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        復(fù)雜控制條件下的樞紐互通方案比選

        2022-03-22 03:12:20吳金蓮黃梟楠丁武全
        公路交通技術(shù) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:雙林凈距交通量

        李 靚, 吳金蓮, 梁 戰(zhàn), 黃梟楠, 丁武全

        (浙江數(shù)智交院科技股份有限公司, 杭州 310000)

        湖杭高速公路吳興至德清段工程起自湖州吳興區(qū)織里鎮(zhèn),經(jīng)吳興區(qū)織里、南潯區(qū)舊館、雙林、和孚、菱湖、千金、德清縣鐘管、新市、新安、雷甸等鄉(xiāng)鎮(zhèn),止于德清縣新安。項(xiàng)目起點(diǎn)接G50申蘇浙皖高速公路,終點(diǎn)與S13練杭高速公路相接,中間與S12申嘉湖高速公路、杭州繞城高速公路西復(fù)線溝通銜接。

        雙林樞紐是本項(xiàng)目與申嘉湖高速交叉設(shè)置的樞紐互通。雙林樞紐在申嘉湖高速公路路段內(nèi)距離東側(cè)的雙林互通約7.53 km,距離西側(cè)的南潯服務(wù)區(qū)約2.44 km,左幅凈距700 m,右幅凈距770 m,滿足設(shè)置獨(dú)立互通的要求;在本項(xiàng)目中距離北側(cè)南潯西互通約4.346 km,距南側(cè)和孚服務(wù)區(qū)約4.876 km。申嘉湖高速公路路基和橋梁部分已按照雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)[1],路面部分是按照雙向4車道(預(yù)留6車道)高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)速度為120 km/h[2]。雙林樞紐的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目與申嘉湖高速交通的轉(zhuǎn)換。

        雙林樞紐與西側(cè)的南潯服務(wù)區(qū)間距較小,僅2.44 km,為控制規(guī)模,提高立交安全性,盡量避免將兩者設(shè)置為復(fù)合式立交,因此對(duì)樞紐匝道的布設(shè)提出了更高的要求,如圖1所示。

        圖1 雙林樞紐與南潯服務(wù)區(qū)位置示意

        1 交通量分布及控制因素分析

        1.1 交通量流量分析

        雙林樞紐是本項(xiàng)目與申嘉湖高速進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換而設(shè)置的樞紐互通立交[3],2044年預(yù)測(cè)互通區(qū)主線起終點(diǎn)交通量平均為60 355 pcu/d,轉(zhuǎn)向交通量為27 271 pcu/d。其中杭州往返安徽的交通量為 11 297 pcu/d,為主要交通方向;湖州往返安徽的交通量 6 043 pcu/d,杭州往返上海的交通量為6 081 pcu/d,為次要交通方向;湖州往返上海的交通量為3 463 pcu/d,為最小交通方向,如圖2所示。

        注:圖中數(shù)字為平均日交通量,以小客車(輛)計(jì);括號(hào)內(nèi)數(shù)字為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。

        1.2 控制因素分析

        1.2.1 地形與地物

        互通區(qū)范圍地形較為平坦,河道密布,多為農(nóng)田、旱地,民居廣泛分布,樞紐區(qū)西側(cè)有埭溪塘自南而北穿過,東北象限為曹橋村,東南象限有一道觀廣陵觀,為市級(jí)文物保護(hù)單位,樞紐區(qū)主線及匝道線位均對(duì)其進(jìn)行了避讓[4]。

        1.2.2 油氣管線較多

        申嘉湖高速北側(cè)約300 m~400 m范圍有金嘉湖成品油管線,南側(cè)約40 m~130 m范圍有川氣東送天然氣管線,走向均與申嘉湖高速大致一致,對(duì)樞紐方案及匝道布設(shè)產(chǎn)生影響[5]。匝道在布設(shè)時(shí)應(yīng)盡量減少與其交叉次數(shù),同時(shí)避免小角度交叉[6]。對(duì)于管線轉(zhuǎn)折角度較大處,應(yīng)盡量避免將匝道布設(shè)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近。

        樞紐西北象限有一處天然氣管線,其閥室與本樞紐匝道距離較近,匝道布設(shè)時(shí)需充分考慮其安全距離,如圖3所示。

        圖3 雙林樞紐平面布置

        1.2.3 交叉道路控制因素

        互通區(qū)范圍被交線申嘉湖高速上共有橋梁1座,為5×25 m梁橋[7]。另有鋼筋混凝土箱型通道6道[8],圓管涵3道。樞紐方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量利用老路結(jié)構(gòu)物,避免對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物進(jìn)行改造。

        2 立交方案比選

        根據(jù)既有路網(wǎng)、地形地物、交叉道路情況、交通量、征地拆遷、造價(jià)等因素?cái)M定2個(gè)方案。

        1) 方案1:雙層變形渦輪形

        本方案采用變形渦輪形方案,4個(gè)左轉(zhuǎn)彎方向均采用外轉(zhuǎn)彎半直連匝道,保證良好的通行能力[9]。其中安徽往湖州、上海往杭州方向左轉(zhuǎn)匝道屬于次要交通方向,因此將這2條半定向匝道布置在內(nèi)側(cè),以降低匝道平曲線指標(biāo)。杭州往安徽方向左轉(zhuǎn)彎匝道為主要交通方向,因此將它布置在外側(cè),采用較高的平曲線指標(biāo),從而提高了其通行能力,以適應(yīng)交通量的需求,如圖4所示。

        為避免將匝道分流鼻設(shè)置在橋梁上,同時(shí),為保證與南潯服務(wù)區(qū)的凈距滿足規(guī)范要求,設(shè)計(jì)將安徽往杭州方向右轉(zhuǎn)匝道布置在湖州往上海左轉(zhuǎn)匝道內(nèi)側(cè),減少了占地。為避免對(duì)申嘉湖高速5×25 m橋梁進(jìn)行改造,申嘉湖高速安徽方向匝道出入口均布置在該橋梁前方的路基范圍內(nèi)。申嘉湖高速各項(xiàng)平縱指標(biāo)均滿足互通區(qū)主線指標(biāo),匝道出口識(shí)別視距均滿足規(guī)范要求。申嘉湖高速上本樞紐各匝道分合流端部均按雙向6車道銜接,主線兩側(cè)設(shè)置100 m漸變段過渡[10]。

        圖4 方案1雙林樞紐平面布置

        該方案環(huán)形匝道與川氣東送天然氣管道交叉角度較大,雖然交叉點(diǎn)位于管線轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近,但是由于匝道平曲線半徑較大,橋梁配跨適當(dāng)加大后,橋梁墩位與管線凈距較大,施工風(fēng)險(xiǎn)較小。

        2) 方案2:雙層單環(huán)變形苜蓿葉形

        本方案采用單環(huán)式變形苜蓿葉形,半直連匝道與環(huán)形匝道相結(jié)合[11]。除湖州往上海方向左轉(zhuǎn)彎匝道采用環(huán)形匝道外,其余左轉(zhuǎn)彎匝道均采用外轉(zhuǎn)彎半直連匝道,如圖5所示。匝道設(shè)計(jì)速度除環(huán)形匝道采用40 km/h外,其余匝道均采用60 km/h。

        圖5 方案2雙林樞紐平面布置

        該方案環(huán)形匝道與川氣東送天然氣管道交叉角度較小,且交叉點(diǎn)位于管線轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近,由于環(huán)形匝道平曲線半徑較小,使得橋梁配跨受限,橋梁墩位與管線凈距較小,施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

        3) 方案比選

        (1) 方案1

        優(yōu)點(diǎn):匝道布置緊湊,互通型式優(yōu)美,占地較少[12];左轉(zhuǎn)彎匝道全部采用半直連匝道,最小平曲線半徑R=150 m,線形指標(biāo)較好,通行能力高[13];橋梁墩位與管線凈距較大,施工風(fēng)險(xiǎn)較小。

        缺點(diǎn):匝道橋梁面積較大,總造價(jià)稍高,匝道距離廣陵觀較近。

        (2) 方案2

        優(yōu)點(diǎn):匝道橋梁面積較少,總造價(jià)稍低,匝道距離廣陵觀較遠(yuǎn)。

        缺點(diǎn):占地較多,且湖州至上海方向采用環(huán)形匝道,設(shè)計(jì)速度采用40 km/h,技術(shù)指標(biāo)較低,通行能力較低,行車舒適性不及半直連式匝道[14];橋梁墩位與管線凈距較小,施工風(fēng)險(xiǎn)較大[15]。

        經(jīng)過以上優(yōu)缺點(diǎn)分析,各方案參數(shù)如表1所示。通過方案比較,設(shè)計(jì)擬定方案1作為推薦方案。

        表1 雙林樞紐設(shè)計(jì)方案比較

        3 結(jié)束語

        1) 互通立交設(shè)計(jì)涉及面廣,考慮因素多,尤其是場(chǎng)地條件復(fù)雜、控制因素多的情況下,需結(jié)合交通量特征和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況,合理選取技術(shù)指標(biāo)和匝道形式,綜合考慮地形、地物、征地拆遷、造價(jià)、施工風(fēng)險(xiǎn)等方面。

        2) 在方案選擇時(shí),首先避免與前后互通或服務(wù)區(qū)形成復(fù)合式立交,其次避免對(duì)周邊文物、控制點(diǎn)造成影響,再者優(yōu)先選擇對(duì)天然氣管線施工風(fēng)險(xiǎn)小的方案,最后優(yōu)先選擇匝道通行能力高的立交方案。

        3) 近年來,高速公路路網(wǎng)與油氣管線交叉的情況越來越多,而油氣管線具有遷改難度大、施工風(fēng)險(xiǎn)高、安全防范要求高等特點(diǎn)。在進(jìn)行互通立交設(shè)計(jì)時(shí),須事先精確探明管線坐標(biāo)及埋置深度,嚴(yán)格控制橋梁樁基或路基邊坡與管線的凈距;同時(shí)與相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位取得聯(lián)系,進(jìn)行必要的溝通,簽署相關(guān)協(xié)議,必要時(shí)調(diào)整匝道形式,降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

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