城市道路与公路立体交叉——临汾南枢纽方案比选

史天亮，潘文霞

（1.山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012；2.太原建工集团，山西 太原 030006）

1 概述

临汾历史悠久，是华夏民族的重要发祥地之一和黄河文明的摇篮，又因上古帝尧曾建都于此，有“华夏第一都”之称。《临汾市国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》明确提出“建设汾河百公里新型工业城镇走廊的战略目标。要用最短时间、最快速度、最高标准，将该区域建成中西部地区交通最快捷、经济最繁荣、社会最和谐、生态最优美的先行先试、四化一体示范走廊。必需首先构筑一个四通八达、畅通无阻的交通环境，才能使本地区经济快速增长。滨河东路南延的建设项目就是在这样的环境中提出，而该项目在K5+720处与临汾西南环路（一级公路）形成交叉。根据《公路路线设计规范》JTG D20—2006[1]，第 11章 11.1.2之规定：“ 一级公路与通往县级以上城市、重要的政治或经济中心的主要公路相交处应设置立体交叉”；并根据《城市道路交叉口设计规程》CJJ 152—2010[2],第3章3.1.5之规定：“快速路与一级路交叉推荐采用枢纽立交”拟定本项目滨河东路南延与西南环路交叉处采用枢纽立交方案。

2 地理条件

2.1 地形、地质

拟建道路工程场地位于汾河东岸（近汾河滩部位），地貌上属于汾河一级阶地。滨河路南延主线K4+500—K6+800处二级阶地的前缘，地势起伏较大，高差变化大。据调查：临汾西南环北侧曾为临汾市染料厂化工废渣填埋坑，呈南北向分布，东西宽约为20～30 m，分布于全路段。

2.2 水文

路段内稳定地下水埋深：2.1～6.8 m，标高：416.6～425.3 m，属于潜水，由汾河侧向泾流补给，水位随季节变化较大，一般年变幅约在±1.0 m。

依据邻近工程水质分析结果及已有建筑经验，该路段内地下水与路基土对建筑材料无腐蚀性。

2.3 气候

本项目位于尧都区属于温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，春季少雨多风，夏季炎热且雨量集中，秋季天气爽气宜人。主要气候参数为：年平均气温12.2℃，极端最高气温41.9℃，极端最低气温-25.6℃，年平均降雨量440.6 mm，积雪最大深度25 cm，土壤最大冻结深度 62 cm，年平均风速1.9 m/s，累计日照时数为2 416 h，年平均无霜期195 d。

3 立交方案布设原则

选择合理的立交位置。结合枢纽立交服务区域社会经济现状、地方政府总体规划、周边路网布局特点、交通量预测结果及用地情况，合理确定枢纽位置，以利于临汾经济近期发展，同时，也应为该地区的长远规划和发展留下足够的空间；尽量控制工程规模，减少立交用地面积[3]。在满足安全、舒适、环保及景观设计的同时，应尽可能减少工程规模，减少侵占土地面积特别是耕地面积，以控制工程投资，缓解公路工程建设与沿线农业生产之间的冲突，保护沿线农业生产的生产要素及社会经济利益。

4 技术标准

本项目为主线滨河东路南延，城市快速路，设计速度为60 km/h，道路红线宽度60 m，采用双向八车道，车道宽度为3.75 m，中央分隔带宽为4 m，机动车与人非隔离带宽为2 m，人非车道宽9 m，枢纽范围内圆曲线最小半径1 000 m，最大纵坡2.0%，满足枢纽设计平纵要求[2]。

被交路西南环公路为一级公路，设计速度为80 km/h，路基宽度34 m，采用双向六车道，车道宽度为3.75 m，中央分隔带宽为4 m，左侧路缘带宽0.5 m，右侧硬路肩宽为2.5 m，土路肩宽0.75 m，枢纽范围内路线为直线，最大纵坡2.05%，满足枢纽设计平纵要求[1]。

本项目为城市快速路和一级公路相交，方案只考虑交叉公路机动车之间的交通转换，人非系统在滨河东路南延主线设计中统一考虑。《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152—2010）[2]技术标准较低，《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）[1]技术标准较高，设计时采用较高标准的《公路路线设计规范》(详见表 1)。

表1 《城市道路交叉口设计规程》与《公路路线设计规范》主要指标比较表

5 方案比选

5.1 枢纽位置

本项目枢纽主线分别位于滨河东路南延K4+570—K6+900段及临汾西南环 K0+800—K1+850段范围内。

5.2 限制条件

主要制约因素为现状地物，主要有以下几点：

a）滨河东路南延下穿现有西南环汾河大桥，枢纽形式布置受限。

b）滨河东路南延西侧距离汾河较近，并且紧邻汾河堤坝。

c）正建张台铁路中心距离西南环公路中心较近，只有111 m，布设枢纽形式受制约。

d）大型拆迁的制约，如扬水站、煤厂、化工垃圾场、砖厂等(拟建枢纽位置如图1)。

图1 拟建枢纽位置图

5.3 方案论述

根据规范要求及交通流量预测结果，结合现有道路、在建道路、规划道路、地形、地物及规划条件进行立交总体布置，实现交通流的快速化和畅通化，提出临汾南枢纽立交方案如下。

5.3.1 方案一（双喇叭）

方案一拟在东北象限设计采用双喇叭复合型枢纽式立体交叉方案，线位分别位于滨河东路南延K4+500—K5+400范围设A型单喇叭互通，匝道上跨主线；西南环K1+020—K1+850范围设A型单喇叭互通，匝道下穿现有西南环公路后与滨河东路南延互通匝道相接，构成双喇叭复合型枢纽（双喇叭复合型枢纽方案如图2）。

图2 双喇叭复合型枢纽方案

5.3.1.1 优点

a）对滨河东路主线影响少，全长0.830 km。

b）枢纽路基边线距离铁路31 m，对铁路影响小。

c）无需加宽现有汾河大桥。

d）枢纽对扬水站、化工垃圾场、煤厂影响较小。

5.3.1.2 缺点

a）匝道上跨滨河东路及下穿西南环公路，需新建2座跨线桥。

b）匝道穿废弃砖厂需要拆迁。

c）匝道下穿现有西南环公路，施工时对通行有一定影响，应加强相应的安全措施。

d）为避免对铁路及汾河堤坝有较大影响，内环半径采用了R=30 m较低的线形指标。

5.3.2 方案二（变异双喇叭）

方案二拟在东南象限设计采用变异双喇叭复合枢纽式立体交叉方案，线位分别位于滨河东路南延K5+880—K6+870范围设B型单喇叭互通，匝道上跨主线；西南环K0+850—K1+830范围设变异A型单喇叭互通，减速车道H匝道为避免加宽现有汾河特大桥，H匝道回旋绕行并2次下穿现有西南环公路后与滨河东路南延互通匝道相接，组合成变异双喇叭复合型枢纽（变异双喇叭复合型枢纽方案如图3）。

图3 变异双喇叭复合型枢纽方案

5.3.2.1 优点

a）平、纵指标高环形匝道最小半径为R=45 m。

b）无需加宽现有汾河特大桥。

c）对扬水站无影响，对化工垃圾场影响小。

5.3.2.2 缺点

a）总体造价较高，需新建3座跨线桥。

b）需拆迁煤厂、砖厂及部分住宅。

c）匝道路基边线距离铁路桥墩较近，施工时做好相应的防护措施。

d）H匝道2次下穿正运营西南环公路，施工时通行有一定影响。

5.3.3 方案三（双灯泡+半苜蓿叶）

方案三拟在滨河东路南延东侧设计采用双灯泡枢纽方案，线位分别位于滨河东路南延K4+450—K6+790范围设双灯泡互通，方案影响主线2.34 km，按规范要求设分隔式集散车道A匝道将出入口串联；西南环K1+000—K1+680范围设半苜蓿叶互通，匝道与滨河东路南延互通集散车道A相接，组合成双灯泡+半苜蓿叶复合型枢纽（双灯泡+半苜蓿叶复合枢纽方案如图4）。

5.3.3.1 优点

a）无需加宽现有汾河大桥。

b）匝道无需占压河道展线。

图4 双灯泡+半苜蓿叶复合枢纽方案

5.3.3.2 缺点

a）匝道长度最长，新建3座跨线桥长度最长，土石方、路面工程量等最大，造价最高。

b）本方案交织段较多，行车容易造成误行。

c）匝道距离铁路较近，最近仅为12 m，对铁路影响较大。

d）拆迁工程量较大，如拆迁煤厂、扬水站、化工垃圾场、砖厂等。

6 方案的确定

根据终点处地形、地貌、已建西南环公路的平纵线形、交叉角度、设计标高、既有构造物、跨线桥布设等因素，对上述提出的3个枢纽方案进行了比较，因方案一（双喇叭复合型枢纽方案）工程规模小，拆迁影响小，造价低等优点，拟推荐方案一。

7 结语

通过对枢纽方案比选,使我们认识到枢纽立交在方案选型定位过程中,把各种不同位置的方案进行优化比选，不厌其烦地多做方案设计,确定最优化的设计方案，只有这样才能真正做到“不破坏是最大的保护”的设计理念[4]。