高速公路互通式立交方案设计及比选

2022-07-13唐中华

交通世界 2022年14期

关键词：三环合川交通量

唐中华

（招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400060）

0 引言

互通式立交作为高速公路与地方道路的重要连接部分，其方案的设计对该地区路网的交通组织能力和服务水平具有重要的影响[1]。本文以重庆城南枢纽互通式立交为例，对提出的两种设计方案进行比选和详细分析，具体如下文所述。

1 工程概况

城南枢纽互通式立交设置于本项目合川区十塘镇白洋湾附近，被交路为三环高速（铜合段），铜合高速设计速度为80km/h，路基宽度为24.5m，互通主要功能是实现本项目与铜合高速之间的交通转换，同时兼顾本项目北延与合川西环的顺接问题。铜合高速在本项目交叉点处已设置单喇叭B形城南互通（该互通采用匝道下穿），由于主线穿越九峰山段，受水文地质影响，导致起点段纵坡较大。为降低其连续长大纵坡的坡度，以及便于施工期间铜合高速保通，采取主线上跨被交路的方式，加之原有收费站距离交叉点较近，导致原有单喇叭互通匝道利用程度较低。

2 方案设计

2.1 设计原则

互通式立交在设计时需要考量多种因素，例如道路交通量、路网状况、人流量、交通组成情况、市政规划、地形地势、水文水系、城市发展等自然和人文条件，重点需要注意以下设计原则。

2.1.1 功能性原则

在互通式立交设计的过程中需要注意功能区分，保证现有交通顺畅的前提下明确立交路线的方向，尽量减少交叉口的出现，在满足足够通行能力的前提下计算年交通量[2]。

2.1.2 安全性原则

合理设计交通的运行速度，在保证安全的前提下设计立交线形。同时，需要考虑不同车辆的行驶条件，按照大中型车辆类型设计立交道路的线形，尤其是要考虑重型车辆的安全，在立交平纵横设计中注意重型车辆的行驶承受力[3]。对于互通式立交需要注意其视距的设计，确保路段之间有足够的视距，减少行车安全隐患。其次，在互通式立交设计时需要注意按照标准和规范进行设计，严格把控各项技术指标，提高车辆行驶安全性能。

注意结合实际地势地形和交通状况，针对单喇叭互通立交可以设计A形路线，保证立交整体行车的安全性，对于转向交通量较大或者接近的情况下可以采取高标准的互通式立交设计方案。

2.1.3 经济性原则

互通式立交的建设是一项规模和投资量相对较大的工程，在立交设计时需要注意在确保交通顺畅的情况下尽量减少工程规模，减少土地征收占用，以经济性为原则之一，合理设计互通式立交道路，确保车辆行驶过程中低油耗，减少车辆行驶带来的路面损坏，以降低后期的维护和运营成本[4]。

2.1.4 适应性原则

互通式立交的设计需要充分考虑建设地的地势地形等自然条件，因地制宜地采取科学的设计方案，在保证交通顺畅、安全的前提下，尽量减少对周边环境的影响，对于未来交通量具有巨大潜力的路段，提高建设标准和技术指标。其次，立交的设计还应考虑当地的经济发展等人文条件，不可因建设互通式立交而影响当地人的正常生活[5]。

2.1.5 方案比选原则

重视互通式立交设计方案的比选，在进行设计方案的比较过程中，需要全方面地考虑各种复杂因素对方案的影响，如使用功能、工程规模、周边环境、工程造价等[6]。根据位置、互交方式、立交选型、布设方案等来进行设计方案的比较，选择最优的互通式立交工程方案。

2.2 交通量预测情况

通过对区域路网分析，铜梁方向车辆前往重庆主城及江津基本不会选择本项目通过，而是选择渝遂高速或渝遂扩能线（规划），而随着渭沱工业园以及规划的合川西环的建设，通过本枢纽前往合川渭沱方向车流量将较大，因此将铜梁至江津方向调整为次主交通流向。

通过现场观测及对铜合高速现有交通数据分析，北碚至江津方向设计末年转向交通量为980pcu/h，为主交通流向；铜梁至合川方向设计末年转向交通量为597pcu/h，为次主交通流向；其他方向为次交通流向。

2.3 地形地貌及地质条件

区内地形较平缓，总体为盆岭相间构造剥蚀丘陵地貌。立交区山包和槽谷相间，形成开阔槽谷、浑圆状中低山相接。拟建线路位于山包间槽谷和地势低洼地段。地面高程226.32～252.00m，相对高差约25.68m，地形坡度一般5～26°。工程区位处梓里场背斜南西翼，地表为土层覆盖，地表土体无变形迹象，现状整体稳定；工程区未见滑坡、泥石流等其他不良地质现象，场地稳定性良好。

2.4 技术指标的选取

本互通为枢纽互通，匝道拟采用设计速度40～60km/h。根据交通量计算，本互通匝道出入口采用单车道出入口，按规范要求针对不同匝道分别选用单车道和双车道匝道的设计思路，匝道宽度满足通行要求。

2.5 变速车道的形式及长度

针对主线的单车道加速车道一般采用平行式，长度按不小于200m，渐变段长度按不小于80m控制；单车道减速车道一般采用直接式，长度按不小于125m，渐变段长度不小于90m控制。针对铜合高速（设计时速80km/h）的单车道加速车道一般采用平行式，长度按不小于180m，渐变段长度按不小于70m控制；单车道减速车道一般采用直接式，长度按不小于110m，渐变段长度不小于80m控制。具体设计中加减速车道、渐变段长度根据纵坡情况计入影响系数。

2.6 方案设计情况

本互通式立交无交织段设计，方案主要控制因素有：现状铜合高速、规划的合川西环、高压线、车道平衡、现有城南下地互通及合川服务区、主线纵坡等。

（1）方案一：双环半苜蓿叶型

方案一采用双环半苜蓿叶型，该立交位于合川区十塘镇白阳湾村附近现有城南下地互通处，与主线交叉角度90°，主线上跨三环高速。互通范围主线全长1 530m。互通范围主线平面位于R＝1500m的S形曲线上，立交范围内最大纵坡为2.0%，主线平纵指标均满足规范要求。设置A、C两条半定向匝道连接北碚至江津、合川至铜梁的主要方向，两条环形匝道连接江津至铜梁、合川至北碚的次要方向，其余方向匝道均直接连接。立交共两层，三环高速为最下层，合璧津高速为最上层，A、C匝道均下穿合璧津高速并上跨三环高速，减小立交层数与规模，见图2。

图1 城南枢纽互通方案一平面图

（2）方案二：双环半定向组合式

方案二互通式立交采用双环半定向组合式，其位置与方案一一致。主线上跨三环高速。互通范围主线全长1 560m。互通范围主线平面最小半径R＝1500m，立交范围内最大纵坡为2.5%，主线平纵指标均满足规范要求。设置A、C两条半定向匝道连接北碚至江津、合川至铜梁的主要方向，两条环形匝道连接江津至铜梁、合川至北碚的次要方向，其余方向匝道均直接连接。立交共三层，三环高速为最下层，合璧津高速为最上层，A、C匝道为中间层，下穿合璧津高速并上跨三环高速，见图2。

图2 城南枢纽互通方案二平面图

3 方案比选情况

根据主线总体布设，结合交通流主次分布，结合地形、地质、地物等建设条件，综合服务的对象，确定初步设计方案一与方案二做同精度比选。

3.1 方案一优缺点

3.1.1 优点

（1）匝道布设与交通流量流向匹配，交通功能好，立交形式简单，交通导向性好。

（2）桥梁规模小，匝道交叉角度大，施工难度小。

（3）较好地结合现状地形，A、B匝道均下穿主线并上跨三环高速，距离交叉点远，减小立交层数与规模。

（4）作为枢纽立交，立交形式对称美观，景观造型好。

3.1.2 缺点

为保证主交通流向匝道的通行能力，结合交通量预测，A、B匝道采用60km/h，最小半径采用120m，导致互通占地面积大，造价相对高。

3.2 方案二优缺点

3.2.1 优点

（1）匝道布设与交通流量流向匹配，主方向匝道指标高交通功能好，立交形式简单，交通导向性好。

（2）作为枢纽立交，立交形式对称美观，景观造型好。

（3）占地面积小，工程造价稍低。

3.2.2 缺点

由于交叉点距离较近，主线为保证同时上跨三环和A、C匝道其桥梁高度相对方案一高，立交层数变为3层，桥梁规模增大。

两种方案主要工程量及具体情况见表1。

表1 方案比较

经比选，两方案均可满足交通量的转换需求，方案一工程规模相对小，匝道交叉跨越角度大，方便施工，但占地规模稍大；方案二能最大程度保证主交通流向的车辆转换效率，但桥梁工程规模大，且施工难度大。故本阶段暂定方案一为推荐方案。

4 安全性评价

对于立交范围内的高速公路主要可以从以下五个方面进行安全性评价：运行速度、通行能力、交通工程、路基路面和路线一致性。就运行速度而言，不同路段的大中型客车和货车行驶速度协调性比较好，但大多数客车运行速度都在时速90～110km范围，与公路的设计速度最大相差20～30km/h，考虑到较大的速度差，针对此路段建议设置“大型车靠右”的标识，将不同车速的车辆进行分流，减少因为速度差产生的交通隐患。

虽然互通出入口具有较好的一致性，但由于复杂的立交枢纽和交叉路段，为了保证行车安全，需要增加曲线视线诱导，通过增加路面指向标线来提高车辆行驶的安全性。

匝道集散车道未来的服务水平均可以达到C等级，交织区平稳的车辆运行并不能保证道路的运行质量，微小的车流量变化都会导致未来交织区车辆运行速度降低，交通量增加，进入无秩序交通状态，因此需要考虑适当增加交织区交织段车道数量，以形成新的互通式立交道路。