周　偉

海啟高速公路啟東北樞紐互通設計方案研究

周偉

（江蘇省交通工程建設局，江蘇南京 210004）

與通啟、崇啟高速公路銜接的啟東北樞紐互通方案是江蘇省海安至啟東高速公路互通設計的難點和關鍵點，文章以海啟高速公路啟東北樞紐為依托，通過對互通位置分析、設計原則確定，提出了考慮不同側重點的多個互通設計方案，并從服務功能、經濟社會效益、技術指標、安全性、工程造價等多方面因素進行綜合比選分析，推薦出適應當前綜合功能需求的設計方案，為類似工程設計提供借鑒和參考。

道路工程；互通設計；高速公路；方案比選

海安至啟東高速公路（以下簡稱海啟高速公路）是江蘇省“五縱九橫五聯(lián)”高速公路網規(guī)劃中“橫三”——南京經泰州至啟東高速公路的重要組成部分。項目起點連接了江海高速與沿海高速，終點連接崇啟過江通道和通啟高速，與崇啟過江通道共同形成新的蘇滬省際通道，有力地強化了國家高速公路網在長三角地區(qū)的主骨架功能和作用。項目對推動和服務江蘇沿海開發(fā)國家戰(zhàn)略，促進長江三角洲經濟一體化，進一步發(fā)展完善江蘇省高速公路網，實現(xiàn)南通縣級節(jié)點高速公路網絡互聯(lián)互通，進一步促進南通經濟騰飛等均具有十分重要的意義。

本文以海啟高速公路啟東北樞紐為依托，通過對互通位置的分析、設計原則的確定，提出了考慮不同側重點的多個互通設計方案，并從服務功能、經濟社會效益、技術指標、安全性、工程造價等多方面因素進行綜合比選分析，推薦出適應當前綜合功能需求的設計方案。

1　互通位置分析

1.1工可路線走廊確定

海啟、通啟高速公路均為設計速度120 km/h、路基寬度28 m的雙向4車道高速公路標準，橋涵設計汽車荷載采用公路-I級；崇啟高速公路設計速度為120 km/h、路基寬度為34.5 m，雙向6車道高速公路，橋涵設計汽車荷載采用公路-I級?，F(xiàn)有的通啟高速公路與崇啟高速公路在啟東北互通相接，海啟高速公路啟東北樞紐位置待研究確定。

根據(jù)海啟高速公路工程可行性研究報告，項目路線終點在啟東市與通啟高速及崇啟過江通道銜接，終點位置的選擇應考慮與崇啟過江通道、通啟高速銜接順暢，解決好各高速之間的交通轉化及與地方道路的連接問題，避免過境交通穿越城市，既保證高速公路網總體布局的合理，又使地方道路與高速系統(tǒng)可以合理銜接，同時還應與啟東市城市總體規(guī)劃相協(xié)調。綜合考慮終點段區(qū)域路網布局和啟東市域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃特點，本項目終點存在3個路線走廊，見圖1。

圖1 啟東段工可路線走廊圖

（1）啟東西走廊（工可A線）

路線在啟東市呂四港鎮(zhèn)東南與K線分離，路線轉向南經合作鎮(zhèn)西側至啟東市城市規(guī)劃區(qū)西北側的新義村南側，距崇啟高速啟東北互通6 km處設置樞紐互通與通啟高速銜接。

（2）啟東中走廊（工可K線）

路線起自啟東市呂四港鎮(zhèn)東南，向東南至南陽鎮(zhèn)西南設置樞紐互通與崇啟高速對接，與崇啟高速啟東北互通組成復合式互通。

（3）啟東東走廊（工可F線）

路線在啟東市呂四港鎮(zhèn)東南與K線分離，向東南經海復鎮(zhèn)以西，至南陽鎮(zhèn)以東至啟東市城區(qū)東北側，距崇啟高速啟東北互通3 km處設置樞紐互通與崇啟高速銜接。

工可報告從路網結構布局的合理性、對沿海經濟發(fā)展的影響、交通量與運營里程、崇啟長江過江通道銜接性、利用通啟高速段交通適應性分析、啟東城區(qū)對外出行便利性、工程建設規(guī)模、與啟東市地方路網的銜接、規(guī)劃呂四港鐵路的影響、建設條件、環(huán)保、占用土地資源影響分析、地方政府意見等方面進行比較，最終推薦中走廊K線方案。該方案啟東北樞紐所連接的通啟與海啟高速均為4車道。

1.2初設互通位置選擇

初步設計在工可研究路線走廊（工可K線為啟東中走廊，見圖2）的基礎上，結合現(xiàn)場已變化的主要控制因素及終點樞紐設置條件，布設了K線（工可K線、A線之間，啟東中走廊與西走廊之間）、A8線（工可K線，啟東中走廊）、A9線（工可K線，啟東中走廊，終點接近東走廊）3個線位，并從交通量適應情況、功能性、工程規(guī)模、預期經濟社會效益等方面對線位進行比選（見圖3）。

圖2　啟東段工可及初步設計線位圖

圖3　終點段路線方案示意圖（K、A8、A9線）

經比選，對應互通位置點位3的A9線與通啟、崇啟高速公路、寧啟鐵路改建工程相互交叉，干擾較大，不利于啟東北樞紐的布設，且需要改造剛剛運營2年的啟東北互通和征用江蘇神通閥門股份有限公司（上市公司）土地，代價很大，因此否定A9方案。對應互通位置點位2的A8線需多次跨越航道，不利于對沿線新安、合作等中心城鎮(zhèn)的發(fā)展，無法彌補啟東西部路網較為薄弱的缺陷，且路線長度較長（較K線造價多約1.9億元），因此，否定A8線方案。

經比較，K線具備以下優(yōu)勢：（1）顯著縮短路線長度（900 m），減少主線繞行及地方利用繞行的經濟成本（約1.45億）； （2）改善終點啟東北樞紐建設條件，避免與啟東北互通組合成復合式互通群設計，對啟東腹地經濟起到更大的帶動作用； （3）減少跨越航道次數(shù)，降低總體工程規(guī)模（降低造價約0.46億）；（4）避讓啟東市祖杰小學。

鑒于上述因素，初步設計方案互通位置推薦對應K線的點位1（啟東北互通西側凈距約1.2 km處）。

2　互通設計原則

2.1交通量預測分析

（1）工可階段預測交通量分析

本項目工程可行性研究始于2005年，根據(jù)工可研究交通量預測結果，啟東北樞紐在遠景設計年限2037年轉向交通量為49 360 pcu/d，主流向為上海—海安，為48 274 pcu/d。

（2）互通功能定位分析

由于交通量預測成果較早，2009年以來，受國家沿海開發(fā)戰(zhàn)略等政策的推動，項目區(qū)域城鎮(zhèn)化快速推進，經濟發(fā)展迅速，居民交通出行需求大幅增加。由于沿長江經濟帶高速發(fā)展，崇啟大橋（2011年通車）作為接入上海的過江通道所產生的集中效應，導致南通—啟東—上海方向的交通量增長迅速。通啟高速公路作為南通—啟東方向的交通主干道，交通量的增長已經超過較早前的預測。因此，由于早期工可階段預測的樞紐轉向交通量與預計實際交通量增長情況存在一定差異，在設計中應充分考慮外部環(huán)境、交通量變化的情況進行甄別和調整，使得樞紐設計更加合理，更符合實際需求。

通啟高速公路為滬陜高速公路和寧通高速公路共線段，屬于國高網一段，為了滿足快速增長的通行需求，目前揚州江都至泰興廣陵段4車道改8車道改擴建工程初步設計已經完成，計劃2014年開工，廣陵至南通段的改擴建也已列入計劃，因此，通啟高速公路作為蘇中地區(qū)橫向交通主骨架的交通功能定位明確。海啟高速公路屬于江蘇省網高速公路一段，主要服務對象為南通沿海港口和開發(fā)區(qū)，影響區(qū)域和范圍主要是如東、啟東和規(guī)劃的經濟園區(qū)，經濟發(fā)展及地理位置等因素決定了海啟高速公路的交通功能定位為區(qū)域次骨架。

因此，綜合考慮功能定位及交通量發(fā)展等因素，在啟東北樞紐互通方案設計中，采用以通啟高速公路為主，海啟高速公路次之的互通形式更為合理。

2.2互通設計原則

綜合考慮各項因素，啟東北樞紐主要設計原則如下：

（1）通啟高速公路為國高網路網主骨架，海啟高速公路為區(qū)域路網次骨架；啟東北樞紐方案應適應路網功能定位分析。

（2）為保證終點段2條高速公路的通行能力和服務水平，啟東北樞紐、啟東北互通（位于通啟高速公路）不宜做成復合式互通式立交。

（3）通啟高速公路應保持其習慣性和連續(xù)性，不產生突變的線形，不宜大幅度降低2條高速公路的平縱面線形。

（4）盡可能滿足啟東市城市規(guī)劃和便利沿海開發(fā)區(qū)發(fā)展要求。

（5）在滿足“安全環(huán)保、主流暢通”功能前提下，盡可能降低工程造價。

（6）海啟、通啟高速公路主線設計速度均為120 km/h，啟東北樞紐的主要功能為2條高速公路之間的交通快速轉換，因此匝道設計速度和指標盡可能采用較高的指標。

3　互通方案

考慮海啟作為匝道、通啟作為主線；海啟、通啟均作為主線；海啟作為主線、通啟作為匝道的3種情況分別布設了5個方案。

（1）方案1：海啟作為匝道（80 km/h），通啟作為主線（120 km/h）。

通啟作為主線、海啟作為匝道（分離式路基形式），海啟高速以T型樞紐接通啟高速（見圖4）。在上?！０卜较騼葌炔荚O單向雙車道的半定向匝道（Rmin=480 m），設計速度為80 km/h，路基寬度為13.75m。交通量小的海安—南通方向半定向匝道（Rmin=150 m）布設在外側，設計速度采用60 km/h，路基寬度分別為8.5 m與10.5 m。

圖4　啟東北樞紐方案1平面圖

該方案的優(yōu)點是滿足初步設計階段通啟主骨架、海啟次之的路網功能定位，總體工程規(guī)模最小，不廢棄通啟高速原有工程，只對老路拼寬改造，對現(xiàn)狀高速影響??；缺點是海啟平縱面指標較低。

（2）方案2：海啟作為主線（120 km/h）、通啟作為匝道（80 km/h）。

海啟作為主線、通啟作為匝道，在保證主流向服務水平的情況下降低通啟高速啟東—南通方向的設計速度（80 km/h）。海安—南通方向匝道采用的設計速度為60 km/h，路基寬度分別為8.5 m與10.5 m。上?！贤ǚ较蛟训浪俣葹?0 km/h（南通至上海方向仍利用通啟半幅），路基寬度為13.75 m。方案2平面圖見圖5。

該方案的優(yōu)點是海啟高速公路平縱面指標高，通啟交通流右進右出，服務水平高，總體工程規(guī)模較小。缺點是不符合通啟主骨架、海啟次之的路網功能定位，通啟高速啟東—南通方向設計速度低，原通啟高速半幅廢棄約1.3 km，社會負面影響較大。

（3）方案3：海啟、通啟均作為主線（120 km/h）。

海啟、通啟均作為主線，在海安—上海方向布設一對分離式路基（Rmin=1 600 m），設計速度為120 km/h，路基寬度為13.75 m；海安—南通方向布設一對半定向匝道，設計速度均為60km/h，路基寬度分別為8.5 m與10.5 m。方案3平面圖見圖6。

圖5　啟東北樞紐方案2平面圖

圖6　啟東北樞紐方案3平面圖

該方案的優(yōu)點是不廢棄通啟高速原有工程，只對老路拼寬改造，對現(xiàn)狀高速影響小。缺點是海啟上跨通啟橋梁交角20°太小，橋梁設置難度大；占地較大，工程規(guī)模較大。

（4）方案4：海啟、通啟均作為主線。

由于海安—南通方向交通量較?。? 086 pcu/d），在方案3基礎上將南通至海安方向的半定向匝道改為指標較低的環(huán)形匝道（R=60 m）以減小工程規(guī)模。南通—海安方向匝道采用的設計速度為40 km/h，路基寬度為8.5 m。方案4平面圖見圖7。

方案的優(yōu)點是不廢棄通啟高速原有工程，只對老路拼寬改造。缺點是南通—海安方向環(huán)形匝道指標偏低，減速車道出口屬于大半徑曲線接小半徑曲線，安全有隱患，繞行較遠；占地最大，工程規(guī)模最大。

圖7　啟東北樞紐方案4平面圖

（5）方案5：海啟、通啟均作為主線，改造通啟高速與本項目相接。

海安—南通方向匝道設計速度為60 km/h，路基寬度分別為8.5 m與10.5 m；海安—上海方向設計速度為120 km/h，路基寬度為28 m；上?！贤ǚ较蛩俣葹?20 km/h（南通—上海方向仍利用通啟半幅），路基寬度為13.75 m。方案5平面圖見圖8。

圖8　啟東北樞紐方案5平面圖

該方案的優(yōu)點是主流向服務水平高；缺點是占地較大，工程規(guī)模較大。通啟高速啟東—南通方向半幅廢棄約2.3 km，社會負面影響較大。

方案1～方案5的對比見表1。

表1　啟東北樞紐互通設計方案比較表

經綜合比較，初步設計推薦滿足通啟主骨架、海啟次之的路網功能定位、不廢棄原有工程、對現(xiàn)狀通啟高速公路運營、改造影響最小、工程規(guī)模最小的方案1。

4　結語

通過對啟東北樞紐互通設計方案的研究，在互通設置位置、交通量預測、互通功能定位分析、方案的綜合比選等方面，提出以下建議，供類似工程設計參考。

（1）樞紐互通方案應與路線方案進行綜合分析研究，互為一體，不能單獨割裂；

（2）樞紐互通與前后的一般互通應保持合理距離，不宜距離過近組成復合式互通；

（3）應重視樞紐互通的路網功能分析定位；

（4）在初步設計中，建議對上階段預測交通量的變化情況進行核查分析；

（5）當新建與已建高速公路通過互通相接時，改建不應大規(guī)模破壞、廢棄原有工程；

（6）方案比選中，安全是首先考慮的因素，同時應滿足互通功能定位及適應發(fā)展要求，此外，施工方便、造價合理也是要考慮的重要因素；

（7）考慮以人為本，互通方案宜采用簡單明確、駕駛者易于分辨的方案。

［1］JTG B01—2003公路工程技術標準［S］.

［2］JTG D20—2006公路路線設計規(guī)范［S］.

［3］劉健漢.高速公路立交改擴建工程設計方案比選與分析［J］.廣東公路交通，2011（4）：27-30.

［4］余鵬，黃有為，陳俊宏.渝廣高速公路繞城樞紐互通式立交設計探討［J］.公路交通技術，2012（5）:19-22.

［5］張永剛，陳林.互通式立交方案設計與比選［J］ .科技傳播，2012（15）：107-108.

［6］梁戰(zhàn)，朱棣，黃亮.湖州市楊家埠互通式立交方案比選［J］.公路交通技術，2013（2）：22-26.

Research on Interchange Design Scheme for Qidong North Hub of Haiqi Expressway

Zhou Wei
（Jiangsu Provincial Construction Bureau of Traffic Engineering， Nanjing 210004， China）

The design scheme of Qidong north hub interchange is the difficulty and key point of Haiqi expressway in Jiangsu province. Taking Qidong north hub interchange as the background， interchange design schemes that considering interchange location and design principles are put forward， then through comprehensive analysis and comparison form aspects of service function， economic and social benefits， technical index， safety， engineering cost and other factors， the optimal scheme is proposed. The research results could be taken as reference for similar project design.

road engineering； interchange design； expressway； comprehensive selection

U412.352

A

1672-9889（2015）01-0012-05

周偉（1979-），男，江蘇南京人，高級工程師，主要從事公路工程建設管理工作。

（2014-06-20）