劉 帆，楊 洋

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

目前,在我國城市互通立交中：菱形立交因其結構簡單、占地小、造價低等優(yōu)點，是城市互通立交的主要形式之一；其次為苜蓿葉型立交，其特點是造型簡潔、視野開闊、景觀性好，工程規(guī)模適中；喇叭型立交是T 型交叉最常用的立交形式，其結構簡單，工程規(guī)模小。城市立交型式還有：Y 型、環(huán)形、渦輪型、直連式以及各種立交的變異和組合[1-3]。

隨著城市化進程的進一步發(fā)展，城市交通環(huán)境越來越復雜，并逐漸向立體化、多元化方向發(fā)展。城市道路互通設置在空間尺度、功能要求、立交型式及工程規(guī)模方面的分析越來越重要[4]。

唐瑩[5]通過對4 處典型城市樞紐的研究提出充分利用現(xiàn)狀條件，注重立交功能、景觀及預留遠期交通需求的立交選型原則。黃振宇[6]以深圳市南坪快速路三期為研究對象，提出立交選型應系統(tǒng)考慮沿線交通組織，并充分調(diào)查交通現(xiàn)狀，注重交通量預測的選型方法。滕國臣[7]通過對五路交叉節(jié)點的研究，提出五路交叉選型以交通量分析與預測為重點。

綜上，當前針對城市互通立交的特點及選型進行了大量研究，但都側(cè)重于某一方面因素，不夠系統(tǒng)和全面。本文正是基于前人研究，以城市建成區(qū)互通立交工程為例，系統(tǒng)分析研究城市道路互通立交設計中的難點及選型中的具體對策，并提出城市互通立交設計原則與方法。期望基于該原則及方法可為國內(nèi)外同類區(qū)域互通立交選型提供參考及依據(jù)。

1 城市互通立交設計控制要素

設計控制要素是城市互通立交設計應考慮的基本要素和必要條件。與傳統(tǒng)公路立交相比，城市互通立交在功能要求、交通組織、立交型式、征地拆遷、環(huán)境控制及工程投資等方面有較為嚴格的要求，設計時必須協(xié)同研究?；谝陨弦蛩胤治觯O計控制要素具體可歸納為安全、功能、環(huán)境、用地、成本五方面內(nèi)容[8]。

1.1 安全

安全包括結構安全及運行安全兩個方面。結構安全指組成立交的各構筑物的結構安全及耐久性。運行安全是指以人、車、路及管理為主要影響因素的整個系統(tǒng)的運行安全。設計時應堅持“以人為本、預防為主、寬容設計、防護得當”的設計理念。

1.2 功能

功能包括社會功能及交通功能兩個方面。社會功能主要指社會發(fā)展、國民經(jīng)濟發(fā)展、人民群眾出行等方面的需求。交通功能是指路網(wǎng)系統(tǒng)的交通需求及節(jié)點交通轉(zhuǎn)換的需求。路網(wǎng)系統(tǒng)的交通需求決定了立交的位置、規(guī)模及形式。

1.3 環(huán)境

環(huán)境要素主要包含社會環(huán)境、自然環(huán)境及歷史文化環(huán)境三方面。社會環(huán)境是指影響國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的現(xiàn)狀、規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局、土地規(guī)劃等。自然環(huán)境是指地形、地物、水文等。歷史文化環(huán)境是積淀形成的歷史地點及文化遺產(chǎn)，設計時必須予以避讓和保護。

1.4 用地

城市互通立交用地限制較為嚴格，道路兩側(cè)建筑密集，而且征拆費用高。因此，城市互通立交設計時除滿足功能、安全、環(huán)境需求外，還應樹立節(jié)約用地的設計理念，堅持精心設計、巧妙布局，實現(xiàn)土地資源的集約利用。

1.5 成本

對城市立交設計而言，成本主要包括建設成本、運營成本、交通事故成本、占地成本等。全壽命周期成本不僅是指建設階段的投資，還包括對工程投資的評估，通過對立交方案的選擇，應用先進技術、優(yōu)化工期、降低初期投資比等，是一種完善、科學的成本理念。

2 城市互通立交選型要點分析

2.1 明確節(jié)點功能定位，與路網(wǎng)布局相協(xié)調(diào)

立交選型首先應根據(jù)路網(wǎng)布局和規(guī)劃、相交道路的等級、交通功能等明確其功能定位，確保路網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和整體性，確保行車安全通暢和連續(xù)性，確保慢行系統(tǒng)的便捷連通性。

2.2 明確建設條件，與自然及環(huán)境條件相適應

立交選型應充分考慮區(qū)域規(guī)劃、地形、地質(zhì)、周邊的構筑物、設施的分布、文物古跡等條件。明確立交用地范圍，在滿足交通功能的前提下因地制宜布置匝道，確保立交型式與地形、地物及周邊的環(huán)境相適應，布局巧妙。

2.3 明確建設時序，使近、遠期有機結合

立交選型在滿足交通需求的前提下，力求節(jié)約造價，但又要考慮遠期交通發(fā)展和改擴建的可能，確保遠期改造時對既有工程的充分利用。

2.4 明確主、次交通流，使匝道布設有層次

立交選型首先要滿足主要道路交通，然后考慮次要道路交通；首先滿足主要方向轉(zhuǎn)向交通，然后考慮次要方向轉(zhuǎn)向交通。確保立交匝道布設先主后輔，有層次。

2.5 明確交通量及組織關系，使車行與慢行不干擾

立交選型要研究各種交通系統(tǒng)的交通組織關系，預測各種交通系統(tǒng)的交通量。交通量決定了匝道型式及立交規(guī)模。尤其不能忽略慢行系統(tǒng)的交通需求，確保機動車與慢行交通不干擾、少干擾。不但要滿足車行交通的轉(zhuǎn)換需求，還要滿足慢行交通的通過功能，使慢行系統(tǒng)不中斷、不繞行。

3 城市互通立交選型對策和設計步驟

3.1 城市互通立交的選型對策

城市互通立交一般依據(jù)路網(wǎng)布局及規(guī)劃，位置一般比較容易確定。在立交位置選定后，城市互通立交選型可按照初定立體交叉的基本型式、交叉幾何形狀及結構選擇、立體交叉型式評價等步驟進行選型。具體流程可按照圖1 進行。

圖1 城市互通立交選型步驟

3.2 城市互通立交的設計步驟

城市互通立交設計階段所需資料，除任務委托書、政府批復、專項評估、評審意見、設計規(guī)范等依據(jù)性文件外，還應收集下列現(xiàn)狀和規(guī)劃的基礎性資料。

（1）收集交通資料，進行交通量預測，確定交叉口的流量流向圖數(shù)據(jù)。

（2）收集節(jié)點范圍的地形及地勘資料，明確立交范圍地形地貌，地上及地下重要構筑物及管線。

（3）收集路網(wǎng)現(xiàn)狀和規(guī)劃資料，為立交選型、立交方案及實施性提供依據(jù)及支撐。

（4）根據(jù)建設條件和控制因素，在地形圖上初步擬定適應交通需求和符合實際的幾種可供選擇的立交型式。

（5）堅持多方案比選原則，對于有價值的方案，分別完成各方案的線形設計和交通組織設計。

（6）對每種立交比選方案中的各項設計特征指標、總體方案、交通組織、征地拆遷、工程造價、施工難易程度和分期實施的可能性等進行技術、經(jīng)濟、社會和環(huán)境方面的評價。

（7）根據(jù)各比選方案的總體布置圖，確定方案的用地范圍，計算征地面積、拆遷工程量、投資估算。

（8）提出初步推薦方案，依次完成工可（方案設計）、初步設計、施工圖設計等內(nèi)容。

4 典型城市互通立交選型案例分析

4.1 立交方案概況

案例立交位于西安市秦漢新城西部，在現(xiàn)狀正陽大道渭河正陽大橋西側(cè)，為蘭池大道與機場高速節(jié)點，主要服務于機場、主城區(qū)與秦漢新城之間的交通轉(zhuǎn)換。立交位置如圖2 所示。

圖2 項目地理位置

4.2 項目設計控制要素及選型要點論述

（1）在安全方面

該節(jié)點為高-快之間交通轉(zhuǎn)換，首要條件是行車安全和高效，選擇立交轉(zhuǎn)換比平交更利于行車安全。

（2）在功能方面

從路網(wǎng)功能角度看，區(qū)域迫切需要一條與市區(qū)直接相連的快速通道，改變現(xiàn)狀河道物理分割、涇渭大道距離較遠、正陽大道向南連而不暢的局面。該節(jié)點功能定位：一是秦漢新城內(nèi)部交通與機場及市區(qū)之間實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點；二是實現(xiàn)片區(qū)遠距離組團之間交通快速聯(lián)系與轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點；三是蘭池大道沿線立交節(jié)點布設的加密節(jié)點。該立交對機場高速與城市快速之間的建設具有現(xiàn)實意義。

（3）項目環(huán)境及建設條件方面

項目周邊自然環(huán)境主要有河堤路景觀道路，制約該項目立交選型；地鐵13 號線及第四象限現(xiàn)狀建筑，制約該項目匝道布設；沿線管線設施，設計時應該考慮進行局部改遷，對熱力管線及燃氣管道，預留相應安全距離；高壓線，機場高速西側(cè)約125 m處有現(xiàn)狀330 kV 正草一線，設計需預留相應安全距離及安全凈空。立交選型應側(cè)重于扁平化匝道布設，減少對現(xiàn)狀設施的影響。

（4）交通量預測、主次流交通流方面

依據(jù)相交道路的等級、功能，以及周邊居民的交通吸引源及出行特征，對節(jié)點各轉(zhuǎn)向交通流進行預測。至預測末年，高峰小時交通流向如圖3 所示。交叉口高峰小時總交通量為7 450 pcu/h。轉(zhuǎn)向交通量由大到小依次是：北→東、西→北、北→西、東→北。主流交通為左轉(zhuǎn)方向，匝道考慮采用半定向匝道；次要交通流為右轉(zhuǎn)交通。該項目為既有道路增加互通，匝道布置層次為：主線及右轉(zhuǎn)匝道為地面層、左轉(zhuǎn)匝道位于二層。

圖3 預測末年高峰小時交通量（單位：pcu/h）

（5）交通組織方面

節(jié)點立交主要解決高速與快速路之間的機動車交通轉(zhuǎn)換。慢行系統(tǒng)要求該節(jié)點設置互通后，快速路兩側(cè)東西向聯(lián)通。

（6）用地方面

該項目已預留立交規(guī)劃用地，周邊規(guī)劃用地為城市綠地。該項目處于渭河之濱，生態(tài)環(huán)境要求高，因此立交選型應以緊促型匝道為主，避免大開大合，減小對現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境的影響。

（7）建設成本方面

該項目為三路交叉節(jié)點，立交選型除滿足轉(zhuǎn)向要求外，力求型式簡潔，減少對現(xiàn)狀道路開挖及對管線改遷，有效控制立交規(guī)模。

4.3 立交選型布局、技術指標及比選

依據(jù)本文4.2 節(jié)對該項目控制要素及選型要點的論述，結合節(jié)點功能、現(xiàn)狀條件、預測交通量及相交道路的等級，綜合考慮項目節(jié)點周邊現(xiàn)狀限制條件和被交高速的因素，對方案一（雙層梨型立交）（見圖4）及方案二（雙層變異Y 型立交）（見圖5）兩個方案進行分析，慢行系統(tǒng)從外側(cè)繞行。

圖4 方案一：雙層梨型立交平面布置圖

圖5 方案二：雙層變異Y 型立交平面布置圖

主線設計速度60 km/h；匝道受道路兩側(cè)用地限制，立交轉(zhuǎn)向匝道最小半徑僅為55 m，能夠達到35 km/h 設計速度指標要求。工程規(guī)模對比見表1。

表1 工程規(guī)模對比表

經(jīng)過綜合比選：方案一（雙層梨型立交）功能完善，線形順暢，同時與現(xiàn)狀因素緊密結合；方案二（雙層變異Y 型立交）功能也較為完善，但匝道長度較大，轉(zhuǎn)向半徑基本與方案一相同。因此，在工程規(guī)模增加不大的前提下推薦方案一。

5 結語

城市互通立交具有選型多樣、造型新穎、兼顧慢行、指標靈活、線形美觀、重視景觀等特點，但受用地、地上地下構筑物及管線等限制，立交選型難度較大。本文通過系統(tǒng)研究城市互通立交設計控制要素，結合既有工程設計，提出城市互通立交選型要點及步驟，可避免立交選型過程中容易忽視的因素，得到最優(yōu)立交形式，可為城市互通立交選型提供參考。