周輝，雷鳴，韓劍

(廣東交通實(shí)業(yè)投資有限公司，廣東 廣州 510623)

1 工程概況

清南(清遠(yuǎn)清新—佛山南海)高速公路是廣東省“十四五”規(guī)劃重大交通基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的建設(shè)將在珠三角核心區(qū)形成新的南北向高速通道，提升珠三角地區(qū)通向粵北地區(qū)交通運(yùn)輸通道服務(wù)水平，對(duì)完善廣東省高速公路路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)起到重要作用。

該項(xiàng)目全線(xiàn)采用120 km/h高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中起點(diǎn)至佛清從(佛山—清遠(yuǎn)—從化)高速公路路段為雙向六車(chē)道、路基寬34.5 m，佛清從高速公路至終點(diǎn)路段為雙向八車(chē)道、路基寬42 m。

2 與既有高速公路落地互通的復(fù)合方案

環(huán)山樞紐互通位于該項(xiàng)目終點(diǎn)處，處于西二環(huán)炭步互通西側(cè)、花都區(qū)炭步鎮(zhèn)環(huán)山村北側(cè)附近，承擔(dān)清南高速公路及其南延線(xiàn)與西二環(huán)高速公路的交通轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)清南高速公路終點(diǎn)對(duì)接桂和路的功能。該互通需與西二環(huán)炭步互通(西二環(huán)與省道S267互通)疊合設(shè)置，為復(fù)合式互通立交。兩互通的交通流量見(jiàn)圖1、圖2，炭步互通現(xiàn)狀見(jiàn)圖3。被交路西二環(huán)為雙向六車(chē)道高速公路，設(shè)計(jì)速度100 km/h，遠(yuǎn)期預(yù)計(jì)擴(kuò)建為十車(chē)道。S267桂和路花都段為雙向四車(chē)道一級(jí)公路，佛山段為雙向六車(chē)道或雙向八車(chē)道分段設(shè)置的一級(jí)公路或城市道路。

圖2 環(huán)山樞紐互通2045年預(yù)測(cè)交通流量(單位：pcu/h)

圖3 炭步互通現(xiàn)狀圖

設(shè)計(jì)2種環(huán)山樞紐互通方案進(jìn)行比選。方案1為復(fù)合式互通(見(jiàn)圖4)。該方案在南延主線(xiàn)西側(cè)布置半菱形匝道對(duì)接桂和路，所有方向匝道均布置為指標(biāo)較高的(半)直連匝道。互通西二環(huán)高速公路側(cè)三水方向出入口、廣州方向入口均前置于現(xiàn)狀擁堵的西二環(huán)高速公路炭步互通出入口前，改造炭步互通廣州方向出口匝道與廣州往清新方向匝道出口合并，出主線(xiàn)后在匝道分流。

圖4 環(huán)山樞紐互通方案1設(shè)計(jì)示意圖

方案2為單環(huán)復(fù)合式互通(見(jiàn)圖5)。與方案1的主要區(qū)別是方案2中三水往清新方向采用環(huán)形匝道，設(shè)置上下匝道連接炭步互通，利用炭步互通收費(fèi)站，設(shè)置Y形互通銜接桂和路。該方案通過(guò)改造桂和路平交口為Y形互通，提高通行效率，解決平交口擁堵問(wèn)題。改造后被交路只有一個(gè)高速公路出入口，指引性較好，不容易導(dǎo)致誤行。但工程規(guī)模較大，占地大，三水往清新方向G匝道平面指標(biāo)較低。

圖5 環(huán)山樞紐互通方案2設(shè)計(jì)示意圖

上述兩方案的比較見(jiàn)表1。從匝道技術(shù)指標(biāo)比較，方案1全渦輪形互通各匝道指標(biāo)均較高，形式與交通量匹配度較高，通行能力強(qiáng)；方案2有效利用主線(xiàn)、西二環(huán)及炭步互通之間的夾心地塊合理布置匝道，但三水往清新方向G匝道平面指標(biāo)較低。從對(duì)被交地方路交通流的影響比較，方案1避開(kāi)交通擁堵的炭步立交，設(shè)獨(dú)立匝道對(duì)接省道S267，便于該項(xiàng)目交通快速上下省道S267；方案2改造桂和路平交口為Y形互通，提高了通行效率，解決了平交口擁堵問(wèn)題，但增大了炭步互通收費(fèi)站交通量，需對(duì)現(xiàn)狀收費(fèi)站進(jìn)行擴(kuò)建。從對(duì)被交高速公路交通流的影響比較，兩方案西二環(huán)高速公路側(cè)三水方向出入口、廣州方向入口均前置于現(xiàn)狀擁堵的西二環(huán)高速公路炭步互通出入口前，降低了炭步互通擁堵對(duì)高速轉(zhuǎn)換交通的影響；改造廣州方向出口匝道與廣州往清新方向匝道出口合并，車(chē)流在匝道分流，不易誤行。

表1 環(huán)山樞紐互通方案比選

3 與既有高速公路停車(chē)區(qū)的復(fù)合方案

民安樞紐互通位于清遠(yuǎn)市清城區(qū)石角鎮(zhèn)民安村北側(cè)，被交路為佛清從高速公路，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，雙向六車(chē)道，互通主要實(shí)現(xiàn)清南高速公路與佛清從高速公路間交通流的快速轉(zhuǎn)換。清南高速公路主線(xiàn)與佛清從高速公路交叉樁號(hào)為K26+619.754(佛清從高速公路樁號(hào)為ZK38+806.521)，佛清從高速公路石角停車(chē)區(qū)原設(shè)計(jì)起、終點(diǎn)樁號(hào)為K38+700—K40+410，其中石角停車(chē)區(qū)北側(cè)廣場(chǎng)距離該互通交叉點(diǎn)559.443 m，石角停車(chē)區(qū)南側(cè)廣場(chǎng)距離該互通交叉點(diǎn)830.821 m。民安樞紐互通2045年預(yù)測(cè)交通流量見(jiàn)圖6。

圖6 民安樞紐互通2045年預(yù)測(cè)交通流量(單位：pcu/h)

設(shè)計(jì)3種民安樞紐互通方案進(jìn)行比選。其中方案一為變異渦輪形十字樞紐互通，交叉樁號(hào)K26+619.754(見(jiàn)圖7)。石角停車(chē)區(qū)北側(cè)減速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，停車(chē)區(qū)加速車(chē)道匝道不作調(diào)整。南側(cè)停車(chē)區(qū)減速車(chē)道匝道不作調(diào)整，加速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置。匝道最小圓曲線(xiàn)半徑R=100 m，均為單車(chē)道出入口的雙車(chē)道匝道，路基寬度10.5 m。除清遠(yuǎn)至龍?zhí)痢⒎鹕街寥较蛟训涝O(shè)計(jì)速度為50 km/h外，其余匝道為60 km/h。

圖7 民安樞紐互通方案一

方案二采用單環(huán)混合型十字樞紐互通，交叉樁號(hào)K26+619.754(見(jiàn)圖8)。石角停車(chē)區(qū)北側(cè)減速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，停車(chē)區(qū)加速車(chē)道及匝道不作調(diào)整。佛清從南側(cè)集散車(chē)道起點(diǎn)設(shè)置于民西大橋小樁號(hào)側(cè)橋臺(tái)附近，終點(diǎn)與石角停車(chē)道南側(cè)加速車(chē)道合并設(shè)置。匝道最小圓曲線(xiàn)半徑R=60 m，環(huán)形匝道采用單車(chē)道匝道，路基寬度10.5 m；其余匝道均為單車(chē)出入口的雙車(chē)道匝道，路基寬度10.5 m。環(huán)形匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h，清遠(yuǎn)至龍?zhí)练较蛟训?、佛山至三水方向匝道設(shè)計(jì)速度為50 km/h，其余匝道設(shè)計(jì)速度為60 km/h。

圖8 民安樞紐互通方案二

方案三采用渦輪形十字樞紐互通，交叉樁號(hào)K26+619.754(見(jiàn)圖9)。該方案利用原石角停車(chē)區(qū)，只對(duì)貫穿匝道進(jìn)行局部改造，石角停車(chē)區(qū)北側(cè)減速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，停車(chē)區(qū)加速車(chē)道匝道不作調(diào)整。南側(cè)停車(chē)區(qū)減速車(chē)道匝道不作調(diào)整，加速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置。最小圓曲線(xiàn)半徑R=150 m，匝道均為滿(mǎn)足超車(chē)需要的單向雙車(chē)道匝道，路基寬度10.5 m，匝道設(shè)計(jì)速度為60 km/h。該方案全部采用半定向匝道，平縱面線(xiàn)形指標(biāo)高，但挖方達(dá)397萬(wàn)m3，填方75萬(wàn)m3，棄方達(dá)322萬(wàn)m3，棄方數(shù)量較大，而互通附近無(wú)合適的棄土場(chǎng)，棄方消化困難，故予以舍棄，不進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選。

圖9 民安樞紐互通方案三

方案一、方案二的比較見(jiàn)表2。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，方案一各匝道指標(biāo)均較高，通行能力較強(qiáng)；方案二在方案一的基礎(chǔ)上將三水至清遠(yuǎn)方向改為環(huán)形匝道，以上坡減速的形式接入環(huán)形匝道以提高行車(chē)安全性，并壓縮東南象限的占地以減少征地拆遷，降低工程規(guī)模。從對(duì)被交高速公路停車(chē)區(qū)交通流的影響比較，石角停車(chē)區(qū)北側(cè)減速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，出入口唯一，不易誤行，停車(chē)區(qū)加速車(chē)道匝道不作調(diào)整；南側(cè)停車(chē)區(qū)減速車(chē)道匝道不作調(diào)整，加速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，減少合流鼻。

表2 民安樞紐互通方案比選

4 與同期建設(shè)的落地互通的復(fù)合方案

連珠樞紐互通位于花都區(qū)連珠村、肇花(肇慶—花都)高速公路三坑互通附近，主要實(shí)現(xiàn)清南高速公路與肇花高速公路的交通轉(zhuǎn)換，同時(shí)滿(mǎn)足山前旅游大道上下高速公路需求。被交路肇花高速公路為雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)速度120 km/h；山前大道為雙向四車(chē)道一級(jí)公路，與肇花高速公路并行布置(見(jiàn)圖10)，遠(yuǎn)期規(guī)劃寬度為60 m。連珠樞紐互通2045年預(yù)測(cè)交通流量見(jiàn)圖11。

圖10 山前旅游大道與肇花高速公路并行布置

圖11 連珠樞紐互通2045年預(yù)測(cè)交通流量(單位：pcu/h)

設(shè)計(jì)2種連珠樞紐互通方案進(jìn)行比選。方案一采用全渦輪形十字樞紐形式(見(jiàn)圖12)。設(shè)計(jì)思路為樞紐互通與肇花高速公路三坑半菱形互通復(fù)合設(shè)置，不改造、不影響現(xiàn)狀三坑互通，同時(shí)在肇花高速公路南北兩側(cè)復(fù)合新增4條落地匝道，實(shí)現(xiàn)山前旅游大道上下清南高速公路的需求。該互通形式與交通流相匹配，整體平縱指標(biāo)較好，最小圓曲線(xiàn)半徑R=150 m，落地收費(fèi)匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h，其余匝道設(shè)計(jì)速度為60 km/h。佛山往來(lái)花都方向路基寬度為12.5 m，其余路基寬度均為10.5 m。該方案匝道布置緊湊，立交規(guī)模、占地、拆遷量均較小。但互通收費(fèi)站采用非集中式設(shè)置，會(huì)增加運(yùn)營(yíng)管理成本。

圖12 連珠樞紐互通方案一設(shè)計(jì)示意圖

方案二采用全渦輪形十字樞紐形式(見(jiàn)圖13)。肇花高速公路南側(cè)與方案一的設(shè)計(jì)思路相同，考慮到肇花高速公路現(xiàn)狀三坑互通往三水方向入口收費(fèi)站與連珠樞紐互通山前大道進(jìn)入清南高速公路的入口收費(fèi)站距離較近，為避免2個(gè)入口處車(chē)輛誤行，將肇花高速公路三坑互通入口匝道拆除重建，并將2個(gè)收費(fèi)站合并設(shè)置。該方案最小圓曲線(xiàn)半徑R=150 m，落地收費(fèi)匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h，其余匝道設(shè)計(jì)速度為60 km/h。佛山往來(lái)花都方向路基寬度為12.5 m，其余路基寬度為10.5 m。該方案需對(duì)肇花高速公路現(xiàn)狀收費(fèi)站進(jìn)行拆除，重建連接匝道較長(zhǎng)，規(guī)模較大。

圖13 連珠樞紐互通方案二設(shè)計(jì)示意圖

兩方案的比較見(jiàn)表3。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，兩方案與交通流相互匹配，整體平縱指標(biāo)較好。但匝道交叉較多，分流合流較頻繁，容易誤行，互通區(qū)橋梁規(guī)模也較大。從對(duì)被交地方道路交通流的影響比較，方案一及方案二在肇花高速公路南側(cè)的方案一致；方案一北側(cè)對(duì)現(xiàn)狀三坑互通不改造，收費(fèi)站采用非集中式設(shè)置，會(huì)增加運(yùn)營(yíng)管理成本；方案二山前大道往高速公路方向收費(fèi)站合并設(shè)置，增設(shè)山前大道往肇花高速公路三水方向匝道，廢除現(xiàn)狀匝道，工程規(guī)模比方案一大，造價(jià)較高，占地也比方案一大。從對(duì)被交高速公路交通流的影響比較，方案二將肇花高速公路現(xiàn)狀三坑互通往三水方向的入口收費(fèi)站與連珠樞紐互通山前大道進(jìn)入清南高速公路的入口收費(fèi)站合并設(shè)置，將肇花高速公路三坑互通入口匝道拆除重建，可避免2個(gè)入口處車(chē)輛誤行。

表3 連珠樞紐互通方案比選

5 結(jié)論

(1) 樞紐互通與既有高速公路落地互通復(fù)合時(shí)，考慮到國(guó)內(nèi)93%的落地互通采用單喇叭形式，應(yīng)使樞紐互通中被交高速公路2個(gè)方向出入口前置于現(xiàn)狀落地互通出入口前，盡量改造落地互通右轉(zhuǎn)方向出口匝道與樞紐互通同方向匝道出口合并，出主線(xiàn)后在匝道分流，以減少樞紐互通與落地互通間的車(chē)流交織。

(2) 當(dāng)樞紐互通兼具落地互通功能時(shí)，與原有高速公路落地互通復(fù)合后，可新設(shè)菱形匝道對(duì)接地方道路或新設(shè)匝道連接原有落地互通，利用原有互通收費(fèi)站，設(shè)置立交銜接地方道路。

(3) 對(duì)于樞紐互通與既有高速公路停車(chē)區(qū)的復(fù)合方式，原有停車(chē)區(qū)靠近互通匝道分流鼻側(cè)減速車(chē)道匝道與樞紐互通匝道合并設(shè)置，出入口唯一，不易誤行，停車(chē)區(qū)加速車(chē)道匝道不作調(diào)整；靠近互通匝道合流鼻側(cè)停車(chē)區(qū)減速車(chē)道匝道不作調(diào)整，加速車(chē)道匝道與互通匝道合并設(shè)置，減少車(chē)輛交織。

(4) 當(dāng)樞紐互通同時(shí)設(shè)置菱形匝道落地，與原有高速公路落地互通復(fù)合時(shí)，考慮到2個(gè)入口收費(fèi)站距離較近，為避免入口處車(chē)輛誤行，將原有互通入口匝道拆除重建，并將2個(gè)入口收費(fèi)站合并設(shè)置。