張金， 潘丹

(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司， 湖北 武漢 430051)

隨著中國高速公路的大力發(fā)展，逐漸形成完善致密的高速公路網(wǎng)，路網(wǎng)不斷加密的同時，特別是中西部山嶺重丘區(qū)，受地形地質(zhì)條件限制，越來越多的山區(qū)高速公路形成錯位交叉，此條件下的復(fù)合式互通不斷涌現(xiàn)，選擇合理的復(fù)合互通形式，對充分發(fā)揮路網(wǎng)功能，安全、快捷、高效地轉(zhuǎn)換交通，充分利用被交高速公路既有工程、合理降低工程造價等，有著重要的意義。

1 山區(qū)高速公路錯位交叉條件下復(fù)合式互通設(shè)計主要形式探討

在建高速公路與既有高速公路在實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換需求時，形成單交叉點十字形全樞紐互通式立體交叉是較為理想的，但受地形、地物、可用走廊狹窄、地質(zhì)條件等限制，在規(guī)劃階段即論證無條件設(shè)置單點十字形全樞紐互通式立體交叉時，形成錯位交叉往往是較為經(jīng)濟合理的[1]，這在中國中西部山嶺重丘區(qū)高速公路建設(shè)過程中較為常見，隨之而來的就是新建樞紐互通與運營中樞紐互通復(fù)合問題，設(shè)計的主要思路是在保證主線主交通流向安全快捷運行前提下，靈活采用各種連接方式來減少或消除交通沖突，歸并主線出入口，盡可能避免設(shè)置過多的主線出入口而影響正常交通流，減少交織以提高通行能力并確保行車安全，根據(jù)現(xiàn)實工程中建設(shè)條件各異，兩條高速公路由于錯位距離不同而形成不同長度的共用路段，不同的復(fù)合連接方式也應(yīng)運而生[2]：

(1) 方式1：輔助車道連接形成整體式共用路段；當共用路段長度大于3 km，或轉(zhuǎn)向交通量及交織交通量小于相鄰互通立交之間的連接，可考慮采用加寬現(xiàn)有被交高速公路主線而形成輔助車道貫通形式，以滿足共用路段直行交通及轉(zhuǎn)向交通的需求。現(xiàn)行的JTG/T D21—2014《公路立體交叉設(shè)計細則》中對此種形式共用路段基本車道數(shù)的選取有明確要求。

(2) 方式2：集散車道連接形成分離式共用路段；當共用路段長度小于或等于3 km時，或方式1中設(shè)置輔助車道不滿足需求時，可采用在被交高速公路主線直行車道外，設(shè)置單獨的集散車道直接串聯(lián)主線出入口，既減少了被交高速公路主線相鄰出入口數(shù)量，又保持了兩條主線各自直行車道的連續(xù)性。此種方式將交織交通量從被交高速公路主線轉(zhuǎn)移至集散車道上，集散車道交織段長度應(yīng)滿足JTG D20—2017《公路路線設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)條文要求[3]。

(3) 方式3：交織分離車道連接形成完全分離式共用路段。當共用路段長度過短時，就算采用方式2，也不能滿足交織段長度要求時，可增設(shè)各個轉(zhuǎn)向的交織分離車道，直接通過連接匝道分離不同流向的交織車流，從根本上避免交織車流形成的沖突點對直行交通的安全影響。

通過交織分離車道連接而形成完全分離式共用路段的復(fù)合方式，交通流轉(zhuǎn)換最為安全順暢，但由于增設(shè)交織分離車道而帶來更大的工程規(guī)模；采用輔助車道連接形成整體式共用路段的復(fù)合方式，雖工程規(guī)模較省，但適用性較為狹隘，僅局限于共用路段較長、轉(zhuǎn)向交通量及交織交通量較小、輔助車道內(nèi)交織區(qū)長度能滿足交織交通量通行需求的情況。而采用集散車道連接形成分離式共用路段的復(fù)合方式，往往在較為適中的工程規(guī)模的同時，保證了被交高速公路主線直行交通的正常通行，通過合理控制集散車道上的交織區(qū)長度，也可基本滿足集散車道上直行主流交通及轉(zhuǎn)向交通的需求，在工程設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛，如何合理設(shè)置互通間距，以滿足集散車道上交織區(qū)長度，是決定錯位交叉復(fù)合式互通方案是否合理的關(guān)鍵。

2 工程案例分析

2.1 工程簡介

結(jié)合實際工程案例《十堰經(jīng)鎮(zhèn)坪至巫溪高速公路鄖西至鮑峽段》鮑峽樞紐互通(設(shè)計中，下文簡稱“十巫北高速公路”)[7]與《十堰經(jīng)鎮(zhèn)坪至巫溪高速公路鮑峽至溢水段》鮑峽互通(建設(shè)中，下文簡稱“十巫中高速公路”)形成的錯位交叉條件下復(fù)合式互通，討論方案比選階段各形式的適用性，分析各種形式設(shè)置方案的優(yōu)缺點。

十巫北高速公路及十巫中高速公路均是《十堰經(jīng)鎮(zhèn)坪至巫溪高速公路》(下文簡稱“十巫高速公路”)的重要組成部分，均需在鮑峽鎮(zhèn)與十天高速公路互聯(lián)，受地形地物、十天(十白段)高速公路既有橋隧大型構(gòu)造物分布及十巫高速公路主線走廊的制約，十巫北高速公路及十巫中高速公路不可避免地在鮑峽鎮(zhèn)形成錯位交叉共線段，十巫高速公路與十天高速公路交叉而形成錯位交叉條件下復(fù)合式互通，由于兩個項目實施進度不同，設(shè)計按照“一次設(shè)計、分項目實施”的原則，需要在保證兩條高速公路直行主流向正常運行的同時，減少對既有工程的浪費，確定安全合理的復(fù)合連接方式將兩互通進行復(fù)合式設(shè)計，以確保行車安全。

2.2 交通量預(yù)測及互通初步選型

根據(jù)十巫高速公路工程可行性研究報告的交通量預(yù)測結(jié)果，該節(jié)點的各轉(zhuǎn)向交通量分布如圖1所示：主交通量為十巫高速北段至鮑峽方向，交通量為1 276 pcu/h(遠景交通年2042年)；次交通量為十巫高速公路北段至十堰方向，交通量為104 pcu/h。

圖1 交通量預(yù)測分布(單位：pcu/h)

十巫中高速公路鮑峽互通施工圖設(shè)計采用T形，結(jié)合交通量預(yù)測的主交通流量、流向及交叉區(qū)地形地質(zhì)條件，初步擬定十巫北高速公路鮑峽樞紐互通采用T形樞紐形式。

2.3 短間距錯位交叉條件下復(fù)合式互通設(shè)計方案分析

案例中提出的十巫高速公路錯位交叉復(fù)合式互通具有以下特點：

(1) 相鄰互通立交間距短，中心距離約2.1 km，區(qū)域交通流密度大，被交叉十天高速公路技術(shù)等級較高，設(shè)計速度較快，為雙向四車道速度80 km/h。

(2) 在建的十巫中高速公路鮑峽互通與十天高速公路的匝道連接均采用雙車道出入口形式，扣除變速車道及輔助車道的影響，立交間凈距幾乎不存在，立交之間車輛進出交織段長度較短，會嚴重影響十天高速公路及十巫高速公路直行交通行車安全和通行能力。

(3) 相鄰立交間交通標志標牌設(shè)施布置空間嚴重受限，難以滿足正常設(shè)置出口預(yù)告標志的需要[5]。

(4) 受地形地質(zhì)及地物拆遷等條件限制，擬建互通匝道布設(shè)空間狹窄，由于規(guī)劃實施條件及工期的不同，考慮到對已建或在建的路基、橋梁構(gòu)造物、樁板墻、圬工擋墻等大型支擋防護工程的充分利用，減少既有工程浪費，復(fù)合式互通方案布設(shè)較為受限。

基于以上特點，短間距錯位交叉條件下復(fù)合式互通設(shè)計方案著重從實際所能提供的共用路段長度與是否滿足交織段長度要求的匹配度上入手分析，針對兩相鄰T形樞紐互通復(fù)合連接方式，設(shè)計階段提出采用“設(shè)置輔助車道方式”、“設(shè)置集散車道方式”及“設(shè)置交織分離車道方式”3種復(fù)合方式，并分析了各種形式布置方案的優(yōu)缺點。

2.3.1 方案1：設(shè)置輔助車道方式

該方案(圖2)直接利用在建的十天高速公路既有路基橋梁幫寬工程，在十白高速公路共用段范圍內(nèi)主線拼寬一個車道，既有樁板墻支擋工程均可直接利用，互通匝道總里程短，工程規(guī)模小，但交織區(qū)長度較短，且十巫高速公路南北向主交通量和十白高速公路東西向主交通量均需在輔助車道段內(nèi)完成交織運行，經(jīng)核查，參與交織的十巫高速公路直行交通量為1 276 pcu/h，十白高速公路直行交通量為2 240 pcu/h，轉(zhuǎn)向交通量為501 pcu/h，交織交通量達到1 720 pcu/h，交織區(qū)位于既有十天高速公路主線段，運行速度參照規(guī)范[6]要求，至少不應(yīng)低于主線基本段設(shè)計速度的70%，暫按保守值60 km/h來計算交織交通量所需最短交織段長度為600 m[4]。經(jīng)核算，實際所能提供的交織段長度雖達到了860 m，雖長度滿足要求，但考慮到兩條高速公路在共用路段匯流交通量過大，造成交織區(qū)通行能力的急劇下降，因此，即使該方案工程規(guī)模省，對既有工程利用率較高，但由于共用段距離較短，交織交通量較大，較短的交織長度勢必會影響兩條交叉高速公路主流向交通流的安全高效運行。

圖2 方案1平面設(shè)計方案示意圖

2.3.2 方案2：設(shè)置集散車道方式

該方案通過在十天高速公路外側(cè)設(shè)置分隔式的集散車道，并按高速公路分離式主線路基寬度標準進行設(shè)計，歸并十天高速公路出入口，交通轉(zhuǎn)換均通過集散車道及3條連接匝道完成，將交織交通流全部轉(zhuǎn)移至集散車道范圍內(nèi)，受現(xiàn)場地形地物及拆遷規(guī)模的限制，根據(jù)集散車道交織區(qū)段長度的不同，研究比選了以下兩種集散車道分離式復(fù)合方案：

A方案為西向方案(圖3)，B方案為東向方向(圖4)。

由圖3、4可得：A方案總體上更符合主交通量為十堰至巫溪主流向，且集散車道平縱面線形指標較高，更有利于主交通流的快速高效運行。但主流向更順暢的同時也犧牲了集散車道上交織區(qū)長度這一關(guān)鍵因素，A方案集散車道上交織交通量為1 720 pcu/h，需設(shè)置600 m以上長度的交織段才能滿足要求，經(jīng)核算，實際交織段長度為485 m，不滿足規(guī)范要求，此方案雖解決了被交叉十天高速公路的交織沖突問題，但未解決十巫高速公路通過集散車道方式實現(xiàn)共線段上交織沖突對主流向的干擾問題。

圖3 方案2(A方案)平面設(shè)計方案示意圖

為徹底化解“集散車道上交織沖突對主流向的干擾”這一主要矛盾，提出B方案(圖4)。B方案使交叉點重心往東向傾斜，在確保較高的平縱面線形指標的同時，顯著提高了集散車道交織區(qū)段長度，此方案下交織區(qū)段長度達到895 m，在工程規(guī)模相差不大的情況下，既通過設(shè)置集散車道并歸并出入口的方式保證了十天高速公路主線的正常運行，又通過適度拉開集散車道上連接匝道出入口的間距，保障了十巫高速公路主線交通流受轉(zhuǎn)向交通影響降至安全運行范圍內(nèi)，符合提出的“安全可靠、功能完善、經(jīng)濟節(jié)約”的總體目標。

2.3.3 方案3：設(shè)置交織分離車道方式(圖5)

圖5 方案3平面設(shè)計方案示意圖

受十天高速公路老路走廊狹窄的限制，在原本較為擁擠的走廊內(nèi)設(shè)置集散車道，并繼續(xù)往外側(cè)設(shè)置較長的分肢匝道直接將轉(zhuǎn)向交通與集散車道分離[7]，此舉將顯著提高工程規(guī)模，且在近期預(yù)測交通量并不大且適應(yīng)集散車道復(fù)合方式的前提下，近期參與交織的轉(zhuǎn)向交通量為444 pcu/h(十堰至巫溪方向)，增加長度共計2 km的交織分離車道，利用率并不高，以較大的工程規(guī)模為代價，可在近期設(shè)計實施集散車道分離主線的同時，預(yù)留遠期因交通量的增大而需要設(shè)置交織分離車道條件。以適應(yīng)遠期交織交通流增長而亟需分離交織交通的需要。

2.4 設(shè)計方案比選

在對各個方案深入設(shè)計研究的基礎(chǔ)上，從以下幾個關(guān)鍵指標：“規(guī)范條文要求契合度”、“土建工程及拆遷規(guī)?！?、“交通流組織順暢性”、“對既有工程的利用度”對幾種方案的優(yōu)缺點進行比選，結(jié)果如表1所示。

表1 各設(shè)計方案優(yōu)缺點對比

綜合以上比選研究結(jié)論可以看出：集散車道分離式復(fù)合方案(東移，B方案)滿足相關(guān)規(guī)范條文要求，具有工程規(guī)模經(jīng)濟性適中，拆遷規(guī)模較小，交通流組織順暢等優(yōu)點，在保證復(fù)合式互通功能完善的同時，不至于因?qū)扔泄こ痰睦速M而帶來巨大的工程量，最終獲得了項目參建方的一致肯定并付諸實施。

3 結(jié)語

結(jié)合上述實際工程案例，通過對提出的各種復(fù)合式互通方案適用條件的探討，分析了各種形式布置方案優(yōu)缺點，可較全面地了解各方案直行主交通流及轉(zhuǎn)換交通流的運行狀態(tài)，從而從整個路網(wǎng)安全快捷互聯(lián)的宏觀角度，找出對已建或在建的主線匝道既有工程充分利用的、經(jīng)濟合理的復(fù)合式互通設(shè)計方案，有效地控制工程規(guī)模，從而實現(xiàn)山區(qū)高速公路錯位交叉條件下復(fù)合式互通“安全、暢達、經(jīng)濟、高效”的目標。