高速公路单喇叭互通立交改造枢纽兼出入口互通立交方案研究

王富强

(甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司,甘肃 兰州 730030)

0 引 言

随着高速路网的不断完善,不同高速公路间衔接日趋紧密,高速公路沿线路网结点尤其是城市近郊区结点较密,新建高速公路与既有高速公路相接时,若要刻意保持相邻互通式立体交叉间距,则附近低速路网通行车辆通过既有高速进入新建高速公路实现交通转换绕行较远,同时,路网结点过密在一定程度会影响高速公路车辆通行效率,增加工程投资,若能将枢纽立交与入出口立交合并设置,则既能提高不同路网间转换效率,也能提升高速公路车辆通行效率,节省工程投资;因此,高速公路单喇叭互通立交改造枢纽兼出入口互通立交方案研究具有一定现实意义。

1 立交设计原则

1.1 立交设计原则

根据本项目路段路线总体布局及沿线路网分布及规划情况,结合各区段预测交通量分布,互通式立体交叉的布设采用以下基本原则。

(1)以交通量预测为依据,充分考虑交通组成和交通流向。

(2)以设计时速为标准,分析其在路网中功能以确定技术标准。

(3)结合地形、地物、地质条件等合理确定互通型式。

(4)充分考虑路网远期规划与地方经济发展,做好预留设计。

(5)从互通选型至互通设计每个细节,注重景观设计,使每一个互通都成为城镇周边一处亮点。

1.2 互通式立体立叉设置依据及数量

根据工可报告交通量预测结果,2046年互通立交转向交通量预测如下所示。

2 立交设计标准

2.1 设计速度

(1)主线设计速度:100 km/h。

(2)立交设计速度:一般出入口立交匝道均采用40 km/h的最低设计速度,枢纽互通式立交匝道采用40～60 km/h设计速度。在加减速车道及匝道与被交路平交口附近,采用与实际行车速度相适应的运行速度进行设计。如匝道与主线出、入口附近匝道可采用较高设计速度进行设计,平交口及收费站前后路段则可采用较低的设计速度进行设计。

2.2 路线平、纵面指标

立交区线形指标表(主线设计速度为100 km/h)见表1。

表1 立交区线形指标表(主线设计速度为100 km/h)

2.2 路基宽度

(1)主线路基宽度:整体式路基宽度采用26 m。

(2)匝道及被交路路基宽度。

单向单车道匝道:采用9.0 m的匝道断面(单向匝道交通量小于1 200辆小客车/h),其路基的组成和宽度见表2。

表2 单向单车道匝道路基宽度

单向双车道匝道。

①交通量大于1 200辆小客车/小时但小于1 500辆小客车/小时采用10.5 m的匝道断面,其路基的组成和宽度见表3。

表3 单向双车道匝道路基宽度(10.5 m)

②交通量大于1 400辆小客车/小时但小于1 700辆小客车/小时采用12.25 m的匝道断面,其路基的组成和宽度见表4。

表4 单向双车道匝道路基宽度(12.25 m)

3 互通式立交方案

3.1 交叉位置及其在路网中的作用

景泰南枢纽立交位于景泰县城东南侧芦阳镇西林村,与G1816乌玛高速公路景泰至中川段相接,距离G1816景泰东枢纽立交间距约为11.7 km,该互通立交的设置主要为了本项目与G1816景中高速实现交通转换,同时兼具出入景泰县城的需要。本互通距离石门互通23.188 km。

3.2 交通量预测

根据交通量预测,该立交2046年预测转换交通量总计35 581辆小客车/日,根据《工可报告》,方向不均匀系数取0.55,K取0.127。主要交通流向为靖远～营盘水方向上下高速公路的往返交通,2046年年平均日交通量为19 540辆小客车/日(单向匝道交通量1 489辆小客车/h)。其次为兰州～靖远方向的往返交通量,2046年年平均日交通量为4 072辆小客车/日(单向匝道交通量329.832辆小客车/h)。

3.3 技术指标的选用

设计速度:该立交为枢纽立交,主线设计速度为100 km/h,G1816景中高速主线设计速度为80 km/h;匝道采用40～60 km/h的设计速度。匝道路基宽度取值见表5。

表5 景泰南枢纽立交(方案一)匝道宽度一览表

表6 景泰南枢纽立交(方案二)匝道宽度一览表

被交路:为G1816景中高速,设计速度80 km/h,路基宽度25.5 m。

变速车道设计:根据交通量预测,匝道A、B采用双车道双出入口方式,车道长度及设计方法按照现行规范中单向双车道的规定执行:减速车道采用直接式,长度不小于190 m,辅助车道长250 m,渐变段长度70 m,加速车道采用直接式,长度不小于350 m,辅助车道长300 m,渐变段长度150 m;C、D、E采用双车道单出入口方式,车道长度及设计方法按照现行规范中单向双车道的规定执行:减速车道采用直接式,长度不小于145 m,渐变段长度90 m;加速车道采用平行式,长度230 m,双车道单出入口加速车道长度加10 m,渐变段长度80 m。匝道F采用单车道,减速车道采用直接式,长度不小于145 m,渐变段长度90 m。

立交连接线设计:景泰南枢纽立交位于景泰县西林村,为了便于景泰县城车辆上下本项目,且对县城过境车辆进行分流,充分吸引周边交通量,设置立交连接线3.9 km,G338线连接。立交连接线采用设计速度60 km/h,路基宽度22.5 m的一级公路标准。

3.4 立交方案布设情况

初步设计阶段经过现场勘察分析,认为工可立交方案所在位置地形较为开阔,地势较平坦,将景泰南立交改建为枢纽兼出入立交,景泰县城车辆上下本项目高速公路顺捷,但工可立交方案需改造部分匝道,既有匝道利用率低,施工期无法保通,对沿线居民出行影响较大。初设对该段主线优化后,对立交位置及平、纵面进行了适当调整优化,立交位置与工可基本一致。根据现场调查,结合该区地形、地貌、村庄等分布情况,提出该立交的两个布设方案进行同深度比选,另,从主线可能向西延伸的角度,拟定了一个方案进行定性比选:

(1)方案一:三岔T形+利用单喇叭方案(同深度)

由于该立交既要实现本项目与G1816景中高速交通转换,又要兼具景泰县城南出入口功能,而G1816景中高速于2020年11月建成通车,因此,尽可能提高既有立交匝道的利用率同时又能实现预期的立交功能是本此设计的重点及难点所在,设计过程中反复优化立交形式,新建匝道与既有匝道在景中高速侧采用主线侧连续分合流形式进行设计,增设景泰与靖远直行方向匝道满足本项目进出景泰县城需要,直行匝道与既有立交A匝道相接时采用匝道连续分合流方式进行设计,新设分合流鼻端与既有分合流鼻端、景泰南收费站中心间距满足规范相关要求,该方案既有匝道利用率100%,项目建设期间对G1816景中高速的正常运营影响较小。

(2)方案二:三岔T形+改造单喇叭方案(同深度)

该方案立交形式与方案一相似,方案一景中高速主线侧采用匝道连续分合流方式进行设计,车辆易误行,因此方案二对兰州至景泰和营盘水至景泰方向两条匝道进行改造,出口匝道在景中高速主线侧一次分流,后再进行匝道分流;同时将原立交C、D匝道挖除改造后按新匝道线形重新填筑。

(3)方案三:对角象限双环方案(定性)

该方案主要考虑主线远期向西延伸的可能性,按四岔交叉进行设计,立交形式采用对角象限双环式变形苜蓿叶,主线上跨。

3.5 立交方案比选

(1)优缺点比选

①方案一

优点:a该方案既有A喇叭匝道利用率100%;b靖远至景泰方向直行交通量通过匝道分合流,可有效降低车速后进入收费站,行车安全性高;c立交区改造对进出景泰县城方向无影响,车辆可正常通行;d该方案工程规模小,造价低。

缺点:a G1816景中高速侧采用主线连续分流,车辆易误行;b若主线远期向西延伸,则该立交需二次改造,且实施难度极大。

②方案二

优点:G1816景中高速主线侧匝道采用一次分流,车辆通行安全性高;

缺点:a该方案需改造营盘水至景泰、兰州至景泰方向两条匝道,对进入景泰县城方向车辆通行影响较大;b桥梁规模较方案一长313 m,工程造价高。

③方案三

优点:a G1816景中高速主线侧匝道采用一次分流,车辆通行安全性高;b若主线远期向西延伸,则该立交不需二次改造,可完全利用;

缺点:a该方案需将既有立交完全改造,匝道利用率低;b该方案靖远至景泰直行方向直接与既有景泰南匝道收费站相接,且进入收费站前纵坡较大(约为3%),车辆通行安全性较差;c工程规模大,造价高。

(2)工程规模比选

景泰南枢纽立交两个方案工程规模比较见表7。

综合考虑交通量、既有设施利用率、当地居民出行便利性等因素,为提高既有公路设施利用率,降低对景中高速正常运营的影响,加之远期主线向西延伸可能性较小,设计中推荐采用三岔T形+A喇叭组合型立交方案。

4 结 语

通过以上比选论证,新建高速公路与既有高速公路在出入口立交处相接时,采用三岔T形+利用单喇叭方案,既有公路设施利用率达100%,工程投资相比其他改造方案至少节省约4 000万元左右,既能减少拆除重建既有设施带来的社会影响,又能发挥最佳投资效益,同时又具枢纽立交兼出入口立交的转换功能。