黃 睿

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院)

立體交叉是高速公路必不可少的組成部分，隨著高速公路迅速發(fā)展和路網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，樞紐式互通立交在交通轉(zhuǎn)換功能中扮演越來越重要的角色，為道路交通提供安全、順暢的運(yùn)行條件。

1 工程概況

山西省西縱高速公路右玉至平魯段，是《山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中“3 縱11 橫11 環(huán)”高速公路網(wǎng)西縱主干線的重要組成部分。項(xiàng)目北接大呼高速公路，向北可延伸至內(nèi)蒙及西北地區(qū)，向東可延伸至大同、東北地區(qū)及京津唐地區(qū);南接朔州西南環(huán)高速公路，向南可延伸至朔州、太原及其以南地區(qū)。項(xiàng)目的實(shí)施對完善我省干線公路網(wǎng)、緩解我省西北部地區(qū)縱向的交通壓力、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和沿線旅游事業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。

右玉樞紐為連接右平高速公路與大呼高速公路而設(shè)，位于朔州市右玉縣高墻框村東側(cè)，呈丁字交叉，向東距大呼高速右玉互通3.4 km，向西距大呼高速右衛(wèi)互通13.3 km，向南距本項(xiàng)目右玉西互通12.9 km，距離右玉縣城約10 km，是山西省東西向高速公路與南北向高速公路連接的重要節(jié)點(diǎn)樞紐，大呼高速公路已建成通車，設(shè)計時速為100 km/h，雙向4 車道，路基寬度26 m，此處大呼高速公路圓曲線最小半徑1 574.697 m，最大縱坡2%，平、縱面線形指標(biāo)均能滿足樞紐設(shè)置要求。

2 設(shè)計交通量

根據(jù)《工可》交通量預(yù)測，2035年通過該樞紐集散的交通量為38 791 輛小客車/日，右玉←→內(nèi)蒙，右玉←→大同方向轉(zhuǎn)向交通量分別為22 015、14 902 輛小客車/日。右玉←→內(nèi)蒙轉(zhuǎn)向交通量較大，右玉樞紐遠(yuǎn)景年預(yù)測交通量詳見圖1。

圖1 2035年預(yù)測交通量(單位:輛/日)

3 互通方案設(shè)計

互通式立交的形式問題實(shí)質(zhì)就是各種左右轉(zhuǎn)彎匝道的選擇和組合問題。各種直連、半直連式以及環(huán)形的左右轉(zhuǎn)彎匝道搭配組合形成了形式各異的互通式立交。由于車輛靠右側(cè)通行時右轉(zhuǎn)彎匝道的經(jīng)濟(jì)合理形式只有直接式一種，因此所謂立交的形式實(shí)質(zhì)上就是左轉(zhuǎn)彎匝道的組合形式，設(shè)計一座立交實(shí)質(zhì)上就是在當(dāng)?shù)氐闹?、客觀條件下如何選擇最優(yōu)的左轉(zhuǎn)彎匝道進(jìn)行組合。

相較于城市互通靈活和復(fù)雜，高速公路互通一般更側(cè)重于為汽車提供快速、安全、直達(dá)運(yùn)輸服務(wù)，多采用的是標(biāo)準(zhǔn)型立交。右玉樞紐是典型的丁字交叉，規(guī)劃建設(shè)中的準(zhǔn)朔鐵路在此轉(zhuǎn)向，根據(jù)遠(yuǎn)景預(yù)測交通量及實(shí)際地形情況，在方案設(shè)計階段，互通形式的選擇擬定了半直連式T 形(a、b 兩種形式)和B 型單喇叭三個方案進(jìn)行比較。由于被交路大呼高速現(xiàn)已建成通車，而且整個樞紐段落填土高度都不高，因此右玉樞紐所有方案均考慮橋梁上跨大呼高速。

4 互通方案比選

4.1 篩選方案

互通式立交方案的選擇，是一個多因素考慮、多目標(biāo)決策的過程。交通的適應(yīng)性、環(huán)境的適應(yīng)性、技術(shù)特征和經(jīng)濟(jì)效益等，是互通式立交在方案比選階段決策的目標(biāo)。交通適應(yīng)性是指互通立交各個部位通行能力與設(shè)計交通量的適應(yīng)性。對于互通來說，左轉(zhuǎn)彎匝道對互通立交起著主導(dǎo)作用，匝道越順適、連接路徑越直捷就越好。就右玉樞紐來說，根據(jù)預(yù)測交通量及流向，內(nèi)蒙往右玉方向?yàn)橹鹘煌鞣较?，交通量? 453 pcu/h，大同至右玉為次交通流方向，交通量為983 pcu/h。方案一和方案二其基本形式都是半直連T 形互通式立交，但方案一左轉(zhuǎn)彎半徑R 取值250 m，方案二左轉(zhuǎn)彎半徑R 取值160 m，考慮運(yùn)行條件和經(jīng)濟(jì)效益，雖然方案三的占地規(guī)模小，但方案一的運(yùn)行條件明顯優(yōu)于方案二，綜合比較后，在初步設(shè)計階段舍去方案二，擬定了半直連式T形(方案一)和B 型單喇叭兩個方案進(jìn)行比較。

4.2 指標(biāo)選用

(1)匝道設(shè)計速度

匝道的線型設(shè)計與設(shè)計速度分不開，而匝道的設(shè)計速度關(guān)系到運(yùn)行安全，因此選取合適的匝道設(shè)計速度非常重要。匝道的設(shè)計速度主要是根據(jù)立交的等級、轉(zhuǎn)彎交通量大小等確定，其最佳車速Vk簡化計算公式為

式中:L 為車長，m;L0為安全距離，m;C 為制動系數(shù)，S2/m，一般取0.15 ～0.30 S2/m。

但在實(shí)際設(shè)計中往往采用更為直觀、明確的表1 的取值。由于設(shè)計新理念在實(shí)際設(shè)計中不斷的得到重視和應(yīng)用，設(shè)計中還應(yīng)該考慮實(shí)際的運(yùn)行速度，尤其應(yīng)注重匝道分、匯流處匝道的平、縱線型，匝道的加減速車道長度等，以保證匝道設(shè)計線型的安全性。

表1 匝道基本路段設(shè)計速度取值范圍表

右玉樞紐匝道設(shè)計速度，除B 型單喇叭D 匝環(huán)形匝道取40 km/h 外，其余匝道平縱線形指標(biāo)均按60 km/h 取值，兩方案的各匝道均采用的是單向雙車道匝道，均可滿足樞紐轉(zhuǎn)向需求，考慮到大呼高速公路和本項(xiàng)目的設(shè)計速度均為100 km/h，該樞紐是山西省高速公路規(guī)劃網(wǎng)中西縱與第一橫的重要交通流轉(zhuǎn)向樞紐，因此，本著安全、舒適、快捷的行車原則，推薦平縱面指標(biāo)較高，各匝道行車速度均為60 km/h的半直連T 型樞紐方案，B 型單喇叭做同深度比較。

(2)匝道車道數(shù)的確定

匝道的車道數(shù)和設(shè)計交通量QR(輛/小時)和匝道的長度有關(guān)，參照規(guī)范，推薦方案半直連T 型樞紐方案B、C、D 匝道為單向雙車道，一般單向雙車道匝道路基寬10.5 m，考慮到規(guī)范要求主線分岔或合流的多車道匝道，其車道、硬路肩的寬度應(yīng)與主線相同，大呼高速公路和本項(xiàng)目行車道寬3.75 m，硬路肩寬3 m，最后確定各匝道路基寬度為13 m。A 匝道為供超車之需而采用單車道出入口的雙車道匝道，路基寬度13 m。

B 型單喇叭方案B、E 匝道為單向雙車道，與推薦方案單向雙車道匝道一樣，路基寬度也為13 m。C 匝道為供超車之需而采用單車道出入口的雙車道匝道，路基寬度13 m。D匝道為內(nèi)環(huán)匝道，采用單車道匝道，一般單向單車道匝道路基寬8.5 m，考慮到規(guī)范要求主線分岔或合流的多車道匝道，其車道、硬路肩的寬度應(yīng)與主線相同，大呼高速公路和本項(xiàng)目行車道寬3.75 m，硬路肩寬3 m，最后確定單車道匝道路基寬度為9.25 m。比較方案中考慮到環(huán)形匝道D 匝為單向單車道，E 匝為單向雙車道，因此與之相接的A 匝道采用雙向三車道匝道，路基寬度采用22.25 m。為滿足車道數(shù)平衡，在大呼高速公路影響段視車道數(shù)的變化設(shè)置輔助車道。

(3)跨線構(gòu)造物及排水方案

推薦方案設(shè)跨線橋5 座，B 匝道上跨大呼高速公路及虎山線，采用8 －20 m+25 m+35 m+25 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，C 匝上跨大呼高速公路及虎山線采用25 m +35 m +25 m +8 －25 m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。A 匝上跨虎山線采用6 －25 m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。D 匝上跨虎山線采用3 －20 m+3 －29 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。B 匝上跨C 匝采用3 －25 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

比較方案A 匝道上跨大呼高速公路及虎山線，采用29 m+40 m+29 m +5 －30 m 現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁+裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，B 匝上跨虎山線采用3 －20 m+3 －25 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。C 匝上跨虎山線采用6 －25 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。

結(jié)合整個樞紐區(qū)各段的平、縱面線形、地形、水文狀況等，將水排出樞紐區(qū)。同時對大呼高速上有影響的3 座通道、3 座涵洞進(jìn)行接長改造。右玉樞紐主要技術(shù)指標(biāo)及工程數(shù)量詳見表2。

表2 右玉樞紐互通式立體交叉方案比較表

(4)確定推薦方案

通過比選認(rèn)為，半直連T 型樞紐方案，優(yōu)點(diǎn):視野開闊，視覺較好，轉(zhuǎn)彎車輛能提供較高速度的半定向運(yùn)行，通行能力大，運(yùn)營安全性高;缺點(diǎn):設(shè)置跨線橋較多(4 座)，造價高，占地大。比較方案B 型單喇叭優(yōu)點(diǎn):跨線橋較少(3 座)，占地地少，造價低;缺點(diǎn):大同至右玉方向?yàn)榄h(huán)型匝道，行車速度較低，線形較差，容易造成擁車、堵車現(xiàn)象，從而影響到大呼高速的主線通行能力，對行車的安全性有一定影響。綜合考慮，推薦交通適應(yīng)性好的半直連T 型樞紐方案。

5 結(jié) 語

互通立交形式的選擇是高速公路設(shè)計的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過對右玉樞紐互通立交實(shí)例的分析，探討高速公路樞紐式互通立交的方案選擇。雖然互通式立交設(shè)計已形成了與我國交通流特征和駕駛習(xí)慣等相適應(yīng)的理論和方法，但隨著公路設(shè)計理念的更新和相關(guān)設(shè)計軟件的提升，仍需不斷的在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步深刻理解專業(yè)知識，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，科學(xué)選擇立交方案，以獲得最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］交通部公路司.新理念公路設(shè)計指南［M］. 北京:人民交通出版社，2005:201.

［2］孫家駟. 道路立交規(guī)劃與設(shè)計［M］. 北京:人民交通出版社，2009:205 －206