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        東鄉(xiāng)樞紐互通式立交設計

        2015-02-26 11:44:06
        交通科技 2015年3期
        關鍵詞:高速公路方向

        楊 鵬

        (中鐵第四勘察設計院集團有限公司 武漢 430063)

        東鄉(xiāng)樞紐互通式立交設計

        楊鵬

        (中鐵第四勘察設計院集團有限公司武漢430063)

        摘要根據(jù)功能定位、轉向交通量、既有高速技術指標超限等多方面因素,東鄉(xiāng)樞紐互通式立交初步設計階段提出多個方案進行比選論證,最終確定經(jīng)濟、合理的位置及形式,提出了關于高速公路組合式樞紐互通式立交的一些思路。

        關鍵詞高速公路組合互通式立交設計超限

        東鄉(xiāng)至昌傅高速公路(以下簡稱“東昌高速”)路線總體呈東西走向,起點位于東鄉(xiāng)縣城附近,連接滬昆高速梨溫段,終點位于樟樹市昌傅鎮(zhèn),連接樟樹樞紐互通,路線全長約154 km。

        東鄉(xiāng)樞紐互通式立交為東昌高速的起點,主要實現(xiàn)滬昆高速公路梨溫段與東昌高速交通流的快速轉換,見圖1。東鄉(xiāng)樞紐互通位于高速主線K0+000,與滬昆高速公路梨溫段相交。東昌高速公路設計車速100 km/h,路基寬度為26 m,雙向4車道。滬昆高速公路梨溫段為雙向4車道,設計速度100 km/h,路基寬度為26 m。

        圖1 項目地理位置示意圖

        1交通量預測情況

        根據(jù)交通量預測結果,本路段交通量至2036年末,折算成小汽車的區(qū)段最大交通量為28 699 pcu/d。其中東鄉(xiāng)樞紐互通撫州至上海方向為主要交通流方向,撫州至南昌方向為次要交通流方向。

        根據(jù)單向計算小時交通量公式計算[1]

        DDHV=AADT×K×D

        式中:DDHV為每小時轉向交通量,pcu/h;AADT為年日平均轉向交通量,pcu/d;K為設計小時交通量系數(shù);D為方向不均勻系數(shù),%。

        通過計算,主流向設計交通量為1 433 pcu/h,次流向設計交通量為569 pcu/h,見表1。車速高、流量大的主要交通方向(撫州-上海)采用直連式雙車道匝道,而相對車速低、流量少的次要交通方向(撫州-南昌)則采用環(huán)形匝道或半直連式匝道。

        表1 設計小時交通量計算表

        2主要問題和總體思路

        2.1 主要問題

        工可方案在既有滬昆高速公路東鄉(xiāng)互通處與滬昆高速交叉,需拆除既有東鄉(xiāng)互通,設置東鄉(xiāng)樞紐互通,下穿滬昆客運專線后還建落地互通,路線下穿滬昆客專交叉角度為54°,需設置分離式路基分別從滬昆客運專線東鄉(xiāng)二號特大橋38~39號和40~41號橋墩下穿越,穿越滬昆客運專線后在楊梅村設置東鄉(xiāng)互通與S208相接,連接線穿越東鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)。由于工可方案拆除東鄉(xiāng)互通對既有滬昆高速交通組織影響較大;以分離式路基形式從滬昆客運專線下穿且交角較小,對滬昆客專影響大,協(xié)調(diào)難度大,增設互通對東鄉(xiāng)縣的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)干擾較大。

        2.2 總體思路

        (1) 盡量不拆除既有東鄉(xiāng)互通,另選他處設置樞紐互通與既有互通組成復合式互通。

        (2) 根據(jù)交通量分析,撫州至上海方向為主要交通流方向,互通選址宜盡量靠近上海方向,減少繞行,此方向匝道指標也盡量選取較高的指標。

        (3) 樞紐互通選址盡量使得高速公路主線與滬昆客運專線鐵路正交。

        3互通立交方案選址與選型比選

        工可方案(A1線方案),需拆除既有的東鄉(xiāng)互通,在原址新建Y形樞紐互通接滬昆高速,在距離樞紐互通約1.2 km處還建一處單喇叭互通連接省道S208,連接線穿越東鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃園。該方案與滬昆客運專線交叉角度較小(54°),整體式路基在滬昆高鐵橋下一孔內(nèi)無法通過,因此采用分離式路基分別于滬昆高鐵38~39號墩孔及40~41號墩孔內(nèi)下穿。工可方案(A1線方案)增設的單喇叭對東鄉(xiāng)縣的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)干擾較大,地方政府強烈反對該方案。綜合考慮滬昆高速與本項目交通主流向,既有滬昆高速公路上設置樞紐互通及下穿滬昆客專的條件,提出距離既有互通1.6 km處的K線方案,工可方案A1線與K線方案示意見圖2。

        圖2 工可線位(A1線)與K線方案示意圖

        K線方案與滬昆高速的接點位置距離既有東鄉(xiāng)互通西側1.67 km。接點位置與既有東鄉(xiāng)互通距離較小,新設互通與既有東鄉(xiāng)互通分、合流鼻之間的距離小于1 km,兩互通需按復合式互通設計。K線方案的滬昆高速在互通范圍內(nèi)K656+930~K657+513.46段的縱坡為2.45%,不滿足規(guī)范規(guī)定的100 km/h主線設計速度要求的縱坡值(規(guī)范規(guī)定最大縱坡為2%)。

        針對滬昆高速主線縱坡超限,本次設計提出3種解決方案。

        (1) 方案一。不改造該段既有滬昆高速的縱坡,對該段的主線進行限速設計。滬昆高速公路屬國家高速主干網(wǎng),交通量大,限速方案對運營影響較大,且有安全隱患。

        (2) 方案二。對該段既有滬昆高速的縱坡進行改造。影響范圍約1.1 km,最大填土高度1.95 m。主線改造施工對滬昆高速運營影響大。

        (3) 方案三。不改造該段既有滬昆高速的縱坡,新設互通與既有東鄉(xiāng)互通匝道之間設置集散車道,見圖3。

        圖3 設置集散車道互通方案示意圖

        方案三采用Y形互通式立交,匝道上跨滬昆高速,交叉樁號HKK657+717.694=CK0+782.493,HKK657+601.864=BK0+547.105。A、C匝道與既有東鄉(xiāng)互通之間設置集散車道連接,主流向匝道A,C采用雙車道匝道,匝道設計速度為60 km/h,匝道最小圓曲線半徑為180 m,匝道最大縱坡3.85%;次流向匝道B,D設計速度為40 km/h,匝道最小圓曲線半徑為70 m,匝道最大縱坡3.85%。

        方案三不需限速,不需對滬昆高速主線進行改造,對滬昆高速影響較小,安全性較高,經(jīng)綜合比選推薦方案三為K線選址推薦選型方案。

        由于K線東鄉(xiāng)樞紐互通3個方案對滬昆高速公路仍有不同程度影響,因此提出起點繼續(xù)西移,避讓主線縱坡超限路段,拉大樞紐互通與既有落地互通間距的A4線方案,見圖4。

        圖4 A1線、A4線與K線方案示意圖

        A4線方案與滬昆高速的接點位于K線西側883 m,該段范圍內(nèi)既有滬昆高速最大縱坡為1.12%,滿足規(guī)范規(guī)定的設置互通的縱坡要求。A4線與滬昆高速接點距離既有東鄉(xiāng)互通約2.55 km,A4線新設互通與既有東鄉(xiāng)互通匝道加、減速車道之間的最小距離為1.685 km,大于規(guī)范規(guī)定的1 km。因此,新設互通與既有東鄉(xiāng)互通之間不需要設置輔助車道,對既有的東鄉(xiāng)互通也不需要進行改造。但A4線較K線交通主流方向多繞行約900 m。

        經(jīng)初步比較后,工可方案(A1線)繞行距離最短,但工程造價最高,對滬昆高速、滬昆客運專線鐵路影響最大,初步設計階段工可方案(A1線)只進行定型分析,不再進一步研究。

        K線與A4線主要技術經(jīng)濟比較見表2。

        表2 K線與A4線主要技術經(jīng)濟對比表

        從整個路網(wǎng)來看,東昌高速是橫跨江西省東西方向的經(jīng)濟帶,串聯(lián)江西省南北方向主要國、省主干路網(wǎng),路網(wǎng)和通道功能十分明顯。位置更靠東的K線方案線型更順適,通道功能更強。

        評價互通式立交要考慮的因素很多,其中主要的是立交支出的費用和建成后所帶來的效益。建成后帶來的效益,主要包括通行能力、車速、服務水平、安全性和舒適性等[2]。A4線工程造價最低,不需對滬昆高速進行改造,影響最小;但A4線交通主流方向需多繞行約1 km,與交通量主要方向不匹配。K線選址方案較A4線選址方案因主流方向減少了繞行,服務水平、安全性都較高,同時節(jié)約了公路運輸成本(燃油、汽車損耗、過路費)、客貨運輸時間,減少了交通事故,建成后效益好。雖然效益指標難以用貨幣來量化,但根據(jù)東昌高速的功能定位,建成后的效益對于互通方案評價權重更大。因此初步設計階段東鄉(xiāng)樞紐互通式立交推薦K線方案三。

        4結論

        (1) 在既有高速公路增設樞紐互通應進行多選址比較,同時應詳細調(diào)查既有高速公路互通設置技術條件。

        (2) 組合式樞紐互通應結合選址考慮多方案選型比較。

        (3) 組合式樞紐互通方案應根據(jù)交通量分配情況進行全壽命周期經(jīng)濟效益分析,綜合選定。

        參考文獻

        [1]JTG D20-2006公路路線設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

        [2]高速公路叢書編委會.高速公路立交工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

        收稿日期:2014-12-17

        DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.054

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