直埠南枢纽互通方案研究

梁 战， 边 迪， 肖 勇， 李 靓， 黄枭楠

(浙江数智交院科技股份有限公司， 杭州 310000)

直埠南枢纽位于杭州绕城高速公路西复线(杭州二绕)的终点，是杭州绕城高速西复线与杭(州)金(华)衢(州) 高速、诸永高速交叉设置的枢纽互通式立交，与现状直埠枢纽构成复合式互通立交，杭州二绕桩号K149+460.858，杭金衢高速桩号K51+419.581。直埠南枢纽地处诸暨市直埠镇，位于直埠镇南侧约2.9 km，枢纽主要功能是实现杭州二绕与杭金衢高速、诸永高速间的交通量转换，项目地理位置如图1所示。

1 建设条件及流量分析

1.1 地形地物

互通区范围地势较为平坦，多为农田，附近有村庄分布。枢纽西侧为山岭，由西向东高程逐渐降低。周边主要村庄为杭金衢西侧的汪家村、红坞口村、张大隆村，东侧为霞桥头村，工程方案尽量减少对村庄的拆迁。枢纽区北侧为现状连接杭金衢高速与诸永高速的直埠互通，两者相距约700 m，构成复合式立交。杭金衢高速刚完成从双向4车道变为双向8车道的扩建，直埠枢纽以北为新岭隧道，扩建后的新岭隧道分合流与直埠枢纽匝道出入口之间存在行车交织，本工程未涉及新岭隧道至直埠枢纽路段间的匝道出入口改建。枢纽南侧的杭金衢高速K52+645～K53+000东侧为高挖方边坡，本工程宜尽量避免对高挖方边坡的二次拓宽。杭金衢高速东侧有杭长高铁，走向与高速公路大致平行，间距约370 m。枢纽区主要地方道路为三联线，三级公路，上跨杭金衢高速公路，下穿现状直埠枢纽杭州至温州方向匝道。枢纽区范围控制因素较多，对互通布设影响较大。枢纽区地貌如图2所示。

图1 直埠南枢纽地理位置示意

图2 枢纽区地貌

1.2 交通流向

现状已建成的直埠枢纽主要流向为杭州—温州方向，金华—温州方向相对较小。本次新建匝道中湖州—金华方向为交通主流向，湖州—温州方向次之，其余方向交通量相对较小。交通量预测如图3所示。

单位：pcu/d

2 主要技术标准

杭州二绕高速公路为双向6车道[1]，杭金衢高速公路为双向8车道，诸永高速公路现状为双向4车道[2]。各路主要技术标准如下：

1) 道路等级

杭州二绕、杭金衢、诸永：高速公路。

2) 设计速度

杭金衢：120 km/h；杭州二绕、诸永：100 km/h。

3) 净空标准

高速公路：≥5.0 m；匝道：≥5.0 m。

4) 路基横断面宽度

杭金衢：42 m；杭州二绕：33.5 m；诸永：26 m；匝道：9 m / 10.5 m。

5) 匝道

主要技术指标见表1。

3 枢纽方案研究

前期工可阶段结合互通功能、地形限制、运营影响和造价等因素，提出了5个方案进行研究。

3.1 方案A

方案A如图4所示，路线穿汪村隧道和红坞口村至直埠枢纽，直接对接诸永高速，构成十字型枢纽。

图4 方案A

本方案湖州与温州方向采用主线形式对接，线形指标较高，但存在以下问题：

1) 现状直埠枢纽改造为十字型后，与诸永高速前方直埠互通端部间距进一步缩短，即交织距离缩短，需改造为带集散道的复合式立交[4]，势必对现状2个互通进行大规模改建，实施期间需中断诸永高速公路交通，保通难度大，实施难度大；

2) 从枢纽设置条件分析，主线前方设置了汪家隧道，距离杭金衢高速仅约1.2 km，隧道出洞口距离枢纽出口减速车道净距仅约200 m，不满足规范要求，或需对隧道进行加宽，工程规模大；

表1 互通式立交匝道技术指标[3]

3) 从政策处理方面分析，改造直埠枢纽为十字型枢纽[5]，路线直接从村庄中间穿过，造成红坞口村近200户村民搬迁，拆迁难度大，影响建设工期。

3.2 方案B

方案B如图5所示，杭州二绕与诸永高速直接对接，新建双喇叭互通连接杭金衢高速，利用现状直埠枢纽杭州—温州方向2条匝道，废除金华—温州方向2条匝道，车辆通过新建双喇叭匝道[6]进行转化。

图5 方案B

本方案湖州与温州方向采用主线形式对接，线形指标较高，但存在以下问题：

1) 为避免杭金衢主线上的行车交织，废除现状直埠枢纽金华—温州方向2条匝道。这样造成金华—温州方向、湖州—杭州方向需通过双喇叭绕行，绕行距离大，社会效应低，同时废除现状匝道存在较大的社会影响；

2) 从交通量和枢纽功能分析，本枢纽交通主流向为湖州—金华方向，湖州—温州方向交通流相对较少，而采用双喇叭的立交形式与转换交通不匹配，往温州次流向线形较高，而主流向匝道线形相对较低，且双喇叭中间路段存在行车交织区，减低匝道服务水平和通行效率；

3) 从政策处理方面分析，对汪家村和直埠三小需整体搬迁，拆迁量较大，政策处理和工程实施难度较大。

3.3 方案C

方案C如图6所示，采用匝道与诸永高速公路对接，构成复合式立交，通过3个节点来实现各方向的交通流转换[7]。该方案存在以下问题：

1) 从政策处理方面分析，方案C将直埠镇的几个村庄围合在枢纽匝道里面，对村民的出行及地方今后的发展形成限制，地方乡镇持反对意见；

2) 从枢纽区指标看，受拆迁及与隧道间距影响，湖州—温州方向匝道最小平曲线半径为160 m，金华—湖州方向匝道最小平曲线半径为210 m，该方向匝道平面线形指标并未明显提升，且交通转换通过3个节点完成，占地大，功能分散，给建成后的管理和指路等方面增加难度；

3) 诸永高速上增加了一个分合流鼻，为满足匝道相邻两端部间距，需将现状匝道分汇流鼻往温州方向改移，使得与前方直埠互通的鼻端间距缩小，进一步缩短交织距离[8]，影响行车安全。

图6 方案C

3.4 方案D

方案D如图7所示，在杭金衢高速公路两侧设置集散道，将杭金衢上的匝道出入口串联起来，直埠南枢纽和现状直埠枢纽构成复合式立交[9]，拆迁少，对周边村庄影响小，但存在以下问题：

1) 集散道上2个T形枢纽之间交织距离仅为190 m，无法确保行车安全性；

2) 杭州往返温州方向匝道出入口需改建，与枢纽区北侧新岭隧道(3+2+2+3洞形式)的交织距离缩短；

3) 现状枢纽的4个端部需改造衔接到集散道上，施工对枢纽的运营影响较大，保通难度大。

图7 方案D

3.5 方案E

方案E如图8所示，将新建T型枢纽(直埠南枢纽)靠近现状直埠枢纽设置，构成双T形复合式枢纽互通，消除了行车交织[10]，提高了通行效率和行车安全性，将现状直埠枢纽金华至温州出口关闭，出口前移与新建互通出口合并为一个，同时互通布设尽量减少征地拆迁，降低工程造价。

经前期的论证分析，方案A～C采用匝道与诸永高速对接的方案，缩小了诸永高速上直埠枢纽与直埠互通之间的交织距离，降低了行车安全性，工程规模大，实施过程中导致交通中断，对运营影响大；

图8 方案E

同时降低了湖州—金华方向主交通流的线形指标[11]，立交的布置与交通流特点不匹配；政策处理的难度也大。方案D设置集散道将两T形枢纽串联起来，构成复合式立交，集散道上交织距离过短，无法确保行车安全性。方案E采用双T形复合式枢纽，消除了行车交织，提高了通行效率和行车安全性。综合各因素后推荐采用方案E，并进行深化设计。

4 推荐方案E设计

本项目与杭金衢高速公路相交采用内交叉T形立交，与现状直埠枢纽构成复合式立交。互通布置避开枢纽区主要村庄、杭金衢高速K52+645～K53+000东侧的高挖方边坡，同时尽量避开涉及到对杭金衢高速上新岭隧道与直埠枢纽之间交织路段、诸永高速上直埠枢纽与直埠互通之间交织路段的改造和影响，不缩短其现状的交织距离[12]。

结合枢纽交通量预测，湖州—金华为转向交通主流向，新建左转匝道采用内转弯半直连式，金华—湖州方向A匝道避开挖方边坡段驶离杭金衢后上跨高速再落地，平曲线最小半径290 m；湖州—温州方向C匝道先后上跨A匝道、杭金衢高速，再落地分道，至杭州方向车流汇入杭金衢高速，至温州车流利用现状匝道接入，平曲线最小半径260 m；金华—温州方向匝道出口改至提前，与A匝道一起驶离杭金衢高速后再在匝道上分流，从外围走，从而避免交织；同理，温州—湖州方向匝道从温州—金华方向匝道中途路基接出；杭州—湖州方向匝道从杭州—温州方向匝道中途路基接出。本方案交通组织清晰[13]，整个复合式立交没有行车交织，提高了行车安全性。匝道布置尽量贴近杭金衢高速公路，占地少、拆迁少、对周围村庄影响小、施工对既有高速和匝道营运影响小。

直埠南枢纽与现状直埠枢纽构成复合式立交，交通组织清晰，互通布置与转向交通适应性好，主流向匝道(湖州—金华)平纵指标较高，征地、拆迁量较少，施工期对现状直埠枢纽的运营影响较小，方案如图9所示。

图9 直埠南枢纽

1) 匝道设计

匝道设计速度A、B(湖州—金华)匝道采用80 km/h，C、D(湖州—温州)、F(金华—温州)、G(杭州—湖州)、E(湖州—杭州)匝道采用60 km/h。现状YA、YC(杭州—温州)、YB、YD(金华—温州)匝道设计速度为60 km/h。结合匝道设计速度、转向交通量、匝道长度及考虑超车需求确定匝道横断面，A、B匝道采用设紧急停车带的单向双车道匝道，路基宽度12.75 m；C、D、F、G匝道采用无紧急停车带的单向双车道匝道[14]，路基宽度10.5 m，E匝道采用单向单车道匝道，路基宽度9 m。现状YA、YC(杭州—温州)匝道为无紧急停车带的单向双车道匝道，路基宽度10.5 m，YB、YD(金华—温州)匝道为单向单车道匝道，路基宽度8.5 m。本次新建匝道圆曲线最小半径180 m，凸形竖曲线最小半径 2 038.123 m，凹形竖曲线最小半径2 981.651 m，最大纵坡3.6%。

2) 连接部设计

减速车道采用直接式，A匝道为双车道出口，减速车道长度为225 m，辅助车道与渐变段长度为300 m+90 m，渐变率采用1/22.5。B匝道入口为双车道，加速车道采用直接式[15]，加速车道长度为400 m，辅助车道与渐变段长度为400 m+180 m，E匝道加速车道采用平行式，加速车道与渐变段长度为233.553 m+90 m。B、C匝道按主线相互分流考虑，A、D匝道按主线相互合流考虑。

3) 枢纽区桥梁设计

为提高结构装配化、预制化，提升桥梁施工质量，减少后期裂缝，提高结构耐久性，A匝道上跨杭金衢高速主桥采用(45+40)m钢混组合梁，引桥一般路段采用30 m跨径T梁，匝道分合流路段考虑变宽变超高因素采用22 m跨径的预应力混凝土叠合T梁。C匝道上跨杭金衢高速主桥采用(45+40)m钢混组合梁，引桥采用30 m跨径T梁。跨越地方道路的通道桥采用16 m跨径的矮T梁。

直埠南枢纽主要技术指标见表2。

表2 新建直埠南枢纽主要技术指标

5 结束语

近年来我国交通建设迅猛发展，路网不断加密，随着高铁、城镇发展村庄越发密集、高压电力线、地埋油气管线等限制，为高速公路枢纽的设置带来越来越多的限制。通过本工程方案设计，认识如下：

1) 对于在既有高速上增设或改建枢纽，应结合地形地物、运营保通、用地条件、造价等实际情况，前期需进行多种思路的方案研究，筛选出有价值的方案，供后期进行深入研究，设计中需满足交通转换功能，并把握好设计指标的运用，处理好交通与土地、环境、管线等的相互关系。

2) 受周围环境、地形地物、政策处理等因素限制，将T形枢纽直接改造为十字形枢纽存在困难时，可考虑将十字枢纽布置为双T形错位布置的复合式枢纽，匝道布局尽量贴近既有高速公路，减少征地拆迁规模，减少对既有匝道的拆除和改建，利于老路保通。

3) 采用双T形错位布置的复合式枢纽，2个T形枢纽是复合的，受相邻互通间距限制，若直接在主线上进出，会造成在主线上直接交织，存在安全隐患。传统的设计方法是设置贯通的集散道，在集散道上设置匝道进出口，再通过集散道接入高速公路主线，但这种情况是将交织区移到集散道上，不尽理想。故有条件时可考虑采用匝道提前分流和延后汇流的交通组织方式，或匝道之间立体交叉的方式，尽量减少或消除匝道上的行车交织区，提高行车安全。