劉立權(quán) 羅士彬 范 偉

(1.河北省高速公路榮烏管理處 保定 072550; 2.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司 武漢 430056)

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，新建高速公路里程不斷增長，高速公路網(wǎng)已基本形成，早期建成的部分高速公路因交通量增長迅猛而急需改擴建?；ネㄊ搅Ⅲw交叉為高速公路建設(shè)工程中的關(guān)鍵節(jié)點，特別是作為高速公路之間交通量轉(zhuǎn)換用的樞紐互通，其改擴建方案受多種因素制約。如何在通行能力、環(huán)境影響、安全與經(jīng)濟等方面達到最優(yōu)，是樞紐互通改擴建方案研究的關(guān)鍵所在。

1 項目概況

1.1 互通立交現(xiàn)狀

榮成～烏海高速公路(G18)，由東至西橫貫山東、河北、天津、山西、內(nèi)蒙古，是我國北部地區(qū)東西向主通道，是西北部地區(qū)通往環(huán)渤海灣地區(qū)的出海通道之一。榮成～烏海高速公路河北徐水至淶源(冀晉界)段位于河北省保定市西北部，是河北省高速公路網(wǎng)中橫三、縱五的一部分，也是保定地區(qū)的重要運輸通道。

商莊樞紐互通作為榮烏高速公路河北徐水至淶源(冀晉界)段高速公路路線起點，及榮烏高速公路與京港澳高速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點，對促進2條高速公路之間交通量的轉(zhuǎn)換，帶動沿線區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等有著十分重要的作用[1]。

榮烏高速公路徐水至淶源段的起點與已建成通車的保津高速公路相接，商莊互通是榮烏高速公路徐水至淶源段起點的互通立交，連接保津高速公路和京港澳高速公路。二者位置示意見圖1。

圖1 商莊互通現(xiàn)狀圖

隨著榮烏高速的開工建設(shè)，現(xiàn)有商莊單喇叭形互通已不能滿足各高速公路之間交通相互轉(zhuǎn)換的需要，同時京港澳高速公路即將由雙向4車道擴建為雙向8車道，考慮原有互通的利用，須對商莊互通進行原位改擴建。

1.2 交通量分布情況

交通量分布狀況如圖2所示，該互通預(yù)測轉(zhuǎn)向交通量為46 531 pcu/d，其中主線往北京方向 13 497 pcu/d，占29.0%，主線往珠海方向33 034 pcu/d，占71.0%；京港澳高速往天津方向29 846 pcu/d，占64.14%，京港澳高速往淶源方向為16 685 pcu/d，占35.86%。

圖2 商莊樞紐互通2032年轉(zhuǎn)向交通量(單位：pcu/d)

2 商莊樞紐互通式立交方案

2.1 設(shè)計原則

商莊互通設(shè)計主要考慮以下方面的因素：形式美觀，運行順暢，交通組織明確；考慮原互通利用，降低工程造價；減小施工期對京港澳高速公路及原商莊互通的影響，同時考慮京港澳高速公路改擴建的需要[2-3]。因此，設(shè)計擬采用以下3個方案進行比選。

2.2 互通改擴建方案

1) 方案一。同側(cè)內(nèi)環(huán)變異苜蓿葉方案，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計。

方案一為變異苜蓿葉方案(見圖3)，兩交叉高速公路主線設(shè)計車速均為120 km/h，榮烏高速公路為雙向4車道高速公路。原商莊互通全部拆除，京珠高速公路互通區(qū)范圍內(nèi)按8車道加寬預(yù)留。在主轉(zhuǎn)向交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計車速80 km/h，路基寬度采用單向雙車道，寬12.0 m。次轉(zhuǎn)向交通流向(淶源至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計車速60 km/h，路基寬度按單出雙行路基寬10.5 m設(shè)計。其余2個方向設(shè)置環(huán)形匝道，設(shè)計車速40 km/h，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為10.5 m?？紤]到主線直行交通量較大，為減少主線出入口數(shù)量及轉(zhuǎn)向交通量對主線直行車流的影響，采用集散車道將內(nèi)環(huán)匝道與主線分離，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為10.5 m[4]。

圖3 商莊互通方案一

2) 方案二。三環(huán)變異苜蓿葉方案(見圖4)，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計。

方案二結(jié)合天津至珠海為主交通流方向，采用變異苜蓿葉方案，主流向左轉(zhuǎn)采用半直連式匝道，其余3個匝道左轉(zhuǎn)采用環(huán)形匝道，主線上跨。原商莊互通部分利用(珠海至天津右轉(zhuǎn)匝道)，京珠高速公路按照雙向8車道拓寬預(yù)留設(shè)計。在主交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計車速80 km/h，路基寬度采用12.0 m。環(huán)形匝道采用40 km/h，路基寬度為10.5 m單向單車道。右轉(zhuǎn)匝道采用60 km/h的設(shè)計車速，橫斷面類型為單向雙車道，路基寬度為10.5 m。

圖4 商莊互通方案二

3) 方案三。1個內(nèi)環(huán)加3個半定向匝道方案(見圖5)，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計。

圖5 商莊互通方案三

商莊互通方案三為1個內(nèi)環(huán)加3個半直連式匝道方案，原商莊互通全部拆除，京珠高速公路互通區(qū)范圍內(nèi)按8車道加寬預(yù)留。在主交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計車速80 km/h，路基寬度采用單向雙車道匝道，路基寬12.0 m。珠海至淶源方向、淶源至北京方向設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計車速60 km/h，路基寬度按單出雙行路基寬10.5m設(shè)計。天津至北京方向設(shè)置環(huán)形匝道，設(shè)計車速40 km/h，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為單向單車道10.5 m。

3 方案比選

各種方案的優(yōu)缺點及工程量比較見表1、表2。

表1 各方案優(yōu)缺點

表2 各方案主要工程數(shù)量

對表1、表2進行分析后可知：

1) 商莊互通方案一。能很好地滿足采用同側(cè)兩內(nèi)環(huán)匝道變異苜蓿葉方案，主線上跨，主交通流珠海至天津方向、珠海至淶源方向平、縱面線形指標(biāo)較高，交通運行順暢。通過設(shè)置集散車道，將交織區(qū)轉(zhuǎn)移至匝道上，交通組織單一明確，相對比較方案，主線出入口的數(shù)量為4個(少于方案二7個)，且主線上無交織區(qū)，有效地減小了轉(zhuǎn)向車輛對主線直行車輛的影響。對于被交路京港澳高速公路近期將擴建為雙向8車道，匝道順接原4車道遠期預(yù)留8車道，相對比較方案而言，方案一與京港澳高速公路進出口數(shù)量為6個(少于方案二7個)，有效地減小匝道銜接不確定因素及對京港澳高速公路直行車流的影響。

2) 商莊互通方案二。采用三環(huán)變異苜蓿葉方案，主線上跨，主交通流向珠海至天津方向左轉(zhuǎn)采用半定向匝道，其余方向左轉(zhuǎn)采用內(nèi)環(huán)匝道。該方案橋梁及用地規(guī)模較小，工程造價較低，施工組織較方案一簡單，原互通珠海至天津方向右轉(zhuǎn)匝道可以利用。但榮烏高速與京港澳高速上各存在一交織段，相對于方案一出入口數(shù)量較多，交通轉(zhuǎn)換對主線及被交路直行車輛均存在影響，交通組織相對較差。且兩相鄰環(huán)圈匝道預(yù)留8車道設(shè)計，設(shè)計較為困難。

3) 商莊互通方案三。本方案淶源至北京方向左轉(zhuǎn)匝道較推薦方案指標(biāo)高，車輛運行順暢?；ネ▋?nèi)部無交織段，車輛轉(zhuǎn)向、交通組織明確。但是存在以下缺點：由于匝道相互穿越，互通整體橋梁規(guī)模有所增加。淶源至北京方向?qū)?nèi)環(huán)改為半直連式匝道，繞行距離增加；互通交通量匹配較差，對淶源至北京方向(較小交通流方向)，采用半直連式匝道，相對浪費；F匝道位于互通內(nèi)部，且需要上跨京港澳后穿越榮烏高速，縱斷面指標(biāo)較低。

綜上所述，商莊樞紐互通推薦采用方案一變異苜蓿葉方案。

4 推薦方案施工交通組織設(shè)計

考慮到商莊樞紐的改建不能中斷保津高速與京港澳高速的交通運行及轉(zhuǎn)換，以下共分4步對其改建施工方案進行組織[5-6]。

步驟1。建成部分主線橋梁及路基，建成天津至北京方向、北京至淶源方向及珠海至天津方向的右轉(zhuǎn)匝道，部分建成淶源至珠海方向右轉(zhuǎn)匝道。將原商莊互通天津至北京方向和珠海至天津方向的右轉(zhuǎn)匝道拆除，見圖6a)。

步驟2。在步驟1的基礎(chǔ)上，建成主線跨線橋梁，建成天津至珠海左轉(zhuǎn)方向半定向匝道橋及部分路基工程，建成部分集散車道，修建臨時匝道，見圖6b)。

步驟3。在步驟2的基礎(chǔ)上建成北京至天津方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，連通淶源至珠海方向右轉(zhuǎn)匝道。拆除天津至珠海方向左轉(zhuǎn)半定向匝道，北京至天津方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，臨時匝道，見圖6c)。

步驟4。建成淶源至北京方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，完成珠海至淶源方向左轉(zhuǎn)半定向匝道橋梁及路基工程,完善集散車道設(shè)計。商莊樞紐建設(shè)完成，見圖6d)。

圖6 推薦方案施工交通組織設(shè)計圖

5 結(jié)語

商莊樞紐互通是一個比較典型的將單喇叭互通改建成為十字交叉樞紐互通的例子，互通改建方案受地形地貌、社會、經(jīng)濟等諸多外部因素影響，同時方案的比選需要對正在運營的京港澳高速現(xiàn)狀、原單喇叭互通如何合理利用、施工期間交通組織及保通方案等各方面因素進行考慮。本文通過3個樞紐互通方案的比選，提出本互通立交的推薦方案，以供工程技術(shù)人員進行綜合參考。