曾 鵬

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

伴隨著公路建設(shè)的迅速發(fā)展，路網(wǎng)之間的交通轉(zhuǎn)換需求催生了大量的互通立交?；ネ⒔坏脑O(shè)計不但要滿足交通量的增長，還要保證行車安全，為駕駛員提供舒適的行車環(huán)境，努力促成人造工程與周邊環(huán)境的統(tǒng)一和諧。尤其是城區(qū)的互通立交還有其復(fù)雜特性，選型過程中極易發(fā)生臨近路網(wǎng)協(xié)調(diào)難度大、緊靠敏感地塊、新增城區(qū)規(guī)劃等情況，從而造成原有方案落地困難[1-8]。

本文以西寧至互助一級公路擴(kuò)能改造工程中的韻家口互通立交為例，充分考慮初設(shè)方案的不足及施設(shè)階段面臨的新問題，從工程實(shí)際出發(fā)，依據(jù)現(xiàn)有地形地物，把握主要限制條件，合理選擇互通立交優(yōu)化方案。

1 項(xiàng)目概況

西寧至互助一級公路擴(kuò)能改造工程起點(diǎn)位于韻家口互通立交匝道與互助路的交叉口，向北沿既有一級公路原位擴(kuò)建至董家寨村，后向東沿山坡新建，經(jīng)大莊、黑泉止于加定至海晏公路，設(shè)置威遠(yuǎn)互通立交連接(實(shí)現(xiàn)西互高速與加海高速公路的交通轉(zhuǎn)換)。項(xiàng)目建設(shè)對加強(qiáng)西寧對周邊縣市的輻射功能，完善國家高速公路網(wǎng)、促進(jìn)沿線資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)地方旅游業(yè)發(fā)展、響應(yīng)國家一帶一路發(fā)展戰(zhàn)略等諸多方面具有非常重要的意義。

現(xiàn)狀西互一級公路起點(diǎn)接G6京藏高速韻家口互通下道口與互助路、明杏路構(gòu)成的平面交叉，形成交通轉(zhuǎn)換極其復(fù)雜的五路交叉，交通組織由紅綠燈控制，交通通行能力有限。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，該處平面交叉高峰時段擁堵狀況日益加劇，目前已成為制約西寧以東交通路網(wǎng)順暢的重要梗塞點(diǎn)。韻家口互通現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 韻家口互通現(xiàn)狀周邊控制要素示意Fig.1 Diagram of surrounding control elements of Yunjiakou interchange

2 主要控制因素

韻家口互通是西寧至互助一級公路擴(kuò)能改造工程中的控制工程，由于其特殊的限制條件及功能需求，韻家口互通方案已成為本次擴(kuò)能改造工程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，具體限制條件如下：

1) 無重新選址的條件

由于項(xiàng)目建設(shè)需最大限度實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有高速公路、城市道路不斷道，充分利用現(xiàn)有工程，且起點(diǎn)部位需實(shí)現(xiàn)高速公路與高速公路、高速公路與地方城市道路之間的有效銜接，節(jié)點(diǎn)位置確定、唯一，無法采用簡單新建的方式，只能在韻家口互通現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進(jìn)行互通改造。

2) 互通改造建設(shè)不能中斷交通

互通為G6京藏高速(西寧城區(qū)段)、西互高速公路及城東區(qū)主干路重要交通節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)交通量大，社會關(guān)注度高，互通改造建設(shè)不能中斷交通。

3) 互通改造受控條件多、周邊敏感點(diǎn)多，互通選型困難大

主要體現(xiàn)在：

(1) 交叉蘭青鐵路和蘭新高鐵：項(xiàng)目K0+520處與蘭青鐵路交叉；K1+222處與蘭新高鐵鐵路橋交叉；由于蘭新高鐵與蘭青鐵路的存在，對路線布設(shè)及改擴(kuò)建方案確定產(chǎn)生較大制約。施設(shè)階段根據(jù)項(xiàng)目組前期與業(yè)主及相關(guān)單位的溝通結(jié)果，在蘭青鐵路上方新建跨線橋?qū)﹁F路運(yùn)營安全造成較大影響，協(xié)調(diào)難度大，因此維持蘭青鐵路跨線橋現(xiàn)狀不動將是韻家口互通方案成立的關(guān)鍵。

(2) 軍產(chǎn)地、監(jiān)獄、小區(qū)等敏感地塊限制：項(xiàng)目兩側(cè)分布有鐵路安置小區(qū)、建新監(jiān)獄、泮子山小區(qū)、軍產(chǎn)地等敏感地塊，涉及的單位協(xié)調(diào)難度較大，將對項(xiàng)目路線產(chǎn)生較大限制。

(3) 沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃及現(xiàn)狀交通需求：路線主要位于西寧市城東區(qū)，縱向穿過綠色產(chǎn)業(yè)園區(qū)。項(xiàng)目在考慮現(xiàn)有城鎮(zhèn)發(fā)展的同時，還要兼顧遠(yuǎn)期規(guī)劃，為城鎮(zhèn)的未來發(fā)展留有空間，使得韻家口互通需要兼顧市政與公路互通雙重特點(diǎn)。

3 初設(shè)方案主要問題

韻家口互通初設(shè)方案如圖2所示。

圖2 韻家口互通初設(shè)方案Fig.2 Preliminary design scheme of Yunjiakou interchange

韻家口初設(shè)方案于K0+000至K2+660段設(shè)置路基寬度為16.75 m分離式路基下穿蘭青鐵路后上跨蘭新高鐵；采用雙喇叭+互助路下穿方案，匝道設(shè)計速度采用30 km/h～40 km/h，平曲線最小半徑為35 m。此方案緊扣項(xiàng)目功能定位、結(jié)合轉(zhuǎn)向交通量分布情況，合理選取了匝道設(shè)計標(biāo)注及平縱指標(biāo)，但在實(shí)施落地方面存在以下困難：

1) 互通區(qū)主線從互助路中心線直接起坡，平交口路段縱坡為3.8%，不滿足《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTG D20—2017)10.2.2條第1款規(guī)定：主要公路在交叉范圍內(nèi)的縱坡應(yīng)在0.15%～3%的范圍內(nèi)。

2) 路線下穿蘭青鐵路、上跨蘭新高鐵處均需改建和新建施工作業(yè)，跨鐵路的(運(yùn)營中的蘭新鐵路)公路橋?qū)嵤╇y度大，且鐵路所給窗口期有限(每d僅有2 h的施工作業(yè)時間)，在預(yù)定施工周期內(nèi)難以完成項(xiàng)目建設(shè)，工程進(jìn)度和安全難以保障。

3) 韻家口互通改造K0+700～K1+200段，線位緊鄰鐵路安置小區(qū)，現(xiàn)狀小區(qū)已建成(初設(shè)階段小區(qū)處于規(guī)劃建設(shè)階段)，施工圖階段進(jìn)一步核查，初設(shè)右線將占用安置小區(qū)消防通道，且占用后無法還建；同時線位緊靠小區(qū)樓棟(靠近段樓層高8～12層)，噪音環(huán)境影響大，早期環(huán)境影響已被否定，后增加較多措施及工程費(fèi)用后得以通過；且在本階段調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，消防通道外側(cè)小區(qū)由于邊坡情況復(fù)雜，采用了較多的工程措施對其邊坡進(jìn)行支護(hù)，如按初設(shè)方案，還存在未知的邊坡處治風(fēng)險。

4) 綠色產(chǎn)業(yè)園地塊段園區(qū)提出最新規(guī)劃：(1) 電化廠交叉口(王家院子平交口附近)設(shè)置互通上下高速要求；(2) 路線布設(shè)兼顧園區(qū)兩側(cè)互通互聯(lián)要求；(3) 項(xiàng)目實(shí)施后，盡量不改變現(xiàn)狀出行方式要求。

5) 匝道多處交叉，凈空及縱坡難以滿足要求。作為G6與西互高速連接的螺旋匝道，半徑僅僅30 m，橋上縱坡達(dá)到4.6%，凈空不足5 m；與地方道路銜接，匝道縱坡達(dá)到3.8%；互通存在較多技術(shù)指標(biāo)無法與功能匹配問題。

4 施設(shè)方案研究及優(yōu)化

結(jié)合最新交通量預(yù)測結(jié)論及路網(wǎng)分析，韻家口互通的改造重點(diǎn)需解決：1) 西互—G6火車站方向、G6入城、城區(qū)—G6火車站方向交通組織；2) 本項(xiàng)目涉及高速與高速間銜接、2條高速落地等多種功能需求；3) 項(xiàng)目周邊控制要素多，其中蘭青鐵路、鐵路安置小區(qū)、三絨及大都會小區(qū)地塊為韻家口互通立交改造中不可觸碰的紅線。

4.1 設(shè)計理念及原則

綜合項(xiàng)目功能需求、建設(shè)條件的分析，本項(xiàng)目互通布設(shè)的理念為：完善功能、有效有序組織交通、盡量提高“高接高”相接服務(wù)水平[9-15]?；ネú荚O(shè)具體原則如下：

1) 以改建為主：鑒于本互通涉及多條道路交叉，存在高-高銜接及城市落地多種功能需求，設(shè)計中應(yīng)以完善功能為首要需求，實(shí)現(xiàn)各個方向的交通組織，以不降低初設(shè)批復(fù)功能為原則，布設(shè)全互通方案。

2) 不中斷交通，有效有序組織交通：本項(xiàng)目下地后與市政主干道交叉，受湟西河保護(hù)區(qū)及周邊建筑物控制，與市政路交叉無法布設(shè)立交，下道后車輛運(yùn)行速度受限，因此，互通布設(shè)涉及落地匝道，以有序交通為原則，適當(dāng)選取匝道指標(biāo)。

3) 盡量提高“高接高”相接服務(wù)水平：本互通承載著西寧以東高速路網(wǎng)銜接的重要功能，遠(yuǎn)期隨著G6北擴(kuò)、加定至海晏等公路的建設(shè)，本互通的重要紐帶作用將更加凸顯，設(shè)計中應(yīng)將“高接高”(尤其為G6—互助方向)順暢銜接作為重點(diǎn)。

4) 結(jié)合地塊情況，不占用已建建筑或紅線。

4.2 方案的研究情況

施設(shè)階段鐵路安置小區(qū)已修建完畢，與互通初設(shè)階段搜集的規(guī)劃資料存在差異，導(dǎo)致初設(shè)部分匝道無法實(shí)施。為確保項(xiàng)目的可實(shí)施性，結(jié)合本項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的論證、最新交通量預(yù)測結(jié)論，韻家口互通交通量預(yù)測如圖3所示，施設(shè)階段對互通擬定了以下4個研究方案。

單位：pcu/d圖3 韻家口互通2035年交通量預(yù)測Fig.3 Traffic volume forecast of Yunjiakou interchange in 2035

1) 方案1：雙喇叭方案

為解決初設(shè)方案中安置小區(qū)匝道落地困難問題，施設(shè)階段通過對主線調(diào)整、對互通第二象限喇叭進(jìn)行調(diào)整等措施，進(jìn)一步優(yōu)化初設(shè)部分匝道，即在原有喇叭互通的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，利用匝道與西互高速之間空地設(shè)置單喇叭互通。

方案優(yōu)點(diǎn)：解決了安置小區(qū)匝道落地問題。

方案缺點(diǎn)：(1) 新增喇叭設(shè)置用地受限；(2) 互通平縱指標(biāo)較低(I、G、M、H匝道指標(biāo)不滿足規(guī)范要求)；(3) 方案交織嚴(yán)重(A、G、F、E匝道)。

韻家口互通方案1如圖4所示。

圖4 韻家口互通方案1Fig.4 Scheme Ⅰ of Yunjiakou interchange

2) 方案2：單喇叭+雙環(huán)+迂回匝道

韻家口互通方案2如圖5所示。

圖5 韻家口互通方案2Fig.5 Scheme Ⅱ of Yunjiakou interchange

為改善方案1內(nèi)環(huán)匝道指標(biāo)超規(guī)問題，在方案1基礎(chǔ)上提出“單喇叭+雙環(huán)+迂回匝道”方案，即在原有喇叭互通的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，利用匝道與西互高速之間空地新增2個環(huán)形匝道。

方案優(yōu)點(diǎn)：(1) 解決匝道指標(biāo)超規(guī)問題；(2) 解決西互高速及G6高速接地問題。

方案缺點(diǎn)：(1) 交織距離過短，交織段過多；(2) 主交通流繞行過長；(3) 部分主交通流匝道線形指標(biāo)差(I、H、B匝道)。

3) 方案3：“單喇叭+雙環(huán)”組合式互通

韻家口互通方案3如圖6所示。

圖6 韻家口互通施設(shè)方案3Fig.6 Scheme Ⅲ of Yunjiakou interworking

利用匝道與西互高速之間空地設(shè)置環(huán)形匝道，解決西互高速及G6高速接地問題，同時在互通外側(cè)新增上跨匝道(B匝道)將各主要交通流向分為上下2層，各行其道。

方案優(yōu)點(diǎn)：(1) 全互通功能基本實(shí)現(xiàn)，工程規(guī)模?。?2) 完全利用現(xiàn)有韻家口互通，現(xiàn)有G6不斷道。

方案缺點(diǎn)：(1) 交織距離短；(2) G、H、C匝道作為為主流交通流向，線形指標(biāo)較低，通行能力較弱。

4) 方案4：“單喇叭+環(huán)形+半定向匝道”組合式互通

在方案3的基礎(chǔ)上，將城東至G6高速西寧方向G匝道優(yōu)化為半定向匝道，如圖7所示。

圖7 方案4(施設(shè)方案)Fig.7 Scheme Ⅳ of Yunjiakou interchange(Construction scheme)

4.3 推薦方案的選定

綜合比較，選擇方案4為推薦方案，該方案的主要優(yōu)點(diǎn)：

1) 充分考慮了周邊用地條件，最大限度減少了新增用地。

2) 充分利用既有互通，對現(xiàn)有單喇叭匝道進(jìn)行了部分利用，同時拆除韻家口高架橋5 m～30 m連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，并于現(xiàn)高架橋進(jìn)入中跨位置前寬度為18.5 m的橋面兩側(cè)新建拼寬現(xiàn)澆箱梁完成匝道漸變合入主線，減少了因施工對G6京藏高速運(yùn)營的影響，同時避免了對蘭新鐵路運(yùn)營安全的影響。

3) 充分考慮了交通流分布及主交通流，全互通功能有顯著提高。

4) 匝道靈活布設(shè)，借助多種匝道布設(shè)方式，充分發(fā)揮組合式互通優(yōu)勢特點(diǎn)。

5) 交叉結(jié)構(gòu)物的布置，特別是與鐵路交叉時避免了對鐵路運(yùn)營安全的影響。

5 結(jié)束語

本文從項(xiàng)目背景、立交設(shè)計的各項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)和具體功能需求等方面探討韻家口互通立交的合理選型問題，在對比分析不同互通方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況的基礎(chǔ)上提出了最終優(yōu)化方案。

1) 近城區(qū)互通立交設(shè)計應(yīng)從全局考慮且具有一定的前瞻性，應(yīng)充分考慮周邊規(guī)劃及具體施工的難易程度，避免經(jīng)過批復(fù)的初設(shè)方案后期無法落地的情況。

2) 立交選型應(yīng)從工程實(shí)際出發(fā)，因地制宜，結(jié)合各方面因素，在充分分析與研究各項(xiàng)限定條件的基礎(chǔ)上選擇合理的型式及規(guī)模，既滿足地方需求，又能保留互通立交作為轉(zhuǎn)換交通流的功能。

3) 韻家口互通立交改造設(shè)計以完善高-高銜接及城市落地功能、有效有序組織交通及盡可能提高相接道路的服務(wù)水平為設(shè)計理念，巧妙地平衡復(fù)雜的建設(shè)條件與項(xiàng)目功能定位之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)人造工程與周邊環(huán)境的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。