楊 偉

(四川省交通運輸廳交通勘察設(shè)計研究院， 四川成都 610017)

隨著高速公路建設(shè)的持續(xù)深入，高速公路已呈現(xiàn)通道構(gòu)筑和路網(wǎng)加密并舉的建設(shè)形態(tài)。樞紐互通作為交通流快速轉(zhuǎn)換節(jié)點，在路網(wǎng)加密過程中將越來越多地涌現(xiàn)。伴隨高速公路的向復(fù)雜條件下的深入發(fā)展，樞紐互通面臨越來越多的影響因素，從路網(wǎng)布局、城鎮(zhèn)規(guī)劃、交通流、地形地質(zhì)、地物及路線線形等層面，都不同程度影響著樞紐互通設(shè)計。

1 樞紐互通類型及設(shè)計思路

1.1 樞紐互通類型

樞紐互通為高速公路之間、高速公路與具有干線功能的一級功能之間或具有干線功能的一級公路之間立交，提供連續(xù)、快速的交通轉(zhuǎn)換功能。從互通型式上，樞紐互通可選用三岔Y型、三岔T型、四岔直連式、渦輪形、全苜蓿葉形和變形苜蓿葉形。各個樞紐互通的外觀表現(xiàn)為形式不同，主要體現(xiàn)在左轉(zhuǎn)彎匝道形式各有區(qū)別(環(huán)形、半直連式、直連式)，內(nèi)在表現(xiàn)為交通量差別，特別是左轉(zhuǎn)彎交通量大小直接影響左轉(zhuǎn)彎匝道形式的選取。在具體設(shè)計中結(jié)合地形地質(zhì)、地物等因素，出現(xiàn)了除上述形式以外的樞紐互通，但基本都以其為基礎(chǔ)形式，對部分匝道進(jìn)行了調(diào)整或變形所致。

1.2 設(shè)計思路

樞紐互通設(shè)計應(yīng)該在各影響因素或邊界條件下，同時兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、舒適四大原則。因此需要在設(shè)計前，應(yīng)逐一厘清各個影響因素、邊界條件，對各因素進(jìn)行分類排序，得出影響方案設(shè)計的主導(dǎo)因素。在設(shè)計過程中，結(jié)合輸入要素，從宏觀至微觀、由整體到細(xì)部分層次不斷修正和動態(tài)調(diào)整，使設(shè)計輸出的各參數(shù)符合要求，設(shè)計成果兼顧四大原則。設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 互通設(shè)計流程

1.2.1 設(shè)計輸入

設(shè)計輸入是指在設(shè)計前和過程中梳理影響互通方案設(shè)計的各個影響資料和邊界條件，可分為社會條件、自然條件和交通條件三方面。

社會條件包括城鎮(zhèn)發(fā)展及規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局、土地利用、文物保護(hù)、飲用水源、水利油氣及電力設(shè)施布局與規(guī)劃等。自然條件包括地形地質(zhì)、地物、水文氣象、野生動植物、礦產(chǎn)資源、水資源、景區(qū)保護(hù)區(qū)等。交通條件包括路網(wǎng)現(xiàn)狀、綜合交通運輸規(guī)劃、交通量分布及組成、道路幾何條件及構(gòu)筑物分布。

1.2.2 動態(tài)設(shè)計

動態(tài)設(shè)計是指從互通選型到匝道設(shè)計中不斷優(yōu)化，根據(jù)設(shè)計輸入進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，同時還包括設(shè)計輸出得到的反饋進(jìn)行再設(shè)計。

互通宏觀整體性設(shè)計體現(xiàn)在互通區(qū)、收費站及管理區(qū)選址，互通之間、互通與其他設(shè)施以及互通與隧道的間距或凈距，道路或匝道的交叉位置、跨越關(guān)系，互通基本類型選址，出口一致性、車道連續(xù)及車道平衡[1-3]，互通分期建設(shè)等方面。

互通微觀細(xì)部設(shè)計體現(xiàn)在匝道平縱線形設(shè)計，匝道橫斷面選擇，超高加寬，變速車道、輔助車道及集散車道設(shè)計，分合流及交織區(qū)設(shè)計，與橋梁路基等專業(yè)銜接，視距及凈空保證等。

1.2.3 設(shè)計輸出

設(shè)計輸出是指設(shè)計成果，包括中間階段結(jié)果以及最終成果。設(shè)計輸出得到的各參數(shù)需要滿足規(guī)范及使用要求，設(shè)計成果應(yīng)兼顧和體現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和舒適四大原則。

2 項目概況

本項目為川內(nèi)某城市過境高速公路，將放射性高速公路、過境高速公路以及國省道連接起來。在項目初設(shè)階段分別設(shè)置了白馬樞紐、椑木樞紐和雙才樞紐。項目地勢較為平均，為丘陵河谷地貌，地表主要為殘坡積層、坡洪積層等，泥巖、砂巖互層，區(qū)域穩(wěn)定性較好。地形地質(zhì)相對簡單，對互通方案影響不大。

2.1 白馬樞紐

既有兩條高速呈T形交叉，僅部分方向匝道連通，如下圖虛線所示。白馬樞紐將本項目與既有兩條高速連接起來，構(gòu)成十字形交叉，實現(xiàn)全部方向匝道連通。影響互通布設(shè)的主導(dǎo)因素是交通條件和社會條件，既要合理利用既有匝道實現(xiàn)與兩條高速公路合理銜接，又要盡量減少對村落和高壓線路的拆遷，節(jié)約用地。初設(shè)提出了兩個方案進(jìn)行比較(圖2、圖3)。

圖2 白馬樞紐方案一

圖3 白馬樞紐方案二

方案一采用主線分離的環(huán)形+直連式立交，方案二采用三環(huán)式立交。方案一利用了主線分離后利用有利臺地地形、減少6座橋梁；直連式匝道通行能力和行駛舒適性較方案二好；完全利用既有匝道，保通壓力小。然而方案一占地過大，增加12.7 ha，房屋拆遷和土地占用多。考慮本互通最大轉(zhuǎn)彎交通量為604 pcu/h，設(shè)置集散車道后，方案二滿足通行需求，互通形式緊湊、節(jié)約了占地，減小了拆遷規(guī)模。通過合理完善的施工組織，保證施工期間既有道路的正常通行?？傮w造價相差不大，經(jīng)過綜合比較，初設(shè)推薦方案二。

2.2 椑木樞紐

椑木樞紐為本項目與成渝高速相交而設(shè)，互通區(qū)同時存在成渝鐵路和國道321，主線不可避免與鐵路交叉。影響互通布設(shè)的主要因素是交通條件和自然條件，應(yīng)充分考慮施工和運營期間項目建設(shè)對公路和鐵路運營的風(fēng)險隱患，盡量減少跨越次數(shù)。要結(jié)合地形特點進(jìn)行匝道布設(shè)，利用山包臺地等有利地形減少橋梁長度，降低造價。由于成渝高速中分帶采用新澤西護(hù)欄，匝道上跨時應(yīng)大角度交叉，盡量不在中分帶設(shè)墩。

對于公鐵并行情況，不設(shè)收費站的獨象限式互通方案(包括雙喇叭、雙T互通及其組合型式)可以避免匝道與鐵路交叉。但是此類方案存在著匝道交織、車輛繞行以及匝道同兩條主線包圍三角區(qū)域占地很大等明顯缺點，因而一般適用于設(shè)收費站的非樞紐互通[4]。樞紐互通強(qiáng)調(diào)交通的快速轉(zhuǎn)換，提供舒適快捷的交通服務(wù)，獨象限式互通方案不適宜。

均采用對角象限雙環(huán)式變異苜蓿葉形立交，均能滿足交通轉(zhuǎn)換，但方案一部分匝道線形指標(biāo)相對較好，主流向匝道避免繞行，行駛舒適性優(yōu)。方案二相比方案一具有兩大優(yōu)點：將6次跨越成渝鐵路改為2次集中跨越，減少了施工和運營期間與鐵路的干擾；利用臺地、坡地、山包等有利地形布設(shè)匝道，橋梁面積減少30 %。經(jīng)過比較，總體造價相差不大，方案二既能適應(yīng)轉(zhuǎn)彎交通需求，與地形相適應(yīng)，最大程度地減少了與鐵路的干擾，方案較為合理(圖4、圖5)。

圖4 椑木樞紐方案一

圖5 椑木樞紐方案二

3 結(jié)束語

在高速公路網(wǎng)加密建設(shè)過程中，作為重要結(jié)點的樞紐互通所處的工程建設(shè)條件將愈加復(fù)雜，互通方案將受到地形、地質(zhì)、規(guī)劃、既有交通方式等多重因素影響。通過影響因素分析，提出了設(shè)計原則，以白馬樞紐和椑木樞紐為例，結(jié)合高速公路與既有高速、匝道、鐵路的關(guān)系，梳理影響對樞紐互通方案布設(shè)的各主要因素，進(jìn)行了方案比較和優(yōu)化設(shè)計，為今后類似工程建設(shè)提供了較好的設(shè)計思路和參考。