枢纽立交选型实例分析

2016-11-25齐萱

城市道桥与防洪 2016年2期

关键词：三乐环线交通量

齐萱

（北京市政工程设计研究总院有限公司，北京市100082）

枢纽立交选型实例分析

齐萱

（北京市政工程设计研究总院有限公司，北京市100082）

随着我国经济的不断发展，城市快速路及立交建设方兴未艾，出现了越来越多的各种大型互通枢纽型立交。枢纽立交设计一直是道路立交设计中的难题，而位于环线和放射线处的环－切线枢纽立交更是增加了设计难度。北滘立交在佛山一环线东南角处，一环线与横六、纵五呈环路—切线关系，其相交道路等级及功能定位确定其必须具有大型枢纽立交的功能。分析主线布设、匝道布设、竖向设计及其与周边地形地物的结合、与地方路相交节点的处理等方面进行立交选型设计，总结了北滘立交选型设计中遇到的各种问题和经验教训，对同类立交设计中应当注意的相关问题提出建议。

环－切线枢纽立交；一环线；北滘立交；选型设计

0　引言

立交选型是否合理，不仅影响整个立交的功能和投资，而且与景观及社会效益的发挥密切相关。随着我国经济的不断发展，城市快速路及立交建设方兴未艾，出现了越来越多的各种大型互通枢纽型立交。枢纽立交设计一直是道路立交设计中的难题，而位于环线和放射线处的环－切线枢纽立交更是增加了设计难度。选取有代表性的佛山北滘立交选型实例,通过对选型设计过程中遇到的难点进行分析，得到设计经验，将其总结归纳，希望为同类立交设计提供技术借鉴。

北滘立交位于佛山市顺德区北滘镇，处于佛山一环线、规划横六及纵五的交汇处。北滘立交在佛山一环线东南角处，一环线与横六、纵五呈环路—切线关系，其相交道路等级及功能定位决定了其必须具有大型枢纽立交的功能。其地理位置详见图1。

北滘立交在选型上不仅受到了规划道路“横六、纵五”线位的限制，而且受到了现况村庄、厂房、河道的制约，立交的主路线形及匝道布线，立交占地范围均被控制在一定范围之内，增加了立交选型设计的难度。整个设计过程经历了线位调整、断面布置调整、近远期实施方案、立交方案调整深化、地方连接通道的恢复与完善等阶段，最终确定为环－切线型的全互通式枢纽立交形式。

图1　地理位置示意图

1　区域现况及规划

1.1现况

北滘立交位于佛山顺德区北滘镇，立交用地范围内主要有鱼塘、少量的苗圃，另外沿线还占用了少量的民房、工业开发区、厂房等建筑物。地形、地物复杂，分布单位多，地上、地下管线较多，所受限制主要为以下几方面：

（1）工业开发区及厂房：立交东南侧分布有许多现有厂房；

（2）相交道路：立交的东北象限为现有的三乐路，三乐路向西北与立交纵五线相交，向东南与立交横六线汇合；

（3）相交河道：在三乐路南侧与其平行的三马河，位于立交西侧的黄龙大涌等；

（4）立交现况其余用地均为鱼塘和少量的苗圃。

1.2规划

在立交范围内，有一环线、横六、纵五和三乐路4条规划道路，规划河道为三马河，规划立交为全互通式枢纽立交。

1.2.1一环线（含横六和纵五）

一环线规划为全封闭、全立交、控制出入的一级公路兼城市快速路，规划红线宽120 m，计算行车速度为100 km/h；标准横断面为两幅路形式，双向8车道加连续停车带，标准路基宽42 m。道路两侧设辅路系统，两侧辅路按城市主干路标准，计算行车速度40～50 km/h，路面宽度2×12 m。

1.2.2三乐路

三乐路规划为一级公路，计算行车速度为80km/h；标准横断面为两幅路形式，双向6车道，标准路基宽度为28 m。

1.2.3三马河

三马河规划河上口宽为15 m，涌底控制高程珠基为-1.5 m，桥梁梁底控制高程珠基为3 m。

1.2.4立交方案

综合以上各条道路的性质，结合佛山组团的发展方向及周边的用地情况，该立交定义为环－切线型的全互通式枢纽立交。立交主流向应满足环线和公路主干线的交通需求，同时也应考虑立交周边的地方道路交通。

2　立交选型原则

立交选型主要遵循以下几项原则：

（1）立交选型是根据其功能要求和远景直行、分流及合流交通量的分布情况，综合考虑地方规划、现场条件、技术特征、行驶安全、投资成本、经济效益、美观效果及远期发展等因素，在多方案比较的基础上，合理选定互通式立交形式；

（2）立交的选型应与整体路网格局一致，其设置除应满足现有道路网区域交通转换功能之外，还应为沿线乡镇提供便捷服务；

（3）对节点进行定性、定量分析，区分主次要交通流向，保证主方向环线的交通顺畅，体现“快”与“快”相交的特点；

（4）环线与规划道路“横六、纵五”连接，满足交通转换及交通流量的需求；

（5）满足其他各方向的交通转向、现有三乐路的交通需求，解决好立交辅路系统的转向问题；

（6）紧密结合区域规划条件、地形地物特点，因地制宜、机动灵活、合理安排立交形式，使匝道布置紧凑，节约用地，减少拆迁；

（7）从匝道布局、竖向安排、拆迁占地、生态环保等方面进行综合分析比较，控制工程规模、节省工程投资；

（8）满足规范、标准要求。

3　节点功能分析

3.1交通功能分析

北滘立交位于一环线的东南角，为规划纵五与横六的交点位置，同时又是规划一环线的环切线位置。此交点是路网中极为特殊并且十分重要的节点，立交关系复杂。由于三乐路与横六线位相距较近，所以北滘立交是含三乐路立交在内的一组大型枢纽立交，为一级立交。立交采用全互通、机非分离形式。

根据规划，佛山市将以禅城区为核心，周围四区及其乡镇以多组团的模式发展。按此规划，佛山干线公路网规划为“五纵九横”，其中的横二、横六、纵三、纵五围合的线路即形成了规划城市快速环路线位（一环线）。一环线承担的主要功能为屏蔽过境交通流量。从佛山地区总体交通流向分析，主流向为西南至东北方向，即佛山至广州方向，而北滘立交位于南环和东环转向联接线处，除直行交通外，其环线交通特征明显。该节点立交设计中，应强调环线的功能及标准，保证环线交通流向连续性的同时满足切线交通。

整个立交分为主路（一环线、横六和纵五）、匝道及辅路三个层次，系统间紧密联系，不仅解决了过境交通和转换交通，同时也服务于地方，对地方区域交通进行了恢复和补充完善。

3.2预测交通分析

根据远景年（2026年）交通量预测，北滘立交节点转向交通流量如图2所示。

图2　北滘立交节点预测交通转向流量图（单位：pcu/h）

从预测交通量上分析，该立交预测年末（2026）总转向交通量为74 103 pcu/d，主要的交通量转移方向为北向西和西向北上、下行双方向，交通量为45 428 pcu/d，占总转向交通量的61.3%。另外，由西驶入该立交的交通量为45 460 pcu/d，其中左转向北的交通为22 683 pcu/d，占总交通量的49.9%，由北驶入立交的交通量为57 213 pcu/d，其中右转向西的交通量为22 746 pcu/d，占总量的39.8%（其余的交通量主要分布在横六、纵五的延长线方向）。由此可见，该立交的环向交通量占立交总交通量相当大的比重，因此该立交应为环线加十字交叉型立交，在立交设计中应首先保证环线交通的通畅，同时满足其余方向的交通。

4　立交布局

4.1立交控制条件

北滘立交选型的主要控制条件有与三乐路近远期设计的结合、避开立交东南角的多处厂房、村镇之间交通联系的地方道路，同时还有河道的控高、主线净空为5 m对竖向设计的影响等。由于一环线为主流向，横六和纵五也同样是快速路系统，立交用地虽然达到95万m2，但是对于三层全互通式公路立交用地仍有局限性。

4.2立交系统组成

北滘立交形式为单苜蓿叶加定向匝道三层全互通式枢纽立交。一环线与横六、纵五采用双Y型立交，横六上跨纵五，与三乐路采用分离式立交形式。除由南向西转向匝道采用环形苜蓿叶式外，其余均采用定向式匝道，如图3所示。

图3　北滘立交效果图

一环线规划为一级公路兼城市快速路，但从其所处的位置来看，城市道路的功能更加突出。在一环线线位走向确定后，在一环线、横六、纵五以及三乐路围合范围内，受立交东南角用地范围的限制，考虑到与横六、纵五两个规划线位的衔接，同时满足主要转向即环线和切线横六、纵五的交通畅通，立交设计对主线及匝道布设线位进行多次调整。由里及外，由主到次，按先优化主流线位、重要转向匝道、次要转向匝道，再考虑辅路系统的先后顺序，合理布设立交主线、匝道及辅路系统。立交设计方案如图4所示。

图4　北滘立交方案图

4.2.1主流向系统

（1）设置由西（南一环线）向北（东一环线）向东（横六）在上，东向西在下的双Y型立体交叉。

（2）设置由北（东—环线）向西（南—环线）向南（纵五）在下，南向北在上的双Y型立体交叉。

（3）横六上跨纵五形成十字立体交叉。

（4）一环线与三乐路相交采用—环线在上，三乐路在下，分离式立体交叉形式，转向可通过辅路系统进行方向转换。

（5）横六与三乐路相交采用双Y型立交，三乐路南向北主路按原线位布置，横六从主路分流至南一环线；调整三乐路北向南部分线位，下穿横六与其合流至三乐路原线位。

（6）纵五与三乐路以右进右出的形式相交，不设红绿灯控制，三乐路通过增设一条右转匝道（Z匝道）与纵五相接。

4.2.2匝道系统

结合未来交通流量及主次交通需求设置由西向南、由南向东、由东向北三条右转匝道（H、Y、G匝道），设置由南向西苜蓿叶型一条左转匝道（W匝道），设置由东向南、由北向东两条定向式左转匝道（D、I匝道）。

4.2.3辅路系统

在立交匝道线位确定后，根据主路及匝道的竖向高程、单位及村庄的出行方向、规划路网等情况，在匝道的外侧，利用桥梁净空及下穿通道设置立交辅路，同时承担地方道路连接功能。

5　竖向设计

5.1设计原则

（1）根据现况地形、地物合理安排道路的上跨或下穿；

（2）综合考虑土方的填挖方数量，在满足规范标准的前提下，减少填方和桥梁面积；

（3）竖向与平面线位相协调，通过局部浅挖，降低上跨高程，减少桥梁长度；

（4）地下水位控制以及道路路基的防洪要求；

（5）满足周边单位、建筑的散水要求；

（6）满足河道的水位要求。

5.2主要竖向控制

立交竖向设计也是控制立交形式的重要因素之一。在有限的立交用地范围内，满足道路净空要求。纵向设计直接影响平面定线，通过反复的平纵调整优化设计，使立交发挥最优的交通功能。

北滘立交道路最低标高是根据北京市政院《水文分析与计算》中关于特大值暴雨产生的淹涝水位2.9 m左右确定的。考虑到排水系中间有一定的水位差别，道路路堤、桥梁等阻水因素，以及鱼塘常水位对路基稳定性的影响，路基最低填高到4 m。由于是三层立交，主线、匝道以及三乐路净空要求均为5 m。在立交用地范围内多次进行平纵调整优化，以满足纵向设计要求。所有匝道出入口处的纵坡均沿其主线切线方向顺坡一段进行竖向设计，以保证其竖向的连接平顺。

6　与地方路节点的处理

6.1三乐路

三乐路原为城市次干路，道路等级较低。一环线与三乐路原设计为一环线上跨三乐路，一环线辅路与三乐路平面相交为两个灯控十字路口。立交设计过程中三乐路进行加宽改造，目前提级为一级公路，不宜在三乐路上增加灯控平交路口，故一环线辅路在与三乐路相交时采用分离式立交，一环主线上跨三乐路。一环线辅路与三乐路构成平交路口，采用“回形”道路，利用桥下空间，左转车流先右转，调头后通过三乐路主路，实现直行及左转功能。此设计简化了路口交通组织的同时节省了投资，如图5所示。

6.2黄龙通道

为使北滘镇黄龙村与马龙村取得便捷的交通联系，完善地方路网，确定在北滘互通式立交西南角设置一条黄龙通道，如图6所示。该通道下穿一环主线和8-8辅路，与7-7辅路合流。通过立交辅路达到地方路的贯通。

图5　三乐路与一环路节点方案图

图6　黄龙通道方案图

7　立交选型特点及建议

7.1选型特点

北滘立交选型设计主要突出了以下特点：

（1）根据周边地形、地物条件，合理设置立交匝道，立交布设紧凑，系统层次分明，节省用地，减少了工程投资，同时形成了层次分明、功能齐全的交通节点枢纽转换系统。

（2）交通组织主次分明，主流向交通均保证快速通畅，次要交通通过节点处理，结合辅路系统解决，避免了对主流向交通的干扰。

（3）北滘立交在选型设计中结合规划、现况条件及近、远期情况全面考虑，方案合理，既兼顾了近期的使用功能，又满足了远期的规划要求。

（4）优化匝道进出口的设置，减少与主线相接的进出口数量，将同方向的转向进口合并，使分合流在匝道上完成，减少对主线交通的干扰。

（5）设计妥善处理了一环线和横六、纵五三条相交主路曲线的连接，满足技术标准要求的同时也确保了主流向交通通畅。

（6）竖向安排合理，转向匝道根据交通流量的大小来设置，首先满足了交通功能，符合规划要求，与主线协调且满足设计标准，同时结合用地因地制宜地进行布置，占地少，线形优美，投资省，且解决了三层立交的竖向要求。

（7）对立交与地方道路节点的处理能更好地沟通周边村镇的交通联系，完善了地方道路系统，符合“以人为本”的设计原则。

7.2建议

立交选型设计涉及的内容是多方面的，立交选型是否合理对整个系统运行至关重要。总结北滘立交选型设计中遇到的各种问题和经验教训，建议在同类立交设计中应重视以下几方面问题。

7.2.1立交选型标准

立交选型时，应从相交道路的各系统上对交通运行状况作全面分析，使其运行条件基本一致。必须保证主要转向交通，尽量满足次要交通；处理交叉口间距较近的组合立交群时，应综合考虑转向，确保主流向畅通，次要交通迂回解决；不能盲目复杂化立交形式，应避免立交形式选择不当而影响交通功能，同时也要防止不切实际地片面贪大求全造成工程的浪费；为主交通发生源提供最便捷的服务，为交通流提供安全、顺畅的运行条件。

7.2.2预留远期立交功能需求

北滘立交设置了辅路系统并对地方道路进行恢复和完善。佛山一环线虽然位于城市边缘，但是其兼顾城市快速路的功能，随着周边地方城市化的发展，大量的地方交通需通过一环线辅路进出，辅路系统的优越性就能充分体现。建议立交设计也应结合地方发展规划，分析地方道路系统对城市交通发展的影响，对辅路和进出口系统进行分析论证，在立交选型设计中为地方道路发展预留充分的条件和必要的发展空间。