高速公路扩容既有枢纽互通改建方案研究

贺乐乐

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

0 引 言

近年来随着贵州省各区域经济社会的持续快速发展，高速公路网逐步完善，高速公路网发挥的综合效益日益显著。随着交通量的迅速增长及区域路网结构的不断变化，部分路段已不能更好地服务繁重的交通需求，因此从完善省际出口、提升通道能力、提升过境效率、加强路网衔接等方面出发需对高速公路网进行加密或者对建成通车时间较长的高速公路进行改建、扩建，由于加密路网或者改扩建的实施，部分节点的互通立交型式需做调整，同时由于先期实施互通立交未考虑加密路网及后期扩容需要的条件，导致大部分的枢纽互通需要通过改建才能满足加密路网或者扩容所需要的互通立交型式。

1 项目背景

现状沪昆高速公路贵州安顺(小屯枢纽)至云贵省界(胜境关主线站)段2010年至2018年年均增长率约为11%，该路段2018年平均交通量达到20 186 pcu/d，随着交通量的快速增长，2023年该路段交通量将达到33 907 pcu/d，服务水平将达到三级水平，有必要对沪昆高速公路实施扩容。沪昆高速公路作为典型的山区高速公路，建设初期未预留未来扩建条件，受限于自身的桥、隧、交叉等构造物限制，通过原位扩建的方式实现扩容的方案基本不可行。因此需在现有沪昆高速的北侧新建东西向平行高速公路，分担现有沪昆高速的交通量，并起到加密路网的作用，项目实施起点位于普安高速与安顺西绕城高速交叉处，改造既有3路交叉的T型十二里营枢纽为4路交叉的变异十字型枢纽互通。

2 十二里营枢纽互通现状及改建原则

现状十二里营枢纽为安顺西绕城高速与普安高速交叉的T型枢纽。普安高速、绕城高速设计速度为80 km/h四车道标准，路基宽21.5 m，互通范围内最小圆曲线半径1 200 m，最大纵坡1.9%，最小凹型竖曲线半径22 000 m，无凸形竖曲线，满足互通范围内主线技术标准。既有T形互通与关大服务区净距920 m，互通匝道采用60 km/h技术标准，最小圆曲线半径150 m，最大纵坡3.5%，匝道路基宽度10.5 m，双车道单出入口形式。

图1 现状十二里营互通平面图

3 交通量分析及技术标准确定

在进行立交改建方案设计前，应先预测各流向的交通量；考虑到本项目接入后改节点将成为4路交叉的枢纽互通，根据工可阶段对十二里营枢纽互通的转向交通量预测，至2043年各方向的交通量预测结果如图2。

图2 转向交通量预测示意图(2043年)

匝道断面类型及变速车道的车道数选择应根据现行相关规范要求来确定，通过交通量分析，各方向匝道交通量均不大，四个方向的转向设计小时交通量分别为696 pcu/h、116 pcu/h、396 pcu/h、491 pcu/h，其中普定往返贵阳方向相当于原普安高速的主线，匝道采用设计速度80 km/h标准进行改建，考虑车辆运行速度较高、交通量较大，采用有紧急停车带的单向双车道匝道，匝道路基宽度12.25 m，匝道出入口采用双车道；其余右转、直连、半直连匝道采用速度采用50～60 km/h，匝道路基宽度10.5 m，环形匝道设计速度采用40 km/h，路基宽度9.0 m；匝道出入口根据交通量及匝道设计长度确定。

4 十二里营枢纽互通改建原则及改建方案

4.1 改建原则

通过深入研究项目的特点，综合考虑既有交通组织、技术标准、沿线控制因素、环境因素、环境影响、以及本项目接入后对各转向交通的影响、改建可实施型等因素，确定十二里营枢纽互通改建应遵循以下原则：

(1)结合原交叉的改造投资成本、经济效益、美学效果和远期发展等因素，合理选定互通立交的改造方案，确定改造及新建匝道的行车速度和技术指标，改善原互通立交的交通条件、视距条件等。

(2)尽量利用既有工程、节约资源、减少报废工程；在保证实现立交功能的基础上，尽可能的利用已有工程，减少新增占地，控制工程规模，即要完全利用既有互通的所有主线桥梁、匝道桥桥梁，完全利用既有A、B、D匝道平面为原则。

(3)减少影响且不中断交通的原则，在设计立交形式和布置匝道方案时，尽可能利用已建工程，减少对现有交通的影响。

4.2 改建方案

鉴于以上原则，首先考虑到完全废弃现有的T形互通，浪费工程较大，社会影响较差，互通区既有高压线路较多，其中有500 KV安贵回线，因此不再研究异地完全新建十字枢纽的方案(工可方案)。其次，由于既有互通距离关大停车区距离较近，净距约960 m，且既有互通中普定往返安顺方向与普安高速分合流处均为桥梁，加宽改造及保通难度均较大，因此在方案布设过程中应保持改造后互通与关大停车区净距满足相应规范、细则的要求，避免应净距不足而设置辅助车道，降低工程量；同时应避免改造普安高速中匝道分合流处的桥梁，可在降低工程规模的同时极大的降低了施工期间保畅的难度。因此，根据现状互通、互通区构造物、交通量、与关大停车区距离及保通难度等，从众多方案中选择2个较为成熟的改建方案进行研究。

(1)方案一

原位改建，T形(利用)+直连式(不影响既有停车区)，考虑本项目接入以及贵安高速利用普安高速扩建后，该节点将成为四路交叉，沪昆扩容将成为主交通流向，因此首先应该保证本项目与贵安高速衔接顺畅，其余新建匝道或改建安顺西绕城高速，与本项目形成变异十字交叉。

方案一对即有互通区所有桥梁完全利用，没有拼宽或者改造情况，对既有匝道A、匝道B完全利用，对既有匝道D只改造贵阳至安安顺方向出口(即H匝道)，安顺至贵阳方向的既有C匝道位置被本项目主线占用，因此需对既有C匝道完全改造即方案中的I匝道，I匝道为全路基没有桥梁，因此改造工程规模小，保通难度小；普定往返贵阳方向原普安高速主线被沪昆扩容主线加宽利用，因此需新建A匝道、B匝道来实现交通转换，其中B匝道上跨沪昆扩容主线；普定往返安顺方向完全利用既有A匝道、B匝道；昆明往返安顺方向通过直连式匝道D、匝道E实现转换，D匝道上跨既有安顺西环高速、C匝道，下穿本项目主线；普定往返昆明方向局部利用既有匝道A、匝道B，新建C匝道、F匝道与既有匝道A、匝道B相接后实现转换。

图3 十二里营枢纽互通方案一平面示意图

该方案利用了原有互通匝道，不影响与关大服务区的净距。主线下穿普定往贵阳方向匝道。安顺西绕城高速往返昆明方向采用直连式匝道，有利用于车辆的快速通行；匝道布设紧凑，减少了挖方边坡的长度和高度。

(2)方案二

方案二同样属于原位改建，T形(利用)+半直连式(不影响既有停车区)，同样首先应该保证本项目与贵安高速衔接顺畅，其余新建匝道或改建安顺西绕城高速，与本项目形成变异十字交叉。

方案二对即有互通区所有桥梁完全利用，没有拼宽或者改造情况，对既有匝道A、匝道B完全利用，其中普定往返安顺、普定往返贵阳、贵阳至安顺、昆明至安顺与方案一完全一致。考虑到方案一安顺至昆明方向的直连式的D匝道及昆明至普定方向的C匝道桥梁规模略大，提出将D匝道改为半直连式、C匝道改为环圈匝道的方案，D匝道依次上跨I匝道、既有B匝道、既有A匝道后下穿本项目主线，C匝道与主线分流之后设环圈匝道下穿主线与既有B匝道相接。

图4 十二里营枢纽互通方案平面示意图

方案二同样利用了原有互通的匝道，不影响与关大服务区的净距。主线下穿普定往贵阳方向匝道。与方案一的区别在于安顺西绕城高速往返昆明方向采用半直连式匝道；昆明往普定方向采用环形匝道，由于环圈匝道的布设导致安顺至贵阳方向I匝道挖方规模巨大，其余匝道方案与方案一相似。

两个方案的工程规模比较见表1。

表1 十二里营枢纽互通改建方案比较表

两方案均能满足沪昆高速扩容工程实施后十二里营枢纽互通的交通转换功能，对既有互通的利用情况较好且不影响关大停车区。方案一总体规模较小、造价低；方案二虽然桥梁规模略小，但最高挖方边坡8级，高75 m，长度120 m，工程规模大，施工及营运风险高；安顺至昆明方向匝道为半直连式，有绕行；普定往昆明方向匝道左侧汇入D匝道，不利于行车安全；整体规模大，造价高。

经综合比选，推荐采用方案一，即T形(利用)+直连式(不影响既有停车区)。

5 实施期间保通方案

5.1 交通组织的思路

十二里营枢纽互通改建施工期间的交通组织应根据改扩建工程方案、工程规模、施工方案和既有路网状况等采用合理的交通组织方案，通过利用既有工程、建设临时便道等转移交通流、分布施工等保障施工期间的交通正常运行。

5.2 实施步骤

具体实施步骤:第一步，先实施本项目利用普安高速两侧拼宽段及新建段左半福至I匝道与主线合流处，可保证既有交通不中断；第二步，实施A匝道与主线分流处至既有普安高速主线桥头处、H匝道与A匝道分流处至与既有匝道相接，B匝道上跨主线桥及I匝道，第二步工程实施期间可利用既有匝道、既有主线半幅通行，可保证交通不中断；第三步，实施剩余主线工程及匝道工程，剩余工程与既有匝道的干扰均为桥梁跨越或者单侧拼宽，对既有交通运行影响较小，需做好跨线处的防护工作及相关指示、警示标志标牌布置工作，直至所有主线及匝道工程完工，拆除相关标志标牌，完成十二里营枢纽互通的建设工作。

6 结 语

在现有枢纽互通立交上进行改建设计工作较完全新建难度大，特别是多肢枢纽互通立交进行改建，涉及的影响因素很多。本文阐述了十二里营枢纽互通的现状及功能，同时综合考虑工程造价、路网功能、社会影响、对既有交通影响等因素，定性分析了异地完全新建标准十字枢纽的布设方案，具体布设了两个原位改建的方案，通过综合必选推荐了功能齐全、既有工程利用率高、交通组织简单、整体造价较低的方案一；随着高速公路网加密工作的不断推进，将来类似十二里营枢纽互通改建的案例会较为常见，该互通的改建实施可为未来类似枢纽互通的改造提供参考。