金盆互通式立交设计

彭智，罗杰昌

(广州市市政工程设计研究院，广东广州510060)

金盆互通立交位于花都—东莞高速公路(以下简称“花莞高速”)与北京—香港—澳门高速公路(即北京—珠海高速公路线位，以下简称“京港澳高速”)相交处，本立交的设置主要为满足两条高速公路之间的交通转换。

1 工程概况

花莞高速公路为广州市公路规划“四环十六射十二条重要公路”的高快速路网系统中的第七条重要公路，起于广州市机场高速太成立交，经白云区人和镇、钟落潭镇，萝岗区九龙镇，增城市中新镇、新塘镇，最后至增城市石滩镇，接增莞深高速公路。花莞高速设计车速100 km/h，路基宽度为33.5 m，双向六车道。京港澳高速双向六车道，设计速度为100 km/h，路基宽度为33.5 m。本立交范围内，京港澳高速采用路基形式，平面线形由两个圆曲线(半径R分别为5 000 m和5 250 m)和一段直线构成。

立交中两相交道路夹角约为63.5°。

金盆互通立交用地条件复杂，多方面制约立交的布置形式。场地北侧(京港澳高速两侧)为军事用地;西南象限为金盆村，房屋密集区距立交中心不足350 m;村中有两处宗祠，其中一处为宋氏祠堂，均需避让;东侧为山体，与京港澳高速路面标高的最大高差为75 m，项目主线在立交范围纵坡为1.9%，与京港澳高速交叉处标高高18 m;主线南北两侧各有一座高压电塔(110 kV)位于山体上，路基挖方边坡将影响到电塔。

2 交通量预测

见图1。

图1 金盆互通立交2034年交通量(单位:pcu·d-1)

根据远景交通量预测结果，互通总的转向交通量为38 805 pcu/d。其中北京方向往返东莞的交通量最大，最大转向交通量为6 093 pcu/d;北京方向往返花都的交通量最小，最小转向交通量为3 208 pcu/d。

3 立交方案设计

3.1 设计要点

1)金盆立交西北象限和东北象限均为军事用地，立交设计应尽量避免占用军事用地红线范围。

2)金盆立交西南象限有两处宗祠，考虑到金盆村村民拜祭等因素，应尽量避免拆迁或者征用宗祠用地。

3)京港澳高速与村道相交处，现状设置有涵洞通道。本项目立交的建设，对该通道影响较大，立交的设置要考虑周边村民出行需求，结合匝道布置改造过路设施。

4)项目主线与该村主要的县级道路相交，同样需要考虑对县级道路的改造。

5)立交东侧为帽峰山，最高峰海拔534.9 m，是广州市老八区的最高峰，海拔200 m以上的山峰20多个，形成复杂的地形，山的绝对高度不大，但相对高差大，山坡陡峭，沟谷幽深，山势险峻。立交的设计应本着减少山体开挖、保护自然景观的原则，避免对山体造成破坏。

6)根据相交公路的等级和立交在路网中的功能，本互通立交不设置收费站。

7)从交通流量预测分析，立交匝道的布设，对于车速高、流量大的主流向应采用定向或半定向匝道，而相对车速低、流量小的次要方向则可采用环形匝道。当受到建筑物、山体、军事用地等限制因素影响，不能满足定向匝道设计标准时，在预测交通量满足小于匝道设计通行能力的前提下，可以改为标准较低的环形匝道。

3.2 立交方案设计

在互通立交位置、主要设计原则、匝道选取形式确定的前提下，金盆互通立交的设计初步拟定了4个方案。

3.2.1 方案一(混合式)

如图2，方案一为东侧设置环形匝道的三层半混合式枢纽立交。本项目主线最高，位于三层半，上跨京港澳高速;两环形匝道，为最小的左转交通转向，且符合用地条件;其余两左转采用半定向，最小半径为120 m;避免匝道直接侵占军事用地，A匝道半径最小为100 m;避免拆迁宗祠，E匝道最小半径为80 m;立交高差较大，尽量减少匝道长度，出口匝道纵坡最大3%，入口匝道纵坡最大3.5%。改善环形匝道与主线相连时的行车变速条件，变速车道长度采用高一个档次(120 km/h)标准，渐变段暂不提高。房屋拆迁集中于西南侧金盆村。

图2 金盆互通立交方案一

本方案优点:避开军事用地及金盆村宗祠;布置环形匝道符合用地条件和交通量;立交形式紧凑规模小。

本方案缺点:线路穿越山体较高，挖方边坡高度约为66 m，金盆村拆迁量略有增加;立交层数为三层半。

3.2.2 方案二(混合式)

如图3，该方案为主线下穿京珠高速公路。受纵坡坡度控制，立交范围主线高差与东侧山体高差较大，故立交东侧主线为隧道方案。

根据交通流量预测，考虑到避让相关建筑物，在西北、东南两个象限设置环形匝道，立交共3层。

图3 金盆互通立交方案二

方案优点:降低了立交高度;减短了与主线相接匝道长度;除主线出入口匝道拓宽部分外，基本未占用军事用地面积，也避开了宗祠、电塔等建筑。

方案缺点:右转匝道线形较差;立交东侧路基段标高较低，同时，为满足匝道出入口与隧道洞口间距等规范要求，需将东侧山体开挖约520 m，平均开挖高度约60 m，最高开挖高度接近90 m;主线隧道段长约750 m，但其中有约260 m长范围的山体偏压段。本方案实施的代价较大。

3.2.3 方案三(全定向式)

如图4，该方案为全定向式立交，共四层，主线上跨京珠高速公路，位于最上层。

图4 金盆互通立交方案三

方案优点:与方案一、二相比，线形指标高，行车流畅;匝道布置明确，司机易于辨识车道;与方案二相比，无需开挖山体，景观较好。

方案缺点:因层数较高，受纵坡影响，立交匝道长，占地面积大。

3.2.4 方案四(部分定向式)

根据路网图(图5)分析，经过本项目起点太成立交的交通，往北可直接由机场高速北延线转入京珠高速公路，往南可通过北二环高速到达京珠高速公路;若本项目建成，可在拟建的太和立交处转入新广从路到达京珠高速公路。

图5 项目路网分析图

结合以上路网分析，在本立交线位处，可通过路网解决京珠高速公路与本项目主线西侧交通的转换。另外，考虑到军事用地、宗祠等因素限制，故立交方案四取消主线西侧与京珠高速公路的交通功能匝道。见图6。

图6 金盆互通立交方案四

方案优点:本方案的优点与方案三一样，不再赘述，同时，造价比方案三低。

方案缺点:立交功能不全。

4 立交方案比选

1)功能要求方面:方案一、二、三均能保证互通功能，方案四只能实现部分互通。

2)交通量分布、线形标准方面:方案一、方案三、方案四线形标准高，能满足交通量大的左转交通顺畅、快捷;方案二标准较低。

3)工程规模、环境保护方面:方案一、三占地较大;方案二立交高度小;方案四占地最小。

综合以上分析推荐方案一为推荐方案。

5 结语

结合金盆互通立交的设计，对建设场地限制因素诸多的互通立交设计，总结以下几点思路，供类似工程参考:

1)简化立交形式，优化匝道布设，在立交整体的高度和范围上进行对比，选取适合场地条件的立交形式。

2)灵活处理限制建筑物处的匝道设计，在满足通行能力的条件下，可以适当降低匝道标准的要求，选取环形匝道。

3)如果既要保证匝道设计标准，又要避让限制因素，则可以考虑结合周边路网，取消非主流方向的匝道布设，但这种方法除非无计可施或者全互通代价太大的情况下，其他情况下仅为参考，应尽量保证立交，尤其是枢纽互通立交的全互通功能。

［1］JTG B01-2003，公路工程技术标准［S］.

［2］JTG D20-2006，公路路线设计规范［S］.

［3］王兵，吴善根，杨崇民.花山北枢纽互通式立交设计［J］.公路，2011(5).

［4］白浩晨，张堂仁，江贤章.连州枢纽互通式立交设计［J］.公路，2008(7).