艾偉

深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司合肥設(shè)計(jì)院 安徽 合肥 230000

引言

以鄭州市為例，《鄭州市城市總體規(guī)劃（2018-2035）》中提出從更大的區(qū)域范圍看待鄭州發(fā)展，南四環(huán)主要承擔(dān)過境交通和環(huán)內(nèi)交通分流轉(zhuǎn)換的功能，但現(xiàn)狀道路未達(dá)到全線快速化，客貨混行，交通流混亂，隨著交通量的逐步增大，擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，因此進(jìn)行快速化升級(jí)改造，全面提升其服務(wù)水平是非常必要和緊迫的，本文討論的鄭州市南四環(huán)-鄭少高速立交節(jié)點(diǎn)為南四環(huán)快速化改造中重要節(jié)點(diǎn)之一，同時(shí)亦為典型的現(xiàn)狀立交改造。

1 總體設(shè)計(jì)思路以及理念

1.1 設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目既是鄭州市主城區(qū)環(huán)路系統(tǒng)中的“四環(huán)”，也是鄭州都市區(qū)“兩環(huán)三十一放射”快速路系統(tǒng)中“兩環(huán)”的外環(huán)。其地理位置處于鄭州市主城區(qū)的邊緣，既是環(huán)繞主城區(qū)的一條交通大動(dòng)脈，同時(shí)也是鄭州市中心城區(qū)銜接城市外圍組團(tuán)的一條門戶景觀大道，是鄭州市為建設(shè)國家中心城市要加快推進(jìn)的交通基礎(chǔ)設(shè)施重大項(xiàng)目之一。道路設(shè)計(jì)應(yīng)符合城市總體規(guī)劃及各層面交通規(guī)劃的要求，具備安全、快捷、舒適的行駛條件以及較高的社會(huì)效益。

1.2 設(shè)計(jì)理念

融入“以人為本，長遠(yuǎn)發(fā)展”的思想；遵循生態(tài)、環(huán)保理念；倡導(dǎo)綠色建設(shè)理念，安全有保障，使用壽命長，滿足低碳經(jīng)濟(jì)要求，貫徹生態(tài)以及文明建設(shè)；充分彰顯“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”觀念，營造節(jié)約型社會(huì)。

總體設(shè)計(jì)為靈魂，也為確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的根本。因此每個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的總體設(shè)計(jì)都應(yīng)牢牢把握項(xiàng)目整體的功能定位及功能期望，協(xié)調(diào)好與各規(guī)劃層面的關(guān)系，保證設(shè)計(jì)具備前瞻性，做到功能適用并適度超前，同時(shí)應(yīng)注重方案設(shè)計(jì)先進(jìn)、可行、安全、適用、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和美觀，并應(yīng)積極采用現(xiàn)代交通設(shè)計(jì)理念和新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，提高項(xiàng)目的科技含量，充分發(fā)揮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，使工程建設(shè)與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)[1]。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)響應(yīng)發(fā)展主導(dǎo)方向，達(dá)到“五個(gè)一流”（綠色建設(shè)節(jié)能一流、裝配化生產(chǎn)一流、資金控制一流、社會(huì)效益一流、廉政廉潔一流）的建設(shè)目標(biāo)，將本項(xiàng)目打造成鄭州市城市快速路品牌工程。

2.2 設(shè)計(jì)原則

以人為本，安全至上。需要按照交通工程需求，有效協(xié)調(diào)多方之間的關(guān)系，符合城市總體規(guī)劃及各層面交通規(guī)劃的要求，滿足城市快速路的交通功能要求，嚴(yán)格控制快速路出入，并加強(qiáng)重要交叉節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，優(yōu)先保證主線的快速暢通?？茖W(xué)合理地組織地面道路及慢行系統(tǒng)的交通，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊用地服務(wù)功能。采用高架橋形式穿越兩側(cè)用地發(fā)展較集中、相交道路距離較近區(qū)域，減少對(duì)沿線用地的分割影響，滿足兩側(cè)用地發(fā)展要求。

節(jié)約資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展。樞紐互通立交的設(shè)置應(yīng)盡量減小占地規(guī)模。并盡量減少征地及拆遷現(xiàn)狀建筑物，降低對(duì)社會(huì)穩(wěn)定性的不利影響。處理好同別的項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)系，強(qiáng)化工程銜接設(shè)計(jì)。重視環(huán)保，落實(shí)好水土保持設(shè)置，避免出現(xiàn)水土流失，或者導(dǎo)致水源被污染，全面落實(shí)規(guī)范污染防治，最大限度減小給環(huán)境造成的影響。

3 南四環(huán)-鄭少高速立交建設(shè)分析

3.1 功能分析

圖1 2019年交通量

圖2 2 0 2 8年交通量

圖3 2038年交通量

該立交為現(xiàn)狀高速路（鄭少高速）與城市快速路（擬建四環(huán)快速路）十字形交叉節(jié)點(diǎn)，通過節(jié)點(diǎn)交通轉(zhuǎn)換功能，西南向往鄭州繞城高速及登封，東北向往三環(huán)路及市區(qū)方向，是對(duì)外交通聯(lián)系的重要節(jié)點(diǎn)。結(jié)合道路功能定位、道路等級(jí)等因素，采用國際國內(nèi)常用的經(jīng)典模型——“四階段”法，以現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果及規(guī)劃資料為依據(jù)，通過交通預(yù)測軟件（TRANSCAD），建立與其相對(duì)應(yīng)的預(yù)測模型，進(jìn)而對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交通量分配預(yù)測，交通量預(yù)測以建成年為基準(zhǔn)年（2019年建成），確定該節(jié)點(diǎn)交通量預(yù)測特征年為2019年、2028年和2038年，經(jīng)分析南四環(huán)—鄭少高速節(jié)點(diǎn)各向交通轉(zhuǎn)換需求均較大，尤其是往西南方向。

3.2 現(xiàn)狀及規(guī)劃

現(xiàn)狀南四環(huán)-鄭少高速節(jié)點(diǎn)為一座苜蓿葉全互通立交，交通轉(zhuǎn)換功能較弱。鄭少高速雙向4車道，設(shè)計(jì)速度100km/h，南四環(huán)為雙向8車道+硬路肩的公路斷面，微循環(huán)道路及慢行系統(tǒng)在立交外邊緣，并以涵洞形式下穿高速過街。鄭少高速在南四環(huán)以內(nèi)的路段為高速連接線，連接市區(qū)航海路，南四環(huán)以外往西約1km處為高速收費(fèi)站，是該公路起點(diǎn)，朝著西南方，途中會(huì)經(jīng)過新密，終點(diǎn)同少洛公路連接，全長約53km。根據(jù)規(guī)劃，本節(jié)點(diǎn)位于主城區(qū)西南側(cè)，臨近規(guī)劃的碧沙崗綜合服務(wù)中心、二七廣場商業(yè)中心，立交的重要功能之一即是和服務(wù)中心和商業(yè)中心的交通聯(lián)系。

3.3 立交節(jié)點(diǎn)控制因素

①現(xiàn)狀西四環(huán)上跨孔河2×50m預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁橋保留利用；②現(xiàn)狀鄭少高速主線及其跨南四環(huán)橋保留利用；③南四環(huán)至西四環(huán)由路中分幅高架過渡為路側(cè)分幅高架。

3.4 方案設(shè)計(jì)

結(jié)合綜上分析對(duì)該節(jié)點(diǎn)立交提出以下兩個(gè)方案并進(jìn)行比選。

3.4.1 方案一：根據(jù)規(guī)劃，鄭少高速連接線在南四環(huán)以內(nèi)為城市快速路，南四環(huán)以外為高速公路，結(jié)合路網(wǎng)分析及交通量預(yù)測。方案一采用渦輪型樞紐互通立交設(shè)計(jì)，南四環(huán)至西四環(huán)主線高架由路中分幅布置至路側(cè)分幅布置漸變，設(shè)置在第四層（最高層），鄭少高速主線及其跨現(xiàn)狀南四環(huán)地面道路橋保留利用，并在兩側(cè)增設(shè)菱形立交匝道，進(jìn)入地面系統(tǒng)，與南四環(huán)地面主干路燈控平交[2]。立交布置利用二、三層空間新增所有轉(zhuǎn)向連接匝道，形成渦輪型樞紐互通立交。地面設(shè)置燈控平交口以滿足地面主干路交通出行及慢行過街需求。立交外圍獨(dú)立設(shè)置微循環(huán)輔路及慢行系統(tǒng)，并利用現(xiàn)狀下穿鄭少高速涵洞實(shí)現(xiàn)西四環(huán)-南四環(huán)連通。

3.4.2 方案二：現(xiàn)狀立交為鄭少高速與南四環(huán)地面系統(tǒng)的全互通立交，目前運(yùn)行良好，方案二考慮完全保留利用，南四環(huán)高架系統(tǒng)在該節(jié)點(diǎn)前后分別設(shè)置一對(duì)上下匝道，高架快速系統(tǒng)交通需先進(jìn)入地面主干系統(tǒng)后再與鄭少高速實(shí)現(xiàn)全互通。該方案在現(xiàn)狀用地范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，無新增用地及拆遷[3]。

圖4 方案一效果圖

圖5 方案二效果圖

3.5 方案比選

表1 立交方案比較表

綜上比較，方案二雖然在造價(jià)上有較大優(yōu)勢(shì)，但是立交匝道線形指標(biāo)差，通行能力有限，無法形成快快直連，且存在多處交織問題，嚴(yán)重影響快速系統(tǒng)的通行能力，不能滿足遠(yuǎn)景交通需求，方案一不僅滿足西南片區(qū)快速進(jìn)出城需求，同時(shí)更匹配整個(gè)環(huán)線高品質(zhì)改造的定位。

3.6 具體設(shè)計(jì)

3.6.1 主線平面：立交范圍內(nèi)主線樁號(hào)為K70+796～K72+320，處在平曲線范圍，曲線半徑依次是0.6km、0.785km，對(duì)于緩和曲線來講，它的長度最低達(dá)到0.125km左右，平曲線分別設(shè)超高3%、2%，左、右幅中心線圓曲線長度分別為499.687m、692.299m ，平曲線長度749.687m、942.299m，均滿足規(guī)范要求。

3.6.2 匝道平面：設(shè)置各個(gè)方向的半定向匝道，形成渦輪型樞紐全互通立交，并在鄭少高速上跨南四環(huán)地面道路處設(shè)置四條菱形匝道，與南四環(huán)地面道路形成燈控十字路口。匝道最小半徑為F匝道，最小半徑R為150m，前后緩和曲線長度為80m、75m，其余匝道最小緩和曲線半徑為50m，滿足規(guī)范要求。

3.6.3 立交縱斷面：立交范圍內(nèi)主線最小縱坡0.5%（連接連續(xù)上坡凹曲線），最大縱坡2%，半徑采用7000m（凸）及8000m（凹）。匝道最大縱坡4%（H匝道），最小豎曲線半徑凸形采用1000m（H匝道），凹形采用900m（H匝道），最小豎曲線長度為47.059m（F匝道）。

3.6.4 橫斷面：該立交匝道半徑均較大，但多處小于250m半徑，各匝道采用雙車道匝道，因此，考慮加寬值和橋梁結(jié)構(gòu)的等寬，車行道寬9m，橋梁寬10m；匝道橫坡正常段均為2%，根據(jù)平曲線半徑大小，進(jìn)一步來明確橫坡[4]。超高、加寬。本立交匝道超高根據(jù)相關(guān)規(guī)程中50km/h設(shè)計(jì)車速進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于本立交平曲線最小半徑R=150m（F匝道），因此，匝道半徑R＜400m的均設(shè)2%超高，半徑不低于400m的匝道，都不設(shè)置超高。結(jié)合匝道半徑，同時(shí)為便于橋梁結(jié)構(gòu)等寬性，對(duì)匝道開展全斷面加寬，設(shè)為車行道9m寬的雙車道匝道。

4 結(jié)束語

就城市立交而言，它存在著綜合性，并且也有著顯著的系統(tǒng)性，其選型要結(jié)合功能定位、技術(shù)指標(biāo)、環(huán)境影響、建設(shè)預(yù)期、經(jīng)濟(jì)效益等幾方面整體評(píng)價(jià)，多方案之間的區(qū)別度需盡量加大，以便量化分析，區(qū)分各方案優(yōu)缺點(diǎn)，才能高效開展立交設(shè)計(jì)工作，創(chuàng)造更為可觀的效益。