高速公路枢纽互通式立交设计探讨

杨 伟

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川成都 610017)

随着高速公路建设的持续深入，高速公路已呈现通道构筑和路网加密并举的建设形态。枢纽互通作为交通流快速转换节点，在路网加密过程中将越来越多地涌现。伴随高速公路的向复杂条件下的深入发展，枢纽互通面临越来越多的影响因素，从路网布局、城镇规划、交通流、地形地质、地物及路线线形等层面，都不同程度影响着枢纽互通设计。

1 枢纽互通类型及设计思路

1.1 枢纽互通类型

枢纽互通为高速公路之间、高速公路与具有干线功能的一级功能之间或具有干线功能的一级公路之间立交，提供连续、快速的交通转换功能。从互通型式上，枢纽互通可选用三岔Y型、三岔T型、四岔直连式、涡轮形、全苜蓿叶形和变形苜蓿叶形。各个枢纽互通的外观表现为形式不同，主要体现在左转弯匝道形式各有区别(环形、半直连式、直连式)，内在表现为交通量差别，特别是左转弯交通量大小直接影响左转弯匝道形式的选取。在具体设计中结合地形地质、地物等因素，出现了除上述形式以外的枢纽互通，但基本都以其为基础形式，对部分匝道进行了调整或变形所致。

1.2 设计思路

枢纽互通设计应该在各影响因素或边界条件下，同时兼顾安全、经济、环保、舒适四大原则。因此需要在设计前，应逐一厘清各个影响因素、边界条件，对各因素进行分类排序，得出影响方案设计的主导因素。在设计过程中，结合输入要素，从宏观至微观、由整体到细部分层次不断修正和动态调整，使设计输出的各参数符合要求，设计成果兼顾四大原则。设计流程如图1所示。

图1 互通设计流程

1.2.1 设计输入

设计输入是指在设计前和过程中梳理影响互通方案设计的各个影响资料和边界条件，可分为社会条件、自然条件和交通条件三方面。

社会条件包括城镇发展及规划、产业布局、土地利用、文物保护、饮用水源、水利油气及电力设施布局与规划等。自然条件包括地形地质、地物、水文气象、野生动植物、矿产资源、水资源、景区保护区等。交通条件包括路网现状、综合交通运输规划、交通量分布及组成、道路几何条件及构筑物分布。

1.2.2 动态设计

动态设计是指从互通选型到匝道设计中不断优化，根据设计输入进行动态调整，同时还包括设计输出得到的反馈进行再设计。

互通宏观整体性设计体现在互通区、收费站及管理区选址，互通之间、互通与其他设施以及互通与隧道的间距或净距，道路或匝道的交叉位置、跨越关系，互通基本类型选址，出口一致性、车道连续及车道平衡[1-3]，互通分期建设等方面。

互通微观细部设计体现在匝道平纵线形设计，匝道横断面选择，超高加宽，变速车道、辅助车道及集散车道设计，分合流及交织区设计，与桥梁路基等专业衔接，视距及净空保证等。

1.2.3 设计输出

设计输出是指设计成果，包括中间阶段结果以及最终成果。设计输出得到的各参数需要满足规范及使用要求，设计成果应兼顾和体现安全、经济、环保和舒适四大原则。

2 项目概况

本项目为川内某城市过境高速公路，将放射性高速公路、过境高速公路以及国省道连接起来。在项目初设阶段分别设置了白马枢纽、椑木枢纽和双才枢纽。项目地势较为平均，为丘陵河谷地貌，地表主要为残坡积层、坡洪积层等，泥岩、砂岩互层，区域稳定性较好。地形地质相对简单，对互通方案影响不大。

2.1 白马枢纽

既有两条高速呈T形交叉，仅部分方向匝道连通，如下图虚线所示。白马枢纽将本项目与既有两条高速连接起来，构成十字形交叉，实现全部方向匝道连通。影响互通布设的主导因素是交通条件和社会条件，既要合理利用既有匝道实现与两条高速公路合理衔接，又要尽量减少对村落和高压线路的拆迁，节约用地。初设提出了两个方案进行比较(图2、图3)。

图2 白马枢纽方案一

图3 白马枢纽方案二

方案一采用主线分离的环形+直连式立交，方案二采用三环式立交。方案一利用了主线分离后利用有利台地地形、减少6座桥梁；直连式匝道通行能力和行驶舒适性较方案二好；完全利用既有匝道，保通压力小。然而方案一占地过大，增加12.7 ha，房屋拆迁和土地占用多。考虑本互通最大转弯交通量为604 pcu/h，设置集散车道后，方案二满足通行需求，互通形式紧凑、节约了占地，减小了拆迁规模。通过合理完善的施工组织，保证施工期间既有道路的正常通行。总体造价相差不大，经过综合比较，初设推荐方案二。

2.2 椑木枢纽

椑木枢纽为本项目与成渝高速相交而设，互通区同时存在成渝铁路和国道321，主线不可避免与铁路交叉。影响互通布设的主要因素是交通条件和自然条件，应充分考虑施工和运营期间项目建设对公路和铁路运营的风险隐患，尽量减少跨越次数。要结合地形特点进行匝道布设，利用山包台地等有利地形减少桥梁长度，降低造价。由于成渝高速中分带采用新泽西护栏，匝道上跨时应大角度交叉，尽量不在中分带设墩。

对于公铁并行情况，不设收费站的独象限式互通方案(包括双喇叭、双T互通及其组合型式)可以避免匝道与铁路交叉。但是此类方案存在着匝道交织、车辆绕行以及匝道同两条主线包围三角区域占地很大等明显缺点，因而一般适用于设收费站的非枢纽互通[4]。枢纽互通强调交通的快速转换，提供舒适快捷的交通服务，独象限式互通方案不适宜。

均采用对角象限双环式变异苜蓿叶形立交，均能满足交通转换，但方案一部分匝道线形指标相对较好，主流向匝道避免绕行，行驶舒适性优。方案二相比方案一具有两大优点：将6次跨越成渝铁路改为2次集中跨越，减少了施工和运营期间与铁路的干扰；利用台地、坡地、山包等有利地形布设匝道，桥梁面积减少30 %。经过比较，总体造价相差不大，方案二既能适应转弯交通需求，与地形相适应，最大程度地减少了与铁路的干扰，方案较为合理(图4、图5)。

图4 椑木枢纽方案一

图5 椑木枢纽方案二

3 结束语

在高速公路网加密建设过程中，作为重要结点的枢纽互通所处的工程建设条件将愈加复杂，互通方案将受到地形、地质、规划、既有交通方式等多重因素影响。通过影响因素分析，提出了设计原则，以白马枢纽和椑木枢纽为例，结合高速公路与既有高速、匝道、铁路的关系，梳理影响对枢纽互通方案布设的各主要因素，进行了方案比较和优化设计，为今后类似工程建设提供了较好的设计思路和参考。