既有高速公路延伸互通改造方案研究

文∕马艺春

1 概述

南京至滁州高速公路（以下简称宁滁高速）不仅是《江苏省高速公路网规划（2017—2035年）》中新增的苏皖省际高速，还是江苏省规划“十五射六纵十横”高速公路网中的“十五射”。新增宁滁高速作为南京绕城高速西延线，起点位于程桥枢纽交叉处，向西延伸连接安徽省来六高速（来安至六合）。程桥枢纽位于南京市六合区程桥镇附近，是宁连高速与南京绕城高速交通流转换节点，现状为三岔互通式立交。由于宁滁高速公路西延，程桥枢纽需要从现状的三岔互通式立交改造为四岔互通式立体，以满足新的交通转换需求。

2 高速公路西延存在的问题

既有高速T 型交叉，枢纽互通由现状T 型互通延伸改为十字枢纽互通主要存在以下两个问题：

2.1 原互通设计方案没有考虑南京绕城高速西延线的需求，故未预留其后期改造条件。

2.2 现状互通形式整体较为紧凑，改造成四岔互通的条件相对较差。

3 建设条件

程桥枢纽位于平原微丘区，地形、地貌起伏不大，整体走势北高南低，总体建设条件较好，但在互通范围内有1 处市级文物，需要注意避让。

图1 程桥枢纽现状

图2 远景年预测交通量

4 交通量分析

远景年交通量预测结果主转向交通流G25 往返扬州方向为18456pcu/d，G25 往返滁州方向次之为9426pcu/d，南京往返滁州方向最小为4468pcu/d，主线交通量为72014pcu/d。

5 高速公路西延起点改造思路和方案分析

根据程桥枢纽预测转向交通量，结合现状枢纽互通形式、枢纽周边的其他控制条件，从互通功能、建设条件、施工期交通组织、工程造价等角度出发，对程桥枢纽改造方案提出了完全利用既有互通、部分利用既有互通以及完全拆除既有互通新建三种改造思路，分别在三种思路下提出互通改造方案，并进行方案比选[1]。

5.1 思路一：完全利用既有互通方案

完全利用方案是为了方便施工期交通组织，保留了程桥枢纽既有的匝道主体工程，仅对匝道部分分合流端部进行改造。

方案一：主线原位高架西延跨越既有互通，设置全直连式枢纽。

该方案主线自绕城高速东北段原位高架向西，连续上跨现状C、B 匝道及宁连高速，位于枢纽互通最高层；同时结合现状匝道布设西北、西南两个象限的转向匝道。该互通方案分为三层，宁连高速位于地面层，匝道均位于1～2 层，新建主线位于第三层，互通整体层位较高。

互通改造施工期保通设计：该方案施工期保通性好，完全保留了现状互通功能，且在互通改造期不影响现状互通功能的使用。

方案优缺点：方案一完全利用现状程桥枢纽各个匝道主体工程，施工期交通组织好，在其新增用地较少的同时，匝道线形指标较好，服务水平较高；但是该方案主线位于整个枢纽最高层，工程规模大、造价高，同时市级文物徐鼒墓位于枢纽互通内部，后期其修缮维护条件受限。

图3 程桥枢纽方案一

图4 程桥枢纽方案二

方案二：主线北移跨越宁连高速，设置直连式+1/4变形苜蓿叶互通。

基于上述方案一主线原位连续上跨后主线桥梁规模大的情况，提出方案二调整主线向北偏移，避开既有C 匝道桥梁段，并结合现状匝道布设其余两个象限的转向匝道。该方案分为上下两层，宁连高速位于地面层，主线位置第二层，左转弯匝道位于1～2 层之间。

互通改造施工期保通设计：方案二施工期保通性好，完全保留了现状互通功能，在互通改造期不影响现状互通功能的使用。

方案优缺点：方案二与方案一均完全利用了现状程桥枢纽匝道主体工程，施工期交通组织好，但是桥梁规模较方案一小，同时主线宁滁高速北移后避开文物徐鼒墓，能够方便后期对其进行修缮维护。但该方案对绕城高速东北段老路改造范围增加约0.6km，新增用地大，且主线北移后横穿两个村庄，拆迁量大。

5.2 思路二：部分利用既有互通方案

通过对上述方案一及方案二的分析，虽然完全利用方案交通组织好，但互通总体工程规模大，所以提出两个部分利用既有互通匝道改造方案，以此尽可能降低互通改造规模。

方案三：主线北移下穿宁连高速，设置直连式+1/4变形苜蓿叶互通。

因为主线宁滁高速北移上跨方案拆迁规模大、造价高，又考虑调整主线在方案二北偏主线线位的基础上进行南移，设置隧道下穿C 匝道桥梁及宁连高速路基，同时避开沿线村庄拆迁。程桥枢纽现状B、C 及D匝道完全利用，但由于主线下穿右转A 匝道，考虑到互通施工期间保通需要，因此拆除既有A 匝道并移位新建。西北、西南两个象限的转向匝道结合现状匝道布设。

互通改造施工期保通设计：该方案完全利用现状匝道桥梁工程，匝道保通条件较好，但隧道下穿宁连高速，宁连高速保通条件差；施工期间需对东北象限右转A 匝道及宁连高速主线进行保通。互通改造分三个阶段进行，第一阶段：既有互通正常运行，在A 匝道内侧及宁连高速两侧修建保通道路；第二阶：段新建A 匝道后拆除既有匝道，同时实施主线；第三阶段：其他匝道同步实施。

方案优缺点：方案三完全利用既有匝道桥梁工程，且主线采用隧道下穿宁连高速，所以其整体桥梁规模小；但施工期间宁连高速保通时间长、条件差、成本高，对运营中的宁连高速通行能力影响大，同时隧道后期维护成高，致使该方案建安费较高。

方案四：主线南移跨越宁连高速，设置直连式+1/4变形苜蓿叶互通。

考虑到现状程桥枢纽中C 匝道位于枢纽最高层（第二层），且为转向交通量主流向，枢纽范围内宁连高速高程北高南低，故该方案选择主线向南偏移，避开既有C 匝道后，在宁连高速高程较低点跨越；利用程桥枢纽现状东北象限A、C 两条主流向匝道，拆除东南象限既有B、D 两匝道重建，同时结合现状匝道利用情况布设西北、西南两个象限的转向匝道。

互通改造施工期保通设计：该方案保留利用既有北转东C 匝道桥梁及A 匝道，保通条件较好，施工期间需对东转南左转B 匝道及宁连高速主线进行保通。互通改造分三个阶段进行，第一阶段：既有互通正常运行，新建南转东D 匝道以及所有新建匝道；第二阶段：拆除既有南转东D 匝道，新建东转南左转B 匝道；第三阶段：拆除既有东转南左转匝道，同步实施其他匝道及主线。

方案优缺点：方案四主线南移跨越宁连高速高程较低点，主线桥梁规模较小、拆迁小，同时文物徐鼒墓位于互通范围外，方便后期修缮维护；但是受既有匝道限制，部分匝道存在反弯，绕越高速改造范围增大，主线宁滁高速平面圆曲线半径由5600m 调整为3000m，需要调整绕城高速东北段超高，施工期交通组织困难。

图5 程桥枢纽方案三

图6 程桥枢纽方案四

5.3 思路三：完全拆除既有互通新建方案

考虑到部分利用既有互通方案虽然工程桥梁规模略有减少，但主线及部分匝道线形指标较低，枢纽方案布设受限制条件较多，所以提出三个完全拆除既有互通新建方案。

方案五：主线原位跨越宁连高速，设置对称双环（1、2 象限）式变形苜蓿叶形互通。

该方案完全拆除现状程桥枢纽既有匝道，并结合枢纽预测转向交通量及周围控制条件，设置对称双环式变形苜蓿叶。其中，主流向东北象限及次流向西北象限左转弯匝道采用半直连式，东南、西南两象限左转弯匝道采用环形，主线北侧设置集散道将两环形匝道之间的交织区与主线直行车道隔离。

互通改造施工期保通设计：该方案完全拆除现状互通匝道新建，施工期间需对现状匝道及宁连主线进行保通。互通改造分三个阶段进行，第一阶段：既有互通正常运行，新建东转北右转弯A 匝道、东转南左转弯E 匝道的保通道路，利用互通北侧宁连高速主线桥孔修建保通道路，替代既有东转南B 匝道功能；第二阶段：拆除既有B 匝道，新建北转东左转弯C 匝道；第三阶段：拆除既有C 匝道，实施其他匝道及主线。

方案优缺点：方案五主线宁滁高速上设有集散车道，归并主线分合流端部，主线行驶安全性高，但同时会导致工程规模增大；既有B 匝道保通需通过在宁连高速上设置保通便道或利用宁连高速既有地方道路桥梁实现，保通条件很差；东南象限左转弯匝道原设计车速80km/h，新建后该匝道设计车速40km/h，指标低。

方案六：主线原位跨越宁连高速，设置单环式变形苜蓿叶形互通。

该方案考虑到东南象限左转弯车道转向交通流与西北象限左转弯交通量相近，在方案五的基础上调整东南象限左转弯匝道为用半直连式，避开现状C 匝道桥梁段，在其路基段上跨后下穿主线汇入宁连高速，次流向左转弯匝道均采用半直连式，交通量最小的西南象限左转弯采用环形匝道。

互通改造施工期保通设计：该方案完全拆除现状互通匝道新建，施工期间需对现状匝道及宁连主线进行保通。互通改造分三个阶段进行，第一阶段：既有互通正常运行，新建东转南左转弯B 匝道以及宁连高速两侧保通道路；第二阶段：拆除既有B 匝道，新建北转东左转弯C 匝道；第三阶段：拆除既有C 匝道，实施其他匝道及主线。

方案优缺点：方案六主线宁滁高速自绕城高速东北段原位高架向西，主线线形指标高，施工期间宁连高速保通时间短、保通条件较好；但B 匝道受既有C匝道限制，向北绕行，匝道较长，匝道桥梁规模较大。

图8 程桥枢纽方案六

方案七：主线原位跨越宁连高速，设置对向双环（2、4 象限）式变形苜蓿叶形互通。

基于上述对称双环方案（方案五）设置集散车道后，桥梁规模大且既有匝道在施工期间保通困难的情况，该方案调整对称双环（东南、西南象限）变形苜蓿叶互通为对向双环（东南、西北象限）变形苜蓿叶互通，其余左转弯匝道采用半直连式。其中，东南方向左转弯环形B 匝道受程桥枢纽既有北转东左转弯匝道（现状标高27.6m）及施工期间保通影响，该匝道需上跨既有北转东左转弯匝道，位于枢纽最高层（第3.5层），其余匝道均位于1～3 层之间，宁连高速位于地面层，主线位于第2.2 层。

方案优缺点：方案七布局紧凑、占地小、拆迁量较小，但互通匝道层位高、桥梁规模较大、造价较高。西北象限转向交通量为9426pcu/d，采用环形匝道指标低；东南象限左转弯车道原设计车速80km/h，新建后该匝道设计车速40km/h，指标较低。

互通改造施工期保通设计：该方案拆除现状互通部分匝道新建，施工期间需对现状拆除匝道及宁连主线进行保通。互通改造分三个阶段进行，第一阶段：既有互通正常运行，新建东转南左转弯B 匝道以及宁连高速两侧保通道路；第二阶段：拆除既有B 匝道，新建北转东左转弯C 匝道；第三阶段：拆除既有C 匝道，实施其他匝道及主线。

图9 程桥枢纽方案七

互通方案工程量及造价比较表

上述方案都能满足程桥枢纽交通转换的功能，单从总造价上看，方案四最省，方案六次之，但是方案四北转东匝道存在反绕，并且主线南移后需要调整既有绕越高速超高，施工交通组织差；而方案六施工期间交通组织好，匝道线形指标高、行车舒适性好、对既有高速的影响范围小，综合比选，推荐采用方案六。

6 结语

既有互通改造工程方案设计中，我们在满足交通转换功能的基础上，会尽可能利用既有工程，以达到节约工程投资、缩短改建工期的目标。本文通过对宁滁高速程桥枢纽互通改造的实例分析可见，完全利用现状工程的方案并非为最合理方案。由于高速公路互通改造涉及的影响因素较多，因此我们应根据改造互通现状调查情况及自身的特性，从工程建设投资、既有工程利用、对高速公路运营的影响、施工期间的交通组织情况等方面进行综合分析考虑，多方案、全方位比选出综合性价比最高的改造设计方案。