互通立交改扩建方案的设计及案例分析

王 研 陈 瑞

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100045）

0 引言

在我国已建成的高速公路中，单喇叭形互通因结构简单、造型美观、征地面积较少、行车方向清晰、造价较低、运营管理简单等优点，成为一般三岔交叉中最常用的型式。但伴随高速公路路网的延伸及加密对已建互通立交的改扩建就显得尤为重要，尤其是最常见的喇叭形互通的改扩建。

本文以新建南北高速公路与现单喇叭互通的改扩建工程为实例，探讨在交通量预测较小时，单喇叭互通改扩建为枢纽互通，选择新建全苜蓿立交，还是改造为双喇叭立交的适用性。

1 互通立交改扩建的设计原则

（1）满足所在地区长远规划。互通式立交作为一条高速乃至一个地区的重要性节点，改扩建时应根据所在地的发展规划，合理预测交通量，已确定互通扩建方案，尽可能地利用现有工程，以减少工程投资和新增用地，缩短工期。

（2）满足相关规范要求。互通式立交交通流比较复杂，主线、出入口、匝道的平面、纵断面等指标尽量避免采用规范中的下限值，对改造前的互通立交技术指进行验算，尤其是端部视距、匝道净空、加减速车道等。

（3）安全可靠。互通改扩建本着“以人为本，安全第一”的原则。精心设计安全设施，良好的安全设施系统是防止和减轻交通事故危害，保障交通流畅、行车高速、舒适的重要手段。

（4）合理确定互通型式。互通立体交叉型式的选定建立在现状互通型式、交通量、交通组成、设计车速、投资额、用地范围、地形条件、地物条件、地质条件、交通条件、环境条件、被交道路性质等基础上。

（5）绿色舒适。树立“节约资源、环境融合、安全舒适、耐久经济、便于养护”的设计理念，注重绿化景观设计。

（6）因地制宜。互通立交的改扩建应考虑地形、地物、地质等条件，一般应选择在地势平坦开阔、地质良好、拆迁较少及相交道路具有较高的平、纵限行指标。

2 互通立交改扩建常见方式

互通立交改扩建的方式一般采用以下三种方式：

（1）加宽改建，型式不变。为满足远景交通量的预测，可将主线加宽，互通型式不变，只对匝道进行局部调整，匝道的技术指标可能会有所降低，但依然要满足规范的相关技术要求。此种改扩建方式一般新增占地较少，工程投资低，工程改造相对简单。

一般互通型式不变的改扩建项目，需根据主线加宽后的宽度对匝道半径、出入口渐变率进行调整，保证主线与匝道及变速车道的连接。同时应在规范的范围内，尽量减少对线位的改动。对于变速车道及渐变段长度的问题，需结合主线改建进行相应的调整，以便满足相关规范要求。

（2）部分调整互通型式。常见提高互通通行能力的方法有增加匝道数量及改变互通型式等，需要结合交通量预测数据具体考虑。

（3）选址新建。一般用于现有互通型式或匝道宽度和数量不能满足预测交通量需求，且完善方案也无法满足需求。则需对废除现有互通立交，同时结合路网结构在其它位置新建一个互通立交，来实现规划并满足交通转向。

（4）原址扩建。根据路网规划，对已建及正在规划中的立交，可结合规划路网附近的立交进行合理的归并。立交的总体型式及匝道标准可维持现有标准。互通式立交原位扩建投资低、工期短、影响范围小。

3 全苜蓿叶形互通立交的适应条件

全苜蓿叶形互通是指位于同高程上的立体空间的四岔道路。右转弯均用外侧直连匝道连接，左转弯均用环形内匝道连接呈苜蓿叶式的交叉。用内侧环形匝道引导车辆右转270°达到左转，用外侧直连匝道进行右转。只修一座立交桥，所有转向车辆均有专用匝道，没有平面交叉与冲突点。一般分为普通苜蓿叶形互通和带集散车道苜蓿叶形互通。

（1）普通苜蓿叶形互通（见图1）。当各转弯交通量均小于单车道通行能力时，可采用四条左转弯匝道均为环形的全苜蓿叶形。其线形优美，仅需一座跨线桥就能实现所有交通转换功能。但其征地较大，适用于平原开阔地区。

图1 普通苜蓿叶形互通

（2）带集散车道苜蓿叶形互通（见图2）。当交叉公路为高速公路或具干线功能的一级公路、或交织交通量大于600pcu/h时，应设置集散道路将两环形匝道之间的交织区与交叉公路直行车道相分离。

图2 带集散车道苜蓿叶形互通

（3）全苜蓿叶形互通标准相互适应性分析。全苜蓿叶形互通造型优美，匝道速度较低，行车舒适，各方向相互分离，通行能力好;同时带来两内环匝道间连续的分流和合流，但距离相对较短，易造成车辆交织，影响通行效率。

当速度不大于80 km/h，各方向匝道交通量小于1000 pcu/h，优点得以较好地展现，缺点能容忍，行车舒适、安全、高效，整体标准适应性较好。

当速度大于80 km/h时，设集散车道，占地面积大，闲置地增加，内环匝道车辆绕行距离长，定向匝道S型曲线设计，减弱行车舒适性，缺点亦逐渐地表现出来，经济性较差。

由此可见，当速度大于80 km/h时，其“经济性、相互适应性”较差，全苜蓿叶形互通型式不宜采用。

4 双喇叭互通立交的适应条件

4.1 双喇叭互通立交的适应条件

双喇叭型互通式立交由两个单喇叭型互通通过连接线，将其连接在一起的全互通式立交（见图3）。双喇叭互通一般适用于相交的高速公路与一级公路或交通量大的二级公路。它通行能力较高，占地面积较小、工程投资较低，在新改建项目中得到广泛的使用。一般设置双喇叭互通需考虑立交技术合理性、经济可行性、各喇叭型式等，选择在主线线性指标良好、地质优良、拆迁较少、开阔平坦位置设置。

图3 双喇叭型互通式立交

4.2 双喇叭互通立交的选型要素

影响立交选型中最主要的因素为交通因素，主要包括：交通量分析、通行能力、被交路等级等。

（1）交通量分析。一般根据相交道路的设计交通量，确定双喇叭互通的型式、匝道半径、匝道车道数量等因素。

（2）通行能力。主线、连接线、匝道的通行能力相互影响，相互制约，直接影响互通的通行能力。主线通行能力一般由主线的线性指标确定。连接线作为两喇叭之间交通转换的瓶颈段，通行能力直接影响匝道的通行能力。当匝道与连接线通行能力不足时，甚至影响主线的交通流正常运行。

（3）被交路等级。两条相交公路的等级和设计交通量决定了互通立交的类型选取，一般分为枢纽互通式立交和一般互通式立交。一般高速公路间交叉和高速公路与一级公路交叉时，一般采用枢纽互通式立交。当高速公路与交通量较小的一级二级公路相交时，一般采用一般互通立交。

（4）选型的注意事项。双喇叭互通的类型由两条相交道路的等级、在路网中的功能作用和建设条件等因素共同确定。两条高等级道路相交，设置等级低的互通式立交，则车速低,交通转换能力弱，易影响主线的通行效率，进而影响服务水平。两条低等级的道路上设置等级高的立交，易造成过渡设计，浪费资源。

5 互通立交改扩建方案比选实例

5.1 项目概述

以我国南方新建东西高速公路的XX互通为例，探讨对现互通立交改扩建的方案比选。

新建南北高速，设计速度100km/h，路基宽度33.5m。现东西高速，设计速度100km/h，路基宽26m，按照双向八车道预留。

新建高速交叉位置位于现喇叭互通东侧约800m，该交叉位置设置枢纽互通与原东西高速的互通（单喇叭B型）间距不满足规范要求，考虑拆除新建枢纽互通或改造为双喇叭互通。

5.2 交通量分布预测

该互通交通流量流向预测见图4，根据预测交通量，西西至南南的转向交通量为3925pcu/d，西西至北北的转向交通量为4418pcu/d，东东至南南的转向交通量为3982pcu/d，东东至北北的转向交通量为4920pcu/d，总体转向交通量较少。

图4 XX互通交通流量流向预测

5.3 XX 互通改扩建方案比选

（1）方案一：拆除单喇叭XX互通，新建全苜蓿叶枢纽互通，该交叉位置设置枢纽互通与原东西高速的XX互通（单喇叭B型）间距不满足规范要求，需拆除原东西高速上的XX互通，改建方案示意图见图5。

图5 互通改扩建方案一示意图

本互通匝道平纵面指标较高，行车舒适性、安全性较好，各方向行车较顺直，绕行少。匝道设计速度40 km/h～60km/h，同时东西高速远期主线按八车道预留。

（2）方案二：考虑此枢纽节点总体交通转换量较小，保留现单喇叭XX互通，同时废除现收费站，新建单喇叭A型互通，形成双喇叭互通转换，改扩建示意图见图6。

图6 互通改扩建方案二示意图

新建单喇叭互通方案设计的主要影响因素为地形条件及现XX互通连接线的影响，总体互通位置及型式较为明确。A匝道下穿主线，拆除现收费站，同时将连接线改造为双向四车道连接线。匝道设计速度40km/h。

（3）方案比选：新建互通对现XX互通交通运行不受影响，拆除收费站及改造连接线时需半幅施工，对东西高速无影响。

方案一全苜蓿叶互通的主要优点是型式紧凑，美观对称，跨线桥少，为枢纽互通常见型式。缺点是该方案新增占地多，增加的工程量较大，同时环形匝道存在交织。互通改造施工对现有交通影响相对较大。

方案二双喇叭互通的主要优点是在原有单喇叭互通的基础上，利用其连接线新建单喇叭互通，形成双喇叭互通。总体新增占地少，节省工程投资。缺点是该方案为枢纽立交不常用型式，需进行仿真模拟实验，检验其通行效率。方案一与方案二的比选分析见表1。

表1 两种方案的对比分析

6 结束语

分析了互通立交改扩建设计的基本原则、常见的改扩建方式、全苜蓿叶和双喇叭互通立交的适用条件，并以东西高速公路中的XX互通的改扩建工程为例，探讨了互通改扩建方案的选择问题，为今后互通的改扩建方案提供参考。