田兆豐

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012）

1 工程概況

平魯樞紐互通立交位于朔州市平魯區(qū)城北的鋪上村，距平魯區(qū)城區(qū)約5 km，該樞紐互通立交為山平高速公路與山西省西縱高速公路（右玉至平魯段）呈十字交叉的一級樞紐互通立交。平魯樞紐互通立交的建設(shè)不僅可以完善山西省高速公路網(wǎng)及區(qū)域路網(wǎng)、促進(jìn)高速公路間交通流轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換，而且推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、促進(jìn)朔州市及周邊地區(qū)對外交通、交流。

2 交通量預(yù)測

根據(jù)山平高速公路工程可行性研究報告交通量預(yù)測結(jié)果，平魯樞紐互通立交全部轉(zhuǎn)向交通量在設(shè)計末年2030年為26 611輛/d，其中主交通流為平魯—山陰方向，為15 216輛/d，占總轉(zhuǎn)向交通量的57.1%；其次為二道梁—朔州方向，為4 290輛/d，占總轉(zhuǎn)向交通量的16.1%；另外兩個方向的交通量均較小，如圖1所示。

圖1 2030年轉(zhuǎn)向交通量分布

3 立交布設(shè)的影響因素

3.1 地形地質(zhì)條件

本樞紐互通立交位于管涔山山前斜坡，屬于山前黃土丘陵區(qū)，地勢北高南低，總體上地形較復(fù)雜，地貌為坡地和沖溝相連，坡地的坡面坡度較大，并發(fā)育有兩條沖溝，溝深達(dá)25 m，其中一條沖溝規(guī)模較大，沖蝕作用較強(qiáng)，另一條沖溝發(fā)育相對較弱，坡地巖性為黃土，沖溝巖性為砂土和少量礫卵石。

3.2 省道S212平朔線（平魯—朔州）

平朔線已建成多年，交通量較大，為朔州市車輛進(jìn)入內(nèi)蒙古的重要客貨運(yùn)通道，因此，平魯樞紐互通立交的選型和設(shè)計應(yīng)充分考慮互通建設(shè)期間減小對平朔線車輛正常通行的影響，方案設(shè)計需要對平朔線進(jìn)行局部改移，要對改移方案進(jìn)行精心設(shè)計，在施工建設(shè)期間首先要做好保通工程，保證行駛車輛的正常通行。

4 立交選型與設(shè)計

4.1 設(shè)計原則

a）本互通位于2條高速公路的相交處，匝道設(shè)計必須保證相交公路不同方向轉(zhuǎn)彎車流的快速轉(zhuǎn)換，并盡量減少交織。

b）互通布設(shè)要與現(xiàn)場地形、地貌相協(xié)調(diào)，應(yīng)充分利用兩沖溝之間的平緩坡地來布設(shè)匝道，并盡量避免對發(fā)育強(qiáng)的大沖溝造成破壞。

c）互通所處位置除沖溝外主要為耕地，因而互通結(jié)構(gòu)的布設(shè)應(yīng)緊湊，避免不必要的過多占地，以盡量減少用地為原則。

d）互通設(shè)計時應(yīng)充分考慮主線與主線、匝道與主線、匝道與匝道以及主線與地方道路之間的空間組合方式，盡量避免出現(xiàn)高填深挖的現(xiàn)象，同時在滿足互通使用功能和美觀的前提下，降低工程規(guī)模，減小工程造價。

4.2 立交選型

本互通立交為樞紐互通式立交，因此，其采用型式主要受地形、地物、交通量以及是否設(shè)置收費(fèi)站等因素確定。本互通交通量較大且各轉(zhuǎn)向交通量分布不均勻，不設(shè)置收費(fèi)站，結(jié)合互通區(qū)的地形地質(zhì)條件，擬采用山平高速公路上跨西縱高速公路的苜蓿葉型式。

從轉(zhuǎn)向交通量來看，本樞紐互通立交的主交通流為平魯—山陰方向，設(shè)計末年小時交通量為986輛/h，接近規(guī)范規(guī)定的環(huán)形匝道設(shè)計小時交通量的最大值（1 000輛/h）[1]，所以該方向匝道設(shè)計應(yīng)采用較高的技術(shù)指標(biāo)；其余方向均小于環(huán)形匝道設(shè)計通行能力（800～1 000輛/h），采用環(huán)形匝道完全可以滿足交通量需求，結(jié)合地形條件合理設(shè)置。

4.3 立交方案擬定

依據(jù)互通立交的設(shè)計原則，結(jié)合地形地質(zhì)條件，設(shè)計初步擬定了3種樞紐互通立交方案。

4.3.1 方案一 全苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖2）

圖2 方案一全苜蓿葉型樞紐互通立交方案

本方案為帶集散車道的全苜蓿葉型，樞紐互通立交的4條右轉(zhuǎn)匝道設(shè)計速度均為60 km/h，4條左轉(zhuǎn)匝道均采用環(huán)形匝道，A、B、C、D匝道的環(huán)圈半徑依次為75 m、75 m、72 m和 70 m，設(shè)計速度均為40 km/h。

a）優(yōu)點(diǎn) 平面線形勻稱，各匝道布置緊湊，與周圍地形結(jié)合較好，立交規(guī)模較大。

b）缺點(diǎn) 山陰—平魯方向采用75 m半徑的環(huán)形匝道，與樞紐互通立交的主交通流（986輛/h）有點(diǎn)不匹配；出入環(huán)形匝道的車輛存在交織，主交通流方向轉(zhuǎn)彎車流比較大，交織程度相應(yīng)增加，通行能力降低，車輛運(yùn)行舒適性及安全性下降大；土方量大，占用土地多。

4.3.2 方案二 變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖3）

圖3 方案二變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案

該方案為半定向+環(huán)形匝道組合的三環(huán)式變異苜蓿葉型[2]，主要針對方案一中山陰—平魯方向環(huán)形匝道通行能力與轉(zhuǎn)向交通量不匹配進(jìn)行調(diào)整設(shè)計，將此方向的環(huán)形匝道調(diào)整為外轉(zhuǎn)彎式的半定向匝道，提高該方向的平縱面指標(biāo)，使匝道的通行能力得到提高。山陰—平魯方向采用半定向的雙車道匝道相連接，先上跨西縱高速公路，再下穿山平高速公路，設(shè)計車速采用60 km/h，其他3條左轉(zhuǎn)匝道仍采用環(huán)形的單車道匝道設(shè)計，A、C、D匝道的環(huán)圈半徑依次為75 m、72 m和70 m，設(shè)計車速均采用40 km/h。

a）優(yōu)點(diǎn) 平面線形流暢，各匝道布置緊湊，轉(zhuǎn)向通行便捷，保證了主交通流方向的快捷順暢轉(zhuǎn)換，提高了車輛運(yùn)行的舒適性和安全性；減少了交織，通行能力得到提高；減少了2條集散車道，用地數(shù)量較方案一減少19.1畝。

b）缺點(diǎn) 山陰—平魯方向匝道長度增長，車輛繞行距離較遠(yuǎn)；橋梁規(guī)模有所增加，比方案一多增設(shè)1座匝道跨線橋，長76 m；仍然存在兩處交織段。

4.3.3 方案三變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖4）

圖4 方案三變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案

該方案為半定向+環(huán)形匝道組合的反對稱兩環(huán)式變異苜蓿葉型[2]，主要考慮方案一、方案二中存在的交織段和集散車道問題進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計，在方案二的基礎(chǔ)上將D匝道（二道梁—右玉方向）由環(huán)形匝道調(diào)整為內(nèi)轉(zhuǎn)彎式的半定向匝道，交叉方式為先下穿山平高速公路，然后再上跨西縱高速公路，A、B、C 3條左轉(zhuǎn)匝道仍維持方案二中的設(shè)計。

a）優(yōu)點(diǎn) 平面線形流暢，各匝道布置緊湊，轉(zhuǎn)向通行便捷；消除了交織現(xiàn)象對直行車輛的干擾，提高了車輛行駛速度，增加了行車安全性和舒適性；避免了設(shè)置集散車道。

b）缺點(diǎn) 橋梁工程量明顯增加，較方案二多增設(shè)2座匝道橋，長202 m；匝道長度增長較多，立交規(guī)模有所增大，總體造價較高。

4.4 立交方案比選

4.4.1 交通量分布、功能要求

方案一基本上能滿足轉(zhuǎn)向交通量的要求，但與主交通流向（占總轉(zhuǎn)向交通量57.1%的山陰—平魯方向）有所不適應(yīng)，此方向的遠(yuǎn)景交通量接近環(huán)形匝道的設(shè)計通行能力最大值，勢必造成車輛的擁擠，影響到直行車輛的快速行駛，從而降低了整個樞紐的通行能力；方案二和方案三保證了山陰—平魯方向主交通流的快捷、順暢，其他方向也均滿足通行能力要求；方案三在較小的交通流方向（占總轉(zhuǎn)向交通量13.6%的二道梁—右玉方向）采用了較高指標(biāo)的半定向匝道相連接，立交規(guī)模較大，此方向的通行能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要的通行能力要求。

4.4.2 交織段影響

方案一存在4個方向上的交織段，盡量減小交織對行車的影響，4個方向均設(shè)置了集散車道，增大了立交的規(guī)模；方案二在兩個方向上存在交織段，設(shè)置了2條集散車道，工程規(guī)模較方案一有所減??；方案三消除了交織段和集散車道，但增設(shè)了1條半定向匝道，匝道長度增加較多，橋梁增加了2座，土方量也增加不少，立交規(guī)模較方案二有所增大。

4.4.3 工程規(guī)模、造價

方案一造價最低，但設(shè)置集散車道，用地規(guī)模大；方案二造價適中，且占用土地最少，土方量最?。环桨溉靸r最高。方案一、方案二及方案三的主要工程數(shù)量見表1。

表1 平魯樞紐互通立交比較表

綜合上述分析，方案二與轉(zhuǎn)向交通量分布相適應(yīng)，滿足兩條高速公路之間樞紐互通立交的功能要求，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，工程造價適中，故推薦方案二：半定向+環(huán)形匝道組合的三環(huán)式變異苜蓿葉型。

5 結(jié)語

樞紐互通立交選型時，設(shè)計人員對十字交叉的高速公路所采用的方案，往往首先想到的是全苜蓿葉型式，但全苜蓿葉型立交存在自身的缺陷：主線雙向均存在交織段；環(huán)形匝道運(yùn)行特性差，通行能力低；工程規(guī)模大。因此，想設(shè)計出合理的立交方案，應(yīng)充分研究互通區(qū)的地形、地質(zhì)、地貌、交通量分布等基礎(chǔ)資料，綜合考慮各方面因素，并經(jīng)多方案比選得到。