太原東環(huán)高速公路牛駝?wù)ネ⒔环桨秆芯?/h1>
2017-11-09 03:54:36游曉英
山西交通科技 2017年2期
游曉英
（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原030006）
近年來，隨著山西省整體經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，太原市城市化戰(zhàn)略的不斷實(shí)施及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐加快，太原繞城高速公路上交通量增長迅速，根據(jù)調(diào)查，作為太原市主城區(qū)交通量出行高速公路的主要出入口，近年來太原繞城高速東環(huán)段上丈子頭互通、楊家峪互通、松莊互通和長風(fēng)互通交通量呈現(xiàn)出逐年穩(wěn)步增長的態(tài)勢，導(dǎo)致各互通的服務(wù)水平及等級(jí)不斷下降，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段乘客的出行需求。
圖1 項(xiàng)目地理位置圖
擬建太原東環(huán)高速公路牛駝?wù)ネ⒔坏靥幪袞|環(huán)高速公路楊家峪互通立交和丈子頭互通立交中間，牛駝?wù)沂苛陥@西側(cè)，該互通的修建將對(duì)實(shí)現(xiàn)太原市北中環(huán)、太行路（東中環(huán)）與太原市東環(huán)高速公路交通流的快速轉(zhuǎn)換，緩解太原東環(huán)高速公路上其他互通出入口的交通壓力，對(duì)進(jìn)一步完善太原市周邊路網(wǎng)具有重要意義。
1 工程自然條件
1.1 地形地貌
擬建牛駝?wù)ネ⒔晃挥谔行踊◣X區(qū)，地處太原盆地的東北端，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)海拔最高942.2 m，最低842.7 m。東部丘陵較多，屬太行山支脈系舟山延續(xù)，山勢緩和，基本屬于黃土丘陵，山坡和山間谷地被黃土層覆蓋，構(gòu)成黃土溝谷、洪積盆地、沖積扇等多種地貌特征。
太原盆地為一典型的新生代斷陷盆地，東有太谷大斷裂，西有交城大斷層，均屬北東走向的高角度正斷層，它控制著盆地的形成與發(fā)展，地貌屬于較為標(biāo)準(zhǔn)的山間黃土臺(tái)丘地貌。
1.2 水文
勘測區(qū)位于東山山前地帶，海拔比市內(nèi)高出約100 m，地勢由東向西傾斜，地下水埋藏較深，地表下100 m以上地下水非常貧乏。僅在第四系松散堆積物中，受中下更新統(tǒng)或第三系黏性土隔水層的阻隔，局部殘留有微弱的壤中孔隙水或潛水?；鶐r裂隙水埋置深度在200 m以下，對(duì)工程無影響。常因地表水疏通不好，排水不暢，坑凹積水等原因，引起黃土濕陷，造成工程病害，應(yīng)引起足夠重視。
1.3 氣候
太原市屬溫暖帶半干旱大陸性氣候，平均海拔780 m，年平均氣壓92.7 kPa，年平均氣溫9.5℃，汛期一般集中在7—9月份，降水量占全年的70%～80%。風(fēng)向季節(jié)變換，下半年以北風(fēng)和西風(fēng)最多，上半年以偏南風(fēng)最多，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。
1.4 其他控制因素
太原東環(huán)高速公路在楊家峪互通立交至丈子頭互通立交路段沿山脊布線，兩側(cè)多為山體，而北中環(huán)、太行路（東中環(huán)）位于山麓，兩者高程較大，互通布設(shè)開挖較大，縱坡較大。
牛駝?wù)ネ⒔黄瘘c(diǎn)接市政道路北中環(huán)、太行路（東中環(huán)），即互通立交A匝道設(shè)收費(fèi)站后接北中環(huán)與太行路立交位置相接。
圖2 北中環(huán)—太行路立交方案圖
2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
2.1 設(shè)計(jì)速度
太原東環(huán)高速公路在丈子頭互通立交至楊家峪互通立交段的設(shè)計(jì)速度為80 km/h，根據(jù)本項(xiàng)目的性質(zhì)、沿線地形、服務(wù)群體以及東環(huán)高速公路的設(shè)計(jì)速度及線形指標(biāo)，確定了牛駝?wù)ネ⒔辉训涝O(shè)計(jì)速度均采用40 km/h的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 轉(zhuǎn)向交通量
通過分析太原市牛駝?wù)ネㄝ椛浞秶?、周邊?duì)外出行的高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合太原市東環(huán)高速公路丈子頭互通、楊家峪互通、松莊互通和長風(fēng)互通立交自通車年以來的出入口交通量，采用直接法進(jìn)行交通量預(yù)測，在2034年牛駝?wù)ネ⒔晦D(zhuǎn)向交通量。
表1 2034年牛駝?wù)ネń煌款A(yù)測結(jié)果pcu/d
2.3 收費(fèi)站規(guī)模
根據(jù)目前太原東環(huán)高速公路交通狀況及交通量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合市政交通流特點(diǎn)以及太原東環(huán)高速公路長風(fēng)收費(fèi)站、松莊收費(fèi)站、楊家峪收費(fèi)站、丈子頭收費(fèi)站4座收費(fèi)站的建設(shè)規(guī)模，擬建的牛駝?wù)ネ⒔皇召M(fèi)站采用4進(jìn)6出的建設(shè)規(guī)模。
圖3 交通量分布圖
3 牛駝?wù)ネǚ桨覆荚O(shè)
根據(jù)太原市北中環(huán)、太行路與牛駝?wù)ū敝协h(huán)）互通接線方案，同時(shí)考慮到牛駝?wù)ネ⒔粚?duì)東環(huán)高速公路西側(cè)城區(qū)規(guī)劃區(qū)的土地占用情況、收費(fèi)站布設(shè)條件及互通匝道縱坡等多個(gè)因素，共布設(shè)3個(gè)互通立交方案。
3.1 方案一
3.1.1 方案設(shè)計(jì)
本方案在北中環(huán)—太行路立交以北約400 m處設(shè)置匝道與東環(huán)高速相接，擬采用A型單喇叭互通（匝道下穿）?；ネǚ秶鷥?nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m（D匝道），最大縱坡3.988%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)1.7 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.2 km。
圖4 牛駝?wù)ネǚ桨敢?/p>
3.1.2 方案特點(diǎn)
3.1.2.1 方案一優(yōu)點(diǎn)
a）互通直接與市政道路北中環(huán)—太行路立交匝道相接，立交形式簡單、緊湊，繞行距離短，方便快捷。
b）互通形式采用A型單喇叭，主線左轉(zhuǎn)車輛行車較為順適，且遠(yuǎn)期東山高速公路成為城市快速路之后，使市區(qū)南北交通流快速轉(zhuǎn)換。
c）該方案總體占地較少，工程量較小，工程造價(jià)較低。
3.1.2.2 主要缺點(diǎn)
a）受空間所限，入口處收費(fèi)站距分流點(diǎn)距離127 m，出口處收費(fèi)站距分流點(diǎn)距離127 m，D匝道合流點(diǎn)距收費(fèi)站124 m，均滿足規(guī)范最小要求75 m，但車流量大時(shí)容易造成擁堵，且駛離收費(fèi)站后判斷行駛方向的時(shí)間較短，容易誤行，設(shè)計(jì)中須通過加強(qiáng)交通安全設(shè)施以改善交通組織狀況。
b）右轉(zhuǎn)C、D兩匝道由于受到克服高差及控制分合流點(diǎn)距收費(fèi)站距離的限制，線形較差，平縱指標(biāo)較低，該項(xiàng)不利因素與缺點(diǎn)a）有疊加的不利因素。
c）D匝道由于展線需要，進(jìn)入東環(huán)高速北澗河特大橋，需加寬拼接5孔180 m橋梁，需要克服新舊橋間沉降不均勻等不利因素。
3.2 方案二
3.2.1 方案設(shè)計(jì)
鑒于方案一收費(fèi)站距匝道分合流點(diǎn)較近，個(gè)別匝道指標(biāo)較低，提出繞行增長距離的方案二，即A匝道自市政預(yù)留接點(diǎn)向北行至澗河特大橋，下穿大橋后向南布設(shè)匝道，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）與東環(huán)高速相接。互通范圍內(nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑57.25 m，最大縱坡3.971%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)2.0 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.3 km。
圖5 牛駝?wù)ネǚ桨付?/p>
3.2.2 方案特點(diǎn)
3.2.2.1 方案二優(yōu)點(diǎn)
a）該方案拓展了布設(shè)空間，收費(fèi)站距匝道分合流點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，不易擁堵，判斷行駛方向的時(shí)間較充足，不易誤行，對(duì)交通安全有利。
b）立交線形較順暢，匝道布設(shè)未進(jìn)入原有高速橋梁范圍，對(duì)東環(huán)高速影響較小。
3.2.2.2 主要缺點(diǎn)
a）A匝道較長，上下高速繞行較遠(yuǎn)，車輛上下高速需繞行約1.2 km。
b）B型單喇叭型式、環(huán)形匝道半徑較小，不利于北來車輛右轉(zhuǎn)行車。
c）占地多，造價(jià)較高。
3.3 方案三
3.3.1 方案設(shè)計(jì)
方案三以方案一為基礎(chǔ)，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）進(jìn)行比較?；ネǚ秶鷥?nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m，最大縱坡3.978%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)1.7 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.2 km。
圖6 牛駝?wù)ネǚ桨溉?/p>
3.3.2 方案特點(diǎn)
方案三與方案一優(yōu)缺點(diǎn)基本一致，區(qū)別在于方案三采用的是B型單喇叭，改善了B匝道縱坡條件，但其B型單喇叭型式不利于主線南來車輛右轉(zhuǎn)行車，且匝道進(jìn)入東環(huán)高速橋梁范圍更長。
3.4 互通方案比選
方案一、方案二和方案三比選結(jié)果見表2。
綜上所述，方案一與方案三相比，方案一A型單喇叭有利于主線行車優(yōu)于方案三B型單喇叭；而方案一與方案二比較，方案一能使北中環(huán)及太行路車輛快速便捷上下高速，不繞行，行車明確簡單，工程規(guī)模較低，且與城市規(guī)劃相適應(yīng)，收費(fèi)站與匝道分合流點(diǎn)雖較近，車流量大時(shí)易擁堵、易誤行，但可通過加強(qiáng)交通安全設(shè)施等措施使交通組織狀況得以改善；而方案二雖有效解決了易堵易誤行的問題，但繞行較遠(yuǎn)、造價(jià)較高且為B型單喇叭型式對(duì)主線行車不利。因此，推薦方案一A型單喇叭方案為推薦方案。
表2 牛駝?wù)ネ⒔环桨腹こ塘勘容^表
4 結(jié)語
太原市牛駝?wù)ネńY(jié)合交通量分析，在充分研究地形地物的基礎(chǔ)上，通過合理布置多個(gè)互通方案進(jìn)行比選研究，因地制宜，靈活設(shè)計(jì)，同時(shí)盡量減少對(duì)現(xiàn)有東環(huán)高速公路的影響，降低了工程造價(jià)，提高了互通服務(wù)水平及運(yùn)營安全性，以獲取最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。
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游曉英
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圖1 項(xiàng)目地理位置圖
擬建太原東環(huán)高速公路牛駝?wù)ネ⒔坏靥幪袞|環(huán)高速公路楊家峪互通立交和丈子頭互通立交中間，牛駝?wù)沂苛陥@西側(cè)，該互通的修建將對(duì)實(shí)現(xiàn)太原市北中環(huán)、太行路（東中環(huán)）與太原市東環(huán)高速公路交通流的快速轉(zhuǎn)換，緩解太原東環(huán)高速公路上其他互通出入口的交通壓力，對(duì)進(jìn)一步完善太原市周邊路網(wǎng)具有重要意義。
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太原盆地為一典型的新生代斷陷盆地，東有太谷大斷裂，西有交城大斷層，均屬北東走向的高角度正斷層，它控制著盆地的形成與發(fā)展，地貌屬于較為標(biāo)準(zhǔn)的山間黃土臺(tái)丘地貌。
1.2 水文
勘測區(qū)位于東山山前地帶，海拔比市內(nèi)高出約100 m，地勢由東向西傾斜，地下水埋藏較深，地表下100 m以上地下水非常貧乏。僅在第四系松散堆積物中，受中下更新統(tǒng)或第三系黏性土隔水層的阻隔，局部殘留有微弱的壤中孔隙水或潛水?；鶐r裂隙水埋置深度在200 m以下，對(duì)工程無影響。常因地表水疏通不好，排水不暢，坑凹積水等原因，引起黃土濕陷，造成工程病害，應(yīng)引起足夠重視。
1.3 氣候
太原市屬溫暖帶半干旱大陸性氣候，平均海拔780 m，年平均氣壓92.7 kPa，年平均氣溫9.5℃，汛期一般集中在7—9月份，降水量占全年的70%～80%。風(fēng)向季節(jié)變換，下半年以北風(fēng)和西風(fēng)最多，上半年以偏南風(fēng)最多，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。
1.4 其他控制因素
太原東環(huán)高速公路在楊家峪互通立交至丈子頭互通立交路段沿山脊布線，兩側(cè)多為山體，而北中環(huán)、太行路（東中環(huán)）位于山麓，兩者高程較大，互通布設(shè)開挖較大，縱坡較大。
牛駝?wù)ネ⒔黄瘘c(diǎn)接市政道路北中環(huán)、太行路（東中環(huán)），即互通立交A匝道設(shè)收費(fèi)站后接北中環(huán)與太行路立交位置相接。
圖2 北中環(huán)—太行路立交方案圖
2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
2.1 設(shè)計(jì)速度
太原東環(huán)高速公路在丈子頭互通立交至楊家峪互通立交段的設(shè)計(jì)速度為80 km/h，根據(jù)本項(xiàng)目的性質(zhì)、沿線地形、服務(wù)群體以及東環(huán)高速公路的設(shè)計(jì)速度及線形指標(biāo)，確定了牛駝?wù)ネ⒔辉训涝O(shè)計(jì)速度均采用40 km/h的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 轉(zhuǎn)向交通量
通過分析太原市牛駝?wù)ネㄝ椛浞秶?、周邊?duì)外出行的高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合太原市東環(huán)高速公路丈子頭互通、楊家峪互通、松莊互通和長風(fēng)互通立交自通車年以來的出入口交通量，采用直接法進(jìn)行交通量預(yù)測，在2034年牛駝?wù)ネ⒔晦D(zhuǎn)向交通量。
表1 2034年牛駝?wù)ネń煌款A(yù)測結(jié)果pcu/d
2.3 收費(fèi)站規(guī)模
根據(jù)目前太原東環(huán)高速公路交通狀況及交通量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合市政交通流特點(diǎn)以及太原東環(huán)高速公路長風(fēng)收費(fèi)站、松莊收費(fèi)站、楊家峪收費(fèi)站、丈子頭收費(fèi)站4座收費(fèi)站的建設(shè)規(guī)模，擬建的牛駝?wù)ネ⒔皇召M(fèi)站采用4進(jìn)6出的建設(shè)規(guī)模。
圖3 交通量分布圖
3 牛駝?wù)ネǚ桨覆荚O(shè)
根據(jù)太原市北中環(huán)、太行路與牛駝?wù)ū敝协h(huán)）互通接線方案，同時(shí)考慮到牛駝?wù)ネ⒔粚?duì)東環(huán)高速公路西側(cè)城區(qū)規(guī)劃區(qū)的土地占用情況、收費(fèi)站布設(shè)條件及互通匝道縱坡等多個(gè)因素，共布設(shè)3個(gè)互通立交方案。
3.1 方案一
3.1.1 方案設(shè)計(jì)
本方案在北中環(huán)—太行路立交以北約400 m處設(shè)置匝道與東環(huán)高速相接，擬采用A型單喇叭互通（匝道下穿）?；ネǚ秶鷥?nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m（D匝道），最大縱坡3.988%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)1.7 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.2 km。
圖4 牛駝?wù)ネǚ桨敢?/p>
3.1.2 方案特點(diǎn)
3.1.2.1 方案一優(yōu)點(diǎn)
a）互通直接與市政道路北中環(huán)—太行路立交匝道相接，立交形式簡單、緊湊，繞行距離短，方便快捷。
b）互通形式采用A型單喇叭，主線左轉(zhuǎn)車輛行車較為順適，且遠(yuǎn)期東山高速公路成為城市快速路之后，使市區(qū)南北交通流快速轉(zhuǎn)換。
c）該方案總體占地較少，工程量較小，工程造價(jià)較低。
3.1.2.2 主要缺點(diǎn)
a）受空間所限，入口處收費(fèi)站距分流點(diǎn)距離127 m，出口處收費(fèi)站距分流點(diǎn)距離127 m，D匝道合流點(diǎn)距收費(fèi)站124 m，均滿足規(guī)范最小要求75 m，但車流量大時(shí)容易造成擁堵，且駛離收費(fèi)站后判斷行駛方向的時(shí)間較短，容易誤行，設(shè)計(jì)中須通過加強(qiáng)交通安全設(shè)施以改善交通組織狀況。
b）右轉(zhuǎn)C、D兩匝道由于受到克服高差及控制分合流點(diǎn)距收費(fèi)站距離的限制，線形較差，平縱指標(biāo)較低，該項(xiàng)不利因素與缺點(diǎn)a）有疊加的不利因素。
c）D匝道由于展線需要，進(jìn)入東環(huán)高速北澗河特大橋，需加寬拼接5孔180 m橋梁，需要克服新舊橋間沉降不均勻等不利因素。
3.2 方案二
3.2.1 方案設(shè)計(jì)
鑒于方案一收費(fèi)站距匝道分合流點(diǎn)較近，個(gè)別匝道指標(biāo)較低，提出繞行增長距離的方案二，即A匝道自市政預(yù)留接點(diǎn)向北行至澗河特大橋，下穿大橋后向南布設(shè)匝道，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）與東環(huán)高速相接。互通范圍內(nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑57.25 m，最大縱坡3.971%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)2.0 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.3 km。
圖5 牛駝?wù)ネǚ桨付?/p>
3.2.2 方案特點(diǎn)
3.2.2.1 方案二優(yōu)點(diǎn)
a）該方案拓展了布設(shè)空間，收費(fèi)站距匝道分合流點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，不易擁堵，判斷行駛方向的時(shí)間較充足，不易誤行，對(duì)交通安全有利。
b）立交線形較順暢，匝道布設(shè)未進(jìn)入原有高速橋梁范圍，對(duì)東環(huán)高速影響較小。
3.2.2.2 主要缺點(diǎn)
a）A匝道較長，上下高速繞行較遠(yuǎn)，車輛上下高速需繞行約1.2 km。
b）B型單喇叭型式、環(huán)形匝道半徑較小，不利于北來車輛右轉(zhuǎn)行車。
c）占地多，造價(jià)較高。
3.3 方案三
3.3.1 方案設(shè)計(jì)
方案三以方案一為基礎(chǔ)，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）進(jìn)行比較?；ネǚ秶鷥?nèi)主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m，最大縱坡3.978%。該方案設(shè)計(jì)起點(diǎn)距離丈子頭互通終點(diǎn)1.7 km，設(shè)計(jì)終點(diǎn)距楊家峪互通起點(diǎn)1.2 km。
圖6 牛駝?wù)ネǚ桨溉?/p>
3.3.2 方案特點(diǎn)
方案三與方案一優(yōu)缺點(diǎn)基本一致，區(qū)別在于方案三采用的是B型單喇叭，改善了B匝道縱坡條件，但其B型單喇叭型式不利于主線南來車輛右轉(zhuǎn)行車，且匝道進(jìn)入東環(huán)高速橋梁范圍更長。
3.4 互通方案比選
方案一、方案二和方案三比選結(jié)果見表2。
綜上所述，方案一與方案三相比，方案一A型單喇叭有利于主線行車優(yōu)于方案三B型單喇叭；而方案一與方案二比較，方案一能使北中環(huán)及太行路車輛快速便捷上下高速，不繞行，行車明確簡單，工程規(guī)模較低，且與城市規(guī)劃相適應(yīng)，收費(fèi)站與匝道分合流點(diǎn)雖較近，車流量大時(shí)易擁堵、易誤行，但可通過加強(qiáng)交通安全設(shè)施等措施使交通組織狀況得以改善；而方案二雖有效解決了易堵易誤行的問題，但繞行較遠(yuǎn)、造價(jià)較高且為B型單喇叭型式對(duì)主線行車不利。因此，推薦方案一A型單喇叭方案為推薦方案。
表2 牛駝?wù)ネ⒔环桨腹こ塘勘容^表
4 結(jié)語
太原市牛駝?wù)ネńY(jié)合交通量分析，在充分研究地形地物的基礎(chǔ)上，通過合理布置多個(gè)互通方案進(jìn)行比選研究，因地制宜，靈活設(shè)計(jì)，同時(shí)盡量減少對(duì)現(xiàn)有東環(huán)高速公路的影響，降低了工程造價(jià)，提高了互通服務(wù)水平及運(yùn)營安全性，以獲取最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。
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