国道与高速公路互通节点方案研究——以雷家店互通为例

朱 昊

（辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁 沈阳 110166）

1 概述

凌源（蒙辽界） 至绥中高速公路是 《国家公路网规划》 中大庆至广州高速公路（G45） 赤峰至绥中联络线（G4515） 的辽宁段，“大广高速公路赤峰至绥中联络线” 是连接国家高速公路网中大庆—广州、 长春—深圳、 北京—哈尔滨等三条国家高速公路的省际大通道。

本项目起于辽蒙省界的建平，途径朝阳市凌源、 喀左、 葫芦岛市建昌、 绥中四个县城，终点与绥中港滨海公路相连接。 项目的建设将开辟喀喇沁旗、 宁城县、 凌源市、 喀左县、 建昌县等地的对外交通大通道，对改善辽西及蒙东地区交通通道的落后状况具有重要意义，对内蒙古东部地区和辽宁西部地区的经济发展具有较大的拉动作用，对振兴东北老工业基地，促进沿线地区资源开发和经济发展，实现区域经济一体化都具有重要推动作用。

雷家店互通位于凌绥高速与国道绥克线（G306） 交叉处，雷家店乡西北部，靠近雷家店乡政府所在地，主要为葫芦岛市建昌县的雷家店乡服务，立交匝道与国道绥克线（G306） 平交。互通区以林地和耕地为主，东侧为莲花池村，西侧为瓦房村。

2 技术标准

根据交通量预测结果和 《公路工程技术标准》（JTG B01-2014），结合沿线地形、 地貌特征，赤峰至绥中高速公路凌源（蒙辽界） 至绥中段采用双向四车道高速公路标准，设计速度

100km/h，路基宽度26m，设计荷载采用公路－Ⅰ级。 全线采用全封闭、 全立交，同时设有相应的安全设施、 通讯和服务设施。 对于一般互通立交匝道设计速度采用40km/h，匝道最小曲线半径除环形匝道采用R=60m 外，其余匝道最小半径宜采用R=90m。 由于处于积雪冰冻地区，匝道最大纵坡控制在4%以内。 针对加速上坡或减速下坡的匝道，在有条件的情况下，匝道纵坡宜控制在3.5%以下。 A 匝道分岔端前为对向四车道，收费站进口路基宽23.5m，收费站出口路基宽12.0m； 分岔端后为对向双车道，路基宽度16.5m。 其他各个匝道车道数的选用依据匝道的设计交通量、 匝道的长度与楔形端处的服务水平而定：交通量小于400pcu/h、 匝道长度小于500m 时，或交通量等于或大于400pcu/h 但小于1100pcu/h、 匝道长度小于350m 时，采用路基宽度9.0m 的单向单车道匝道。 交通量小于400pcu/h、 匝道长度等于或大于500m 时，或交通量等于或大于400pcu/h 但小于1100pcu/h、 匝道长度等于或大于350m 时，考虑超车之需采用路基宽度10.5m的单向双车道匝道，但此时采用单车道出入口。

根据交通量预测结果，雷家店互通主交通流方向为雷家店—绥中方向，预测期末年2045 年交通量为5565pcu/d，次交通流方向为凌源—雷家店方向，预测期末年2045 年交通量为906pcu/d。 预测交通量如图1 所示。

图1 预测2045 年交通立交转向交通量

3 本互通设计控制因素

雷家店互通立交周边控制因素较多，主要为毛头河、 魏塔铁路、 国道绥克线（G306）、 雷家店乡政府以及周围地形地势。

（1） 毛头河：原名摩该图河（蒙古语），发源于建昌县东南3 公里雷家店乡小冰沟的蟒档坝岭，流长25.5 公里，向东南流至杨树沟子乡前营子村南侧汇入六股河主流。 本项目与毛头河交叉处距离河流发源点约9 公里。

（2） 魏塔铁路：又称辽西支线。 建于1970~1974 年。 全长247.7 公里，线路自锦承铁路的魏杖子站向东南引出，在刀尔登站折向东北，过桃花池站又转向东南，经过柳树屯站后，在塔山站与沈山铁路相接。 为连接沈山和锦承两大铁路干线的一条重要联络线，全线为单线区间。 本项目与魏塔铁路交叉处在建昌站与南桥站之间，里程桩号约为129.2 公里处。

（3） 国道绥克线（G306）：起点为辽宁省葫芦岛市绥中县，终点为内蒙古克什克腾旗的国道，全长497 公里； 辽宁境内路线长度170 公里，二级公路，路基宽度12 米，路面宽9 米。2019 年年平均日交通量为8360 辆小客车/日。 本项目与国道绥克线交叉处里程桩号约为64.5 公里。

（4） 雷家店乡：乡政府驻于莲花池村，国道绥克线上，建昌县公路管理段养护公司雷家店道班旁，与本项目主线垂直距离约为240 米。 向北距建昌县城约14 公里，向南距绥中县城约68 公里。

各控制因素之间相对位置关系如图2 所示。

图2 雷家店互通立交控制因素分布图

4 互通方案比选

项目主线在雷家店乡附近设置雷家店公铁分离式跨越山间谷地、 国道绥克线、 毛头河、 魏塔铁路，于雷家店乡政府东侧穿过。

该处距小桩号侧建昌枢纽12.7 公里，距大桩号侧大屯互通16.4 公里，互通间距适宜。

4.1 不同位置互通立交方案比选

结合交通量分析，雷家店互通主交通流方向明显，优势方案应将互通布置在临近雷家店乡且在绥克线南侧，这样可以使得主交通流向绥中方向行驶更加顺畅。

4.1.1 北侧K98 方案

结合该段落主线位置以及实际地形条件，紧临雷家店乡且在绥克线的南侧，山脚有毛头河，山顶有魏塔铁路，同时山势起伏较大，不适宜布置互通； 故退而求其次，将互通布置于北侧在K97+483 莲花池大桥与K99+085 雷家店公铁分离式之间约900 米路基段。 如图2 中圈中深色线方案所示。

4.1.2 南侧K102 方案

由于绥克线南侧控制因素较多，考虑继续向南在雷家店乡南约三公里处，北桥村西南侧有一段山间谷地较为平坦适宜布置互通，如图3 中深色线方案所示。

图3 雷家店乡南部互通方案布置图

4.1.3 方案比选

（1） 受主线位置、 地形条件、 附近水文条件、 国道绥克线所控，南侧方案仅适宜布置如图B 型单喇叭； 受河流水位控制，此处A 匝道宜上跨主线，结合主线纵断面，选在主线较低处上跨，主线高程约195.5m，A 匝道上跨主线高程约203m，绥克线接在高处高程196.5m，相对高差6.5m，而水平距离360m，计算平均纵坡1.8%，纵断面有条件布置收费广场。

（2） 从使用功能角度，该位置位于雷家店乡南侧三公里处，而北侧方案位置在雷家店乡北一公里； 再结合交通量分析结论，凌源往返雷家店乡期末转向交通量906pcu/d，该部分车辆主体为雷家店乡本地去往北部建昌新县城车辆，如设置在南侧K102 处，车辆需绕行7 公里，而雷家店乡通过绥克线向北至建昌县距离仅14 公里，这样该部分车辆多数不会选择高速出行。 另外雷家店乡往绥中期末转向交通量5565pcu/d，数量达到往返凌源方向的6 倍。 经分析，该部分车流主体并非雷家店乡而是建昌县城来车。 因为建昌县最近高速入口设在建昌新县城最东端，距离大凌河处县城主体约6 公里，并且行驶方向与出行方向不一致。 从建昌县城出发经新建高速转建昌枢纽到达雷家店乡段需行驶19 公里，而从建昌县城沿国道绥克线向南从雷家店立交上高速，只需行驶14.8 公里，同样作为出行绥中方向车辆，节约了4.2 公里的行程。 从这一角度考虑，出行绥中方向车辆，相比于立交设置在南侧K102处，在北侧K98 处设置能提早分流国道压力，减少车辆过境穿越雷家店乡数量，提高车辆出行效率。

（3） 南侧方案收费站位置受限，压占了河道支流，需要改河并在场区外增设构造物。

结合以上三点，虽然该处地形平缓，可布置B 型单喇叭，但使用功能较差，同时收费站及立交完全设置在河滩地中，需要改河，存在一定安全隐患，建议在雷家店北侧K98 附近设置互通。

4.2 相同位置互通立交方案比选

K98 附近约有900 米路基段可供布置互通式立交，由于该路基段两侧山坡下均有村庄，主线在此路段为越岭线，主线高程与绥克线高程相比高差较大，因此A 匝道需要通过展线布设来争取高差，减缓纵坡。

相同位置不同的布设方案将导致工程量差异较大，因此布设三个立交方案以作比选，以获得最佳方案。

4.2.1 方案一（迂回A 型喇叭）

绥克线由西向东呈降坡趋势，瓦房村头绥克线高程约为H=212m，而莲花池村头绥克线高程约为H=200m。 此处路基段主线高程约为H=240m，且该处位于小桩号侧主线连续9 公里下坡陡坡坡底附近，而后大桩号侧分离式立交桥跨越魏塔铁路，纵断面高程需要再次抬升，因此路基段无法通过降低主线高程来减小A 匝道起终点高程差。 为解决A 匝道爬坡问题，该方案考虑通过先后两次下穿主线，迂回增加A 匝道长度，减缓匝道平均纵坡，同时也可以避让莲花池村，减少民宅拆迁。 如图4 中方案所示。

图4 雷家店北部方案一布置图

A 匝道选择在乡政府西侧临近瓦房村设置平交口，该处高程约为H=209m，通过绕行雷家店乡政府后身，下穿主线绕至其东侧莲花池村前再次下穿主线，经过迂回绕行，在二次下穿点，A匝道累计长度1150 米，高程H=232m，扣除收费站附近（按200 米计） 纵坡不能超过2%后，其余爬坡段平均纵坡2.42%。

（1） 优点

①减缓了A 匝道平均纵坡至2.42%，有利于减速下坡进收费站车辆行车安全。

②可以避让莲花池村，减少拆迁。

（2） 缺点

①该方案匝道布置与交通量分布方向不符。

②D 匝道也呈环形，平面指标低，B/D 匝道为主交通流匝道，最小平面指标仅为R=60m，行驶舒适性较差。

③该方案喇叭头附近挖方边坡较高，防护及土石方工程量较大。

4.2.2 方案二（迂回变异T 型方案）

该方案基本沿用方案一匝道迂回展线思路来争取高差，减缓纵坡； 不同之处在于考虑到方案一中喇叭头受控内环B 匝道，造成A/C 匝道外侧较长段落深挖方、 高边坡，防护及土石方工程量均较大的问题，调整内环匝道改为定向匝道：定向B 匝道于E 匝道外侧分流，先后下穿E 匝道与主线。 如图5 中方案所示。

图5 雷家店北部方案二布置图

（1） 优点

①减缓了A 匝道平均纵坡，有利于减速下坡进收费站车辆行车安全。

②原内环B 匝道半径由60m，优化为定向B匝道半径90m，提高了主交通流行车舒适性。

③该方案优化了D 环形匝道平面指标R=80m。

④通过B 匝道的调整，使得C 匝道尽可能贴近主线减小了挖方及边坡防护。

（2） 缺点

①该方案匝道布置与交通量分布方向仍属不符。

②D 匝道内环的优化导致了3 处民宅拆迁。

③由于C 匝道不再下穿主线，而是沿主线西侧直接接入迂回后的A 匝道，这导致其纵断面展线长度不足，平均纵坡达3.77%。

④由于B、 C 匝道超过500m，需采用全宽10.5m 的双车道，增加了工程规模。

4.2.3 方案三（直接A 型方案）

该方案平交口接点位置西侧绥克线进入陡坡，不宜继续向西设置平交口，该处绥克线向西200 米处为地形垭口，平面处于小半径曲线，整个段落均为大纵坡，纵面改造缓坡条件有限，代价较大，不利于行车安全，如强行设置需对绥克线局部路段进行较大规模纵面调整，工程规模增加较大； 虽然可以减小A 匝道爬升高差，但同时也缩短了A 匝道长度； A 匝道西移将占用其西侧瓦房村出村主路，改移道路后对村庄出行影响较大。

结合以上限制条件，本方案平交口节点与前两方案近似，因此A 匝道爬升高差认为与前两方案无差别。 为尽可能争取A 匝道展线长度，将下穿点向小桩号调整，同时绕过了主线西侧山体，尽可能减少挖方。

（1） 优点

①该方案匝道布置与交通量分布方向符合。

②该方案A 匝道相对顺直。

（2） 缺点

①由于高差较大，整体上A 匝道纵坡较陡；又由于无处展线，山体西侧高程仍较高，A 匝道几乎全线挖方。

②下穿主线后，不可避免存在拆迁，设置挡墙收坡后需拆迁民宅共计15 户，立交设置对村庄干扰大，对于邻近住户环境不友好，声环境污染明显。

③该方案次交通流D 匝道减速出口距离小桩号侧主线连续下坡坡底较近，D 匝道渐变段起点距前方3.8%/700m 变坡点仅余190 米，进入D 匝道后到达收费站前纵坡均≥3%，接近极限，整体较陡，不利于车辆减速，可能存在安全隐患。 如图6 中方案所示。

图6 雷家店北部方案三布置图

4.2.4 工程规模比较

三个方案工程规模比较如表1 所示。

表1 雷家店互通方案比较表

通过对三个方案的使用功能、 线型指标、 工程规模、 与地形的适应性等方面因素的综合考虑，认为方案三虽然在拆迁、 环境干扰等方面存在不可避免的问题，但整体优于方案二，解决了方案一存在的交通量不匹配，及主交通流匝道指标较低的问题。 同时方案三工程规模最小，征地最少，造价比方案二少811 万，比方案一少370万，经过仔细斟酌，最终选择方案三为推荐方案。

5 结语

随着国家高速公路建设的不断推进，以及地方路网提级改造工作的不断深化，未来土地资源将更显弥足珍贵，互通立交设计应多做方案，多角度比选，有助于获得最佳的设计； 在这一过程中如何紧密围绕使用功能，结合控制因素，布置贴合地形地物、 充分地契合地方路网将是每个设计者都会面临的问题。 通过对雷家店立交方案布设的探讨论证，希望未来能在读者遇到类似案例时有所借鉴。