通式立交方案。比選結(jié)果見表4。

表4 城市快速路-高速公路立交方案比選一覽表

2.3 收費站位置比選

參考收費站通常的布置類型，結(jié)合現(xiàn)有建設(shè)條件，該項目收費站考慮采用與高速公路平行布置式（4個收費島）及與城市快速路共線式（2個收費島）。

方案一：與高速公路平行布置式，如圖4所示，該方案利用高速公路與城市主干路B間的防護綠帶布置收費島，分離布置4座收費島，分別為兩座入口和兩座出口島。

圖4 布置方案一：與高速公路平行式

方案二：與城市快速路共線式，如圖5所示，利用城市快速路集約布置兩座收費島。

圖5 布置方案二：與城市快速路共線式

方案論證：城市快速路在高速公路以南規(guī)劃紅線寬為100m，在高速公路以北規(guī)劃紅線寬僅為60m，周邊地塊已受規(guī)劃控制或已開發(fā)，無拓展空間，單島布置寬度通常在80m～120m，紅線范圍內(nèi)難以滿足收費島布置需求，無空間布置城市快速路、地面輔道及人非等系統(tǒng)，將收費島布置在高速公路兩側(cè)綠地內(nèi)可解決高速公路與城市快速路間聯(lián)系，綜合對比兩個方案后推薦采用方案一，將收費站布置在高速公路兩側(cè)綠地內(nèi)。方案比選見表5。

表5 收費站位置方案比選一覽表

3 立交間凈距分析

3.1 與東側(cè)立交凈距分析

東側(cè)立交南側(cè)減速車道漸變段起點距市政道路A主線約1920m，北側(cè)加速車道漸變段終點距離市政道路A主線約1850m；根據(jù)實際設(shè)計匝道及布設(shè)收費站后，新建城市快速路—高速公路立交南側(cè)加速車道漸變段終點距離市政道路A約890m，北側(cè)減速車道漸變段起點距離市政道路A約820m。由此可知：東側(cè)立交與新建城市快速路—高速公路立交凈距均約為1030m，滿足主線設(shè)計速度120km/h，單向三車道凈距1000m的要求。

3.2 與西側(cè)立交凈距分析

西側(cè)立交南側(cè)加速車道漸變段終點距市政道路A約2000m，北側(cè)減速車道漸變段起點距市政道路A約2300m；根據(jù)實際設(shè)計及收費站布設(shè)后，新建城市快速路—高速公路立交南側(cè)加速車道漸變段終點距市政道路A約845m，新建城市快速路—高速公路立交北側(cè)減速車道漸變段起點距市政道路A約1090m。由此可知：西側(cè)立交與城市快速路—高速公路立交南側(cè)凈距約為1155m，西側(cè)立交與城市快速路—高速公路立交北側(cè)凈距約為1210m，滿足主線設(shè)計速度120km/h，單向三車道凈距1000m的要求。

4 結(jié)語

該立交是北部城區(qū)快速進出高速緩堵保暢的新通道，為城市經(jīng)濟發(fā)展提供重要交通保障。立交類型選用渦輪型互通式立交，能更好地適應(yīng)遠景預(yù)測交通量，選型合理。在城市主干路B與高速公路間綠帶內(nèi)布設(shè)收費站。城市快速路—高速公路立交距東側(cè)立交及西側(cè)立交凈距均滿足規(guī)范要求。