既有T型枢纽互通立交改造方案设计研究

王刘振,赵 伦,王史记

(广西交通设计集团有限公司,广西 南宁 530029)

0 引言

近年来,随着我国经济的持续快速发展,高速公路骨架网已基本形成,但由于交通量的迅速增长及区域路网结构的不断变化,部分路段已不能满足交通需求[1],因此加密线和联络线的补充正逐渐成为当前高速公路建设的重点之一。由于建设时序不一致,先期建设的互通立交未对路网加密、扩容所需条件进行预留,对既有枢纽互通进行改造是加密线和联络线建设所必须要面临的难点之一[2],其中把既有T型枢纽改造成十字型枢纽,用以进行既有高速公路的衔接和延伸是既有枢纽互通改造的一种常见情况。

特别是对于山区高速公路,地形地质条件复杂,土地资源受限,在枢纽互通建设时已充分考虑了地形地质条件和土地资源,互通布设紧凑,因此对既有枢纽互通进行改造必将面临众多的限制条件。在互通方案研究时,除了需要综合考虑路网规划、转换交通量、地形地质和拆迁等控制因素外,还要结合既有枢纽互通的现状选择合适的互通型式,并处理好施工期间既有枢纽互通的交通组织,以确保枢纽互通改造方案的合理性和可实施性[3-4]。

本文通过实际工程案例,对既有T型枢纽互通改造所需注意的问题进行分析,可为未来类似枢纽互通的改造提供参考。

1 工程概况

本项目是《广西高速公路网规划(2018—2030年)》中“联25线”的一段,是G78汕昆高速公路(宜柳高速公路)的加密线。项目起点位于汕昆高速公路上既有全村枢纽互通,全村枢纽互通是汕头至昆明高速公路和河池至融水高速公路相交而成的T型枢纽互通,新建高速公路在全村枢纽互通位置接上汕昆高速公路,需要将全村枢纽互通由T型改造为十字型,以满足交通转换的需求。

2 建设条件

既有全村枢纽互通建设时,未预留改造成十字型枢纽的建设条件,互通布设紧凑,互通改造场地有限。随着汕昆高速公路交通量的逐年增加和路网功能的变化,既有全村枢纽互通改造过程中,同时需要预留汕昆高速公路“四改八”的建设条件。全村枢纽互通改造设计方案的控制因素较多,主要影响因素有:(1)既有全村枢纽互通匝道;(2)既有汕昆高速公路平纵横指标;(3)既有融河高速公路;(4)既有全村枢纽互通立交D匝道右侧高边坡;(5)500 kV超高压线走廊带;(6)输油管道;(7)基本农田;(8)黔桂铁路。

3 交通量分析

根据交通量预测结果,2044年全村枢纽互通预测交通量转换出入总数为30 927辆/d,其中柳州往返河池方向为最大交通流方向,交通量为23 355辆/d,占互通总出入流量的75.52%;柳州往返融水方向交通量为5 783辆/d,占互通总出入流量的18.70%;柳州往返宜州方向交通量为1 784辆/d,占互通总出入流量的5.78%。互通各转向交通量主次分明,差异明显,交通量预测如图1所示。

图1 2044年全村互通转向交通量预测结果示意图(辆/d)

4 设计思路和方案比选

4.1 互通型式方案比选

全村枢纽互通为在既有T型枢纽的基础上改造而成的异型十字型枢纽互通,进行汕昆高速公路、融水高速公路、河池(宜州)西过境线3条高速公路的交通转换。由于全村枢纽布设受现状T型枢纽互通、融水高速公路和地形等方面的限制,考虑到柳州—河池方向为主要交通流,融水—柳州方向为次要交通流,故将融水—柳州方向的交通采用匝道连接。

若将融水—柳州方向交通采用主线贯通,方案如图2所示,图中实线为融水—柳州方向主线贯通方案;虚线为融水—柳州方向匝道连接方案,其中A、B、C、D四条匝道为已建匝道,E、F、G、H、I、J六条匝道为新建匝道。从以下几个方面对比分析。

图2 全村枢纽融水—柳州方向主线贯通方案平面图

4.1.1 线形指标

主线贯通方案可保障融水—柳州方向的交通顺畅,主线线形指标高;匝道连接方案,融水—柳州方向车辆从C匝道右侧分流,需绕行580 m。从线形指标来看,主线贯通方案融水—柳州方向的线形指标更高,车辆行驶无绕行,更加顺畅。

4.1.2 建设规模

主线贯通方案需对现状融水高速公路改建约2.5 km,拆除既有A、B、C、D 四条匝道,新建八条匝道;匝道连接方案仅需对现状全村枢纽局部路基段落进行改造,新建六条匝道。从建设规模来看,主线贯通方案建设规模远大于匝道连接方案。

4.1.3 社会影响

由于融水高速公路刚建成通车不久,若改建融水高速公路2.5 km和拆除现状全村枢纽互通匝道,将造成巨大的工程浪费和不良的社会影响;而匝道连接方案仅改造局部已建路基段落,减少了工程浪费,降低了不良社会影响。从社会影响来看,匝道连接方案更优。

（2）加入双氧水后，COD浓度明显呈10倍浓度增加，其原因可能是双氧水将水体中不可溶有机碳氧化为可溶性有机碳；

4.1.4 涉铁情况

主线贯通方案上跨黔桂铁路,需办理涉铁方案、施工、用地、赔偿等手续,协调部门较多,增加了项目实施的协调难度,延长了项目建设工期。全村枢纽互通是本项目建成通车的主要控制性工程,上跨黔桂铁路桥梁需进行转体施工,增加了项目实施难度;匝道连接方案则避让了黔桂铁路,降低了项目的协调难度和实施难度。从涉铁情况来看,匝道连接方案的可实施性更强。

综合考虑融水—柳州方向的交通量较小,并结合以上4个方面的分析比较,推荐采用融水—柳州方向匝道连接方案。

4.2 匝道方案比选

融水—柳州方向采用匝道连接,在此基础上,综合考虑全村枢纽互通的功能定位、交通量、工程规模、基本农田、实施难度等方面,提出方案一和方案二两个互通方案进行比选,两个方案的差异主要在融水—柳州方向的H匝道,其他匝道相同,比选结果如下。

4.2.1 全村枢纽互通方案一

方案一的布设原则是在满足互通服务功能的前提下,控制互通的规模、减少基本农田的占用、避免与黔桂铁路产生交叉。融水—柳州方向的H匝道从C匝道右侧分流,后汇入J匝道。互通方案如图3所示,图中实线为新建匝道,虚线为已建匝道。

图3 全村枢纽互通方案一平面图

4.2.2 全村枢纽互通方案二

方案二的布设原则是保证融水—柳州方向交通的直行畅通,减少匝道的迂回绕行,共包含H匝道、G匝道共两条匝道,其中G匝道圆曲线最小半径为150 m,匝道指标可满足60 km/h的通行需求,故G匝道仍与方案一保持一致,仅对H匝道进行进行调整。融水—柳州方向的H匝道从融水高速公路右侧分流,后汇入E匝道,其他匝道与方案一相同。互通方案如图4所示,图中实线为新建匝道,虚线为已建匝道。

图4 全村枢纽互通方案二平面图

4.2.3 互通方案比选

4.2.3.1 线形指标对比

从表1线形指标来看,方案二的H匝道线形指标相对较高,但从立面来看,方案一为三层互通式立交,方案二为四层互通式立交,方案二互通层数较多,桥梁布设更为复杂,实施难度更高,且方案二比方案一的匝道长度长1 539.556 m。

表1 H匝道指标对比一览表

4.2.3.2 工程规模对比

从表2工程规模来看,方案二比方案一的匝道长度为1 539.556 m,桥梁长度为1 680 m,占地多38.34亩,其中20.86亩为基本农田,造价多9 680万元。从工程规模和占地角度分析,方案一的工程规模更小,更加经济,且占地更少,方案更优。

表2 主要工程规模对比对比一览表

4.2.3.3 用地政策

方案一用地均在用地预审红线范围内,方案二用地则超出用地预审红线,占地规模较大,不符合节约集约用地政策的要求。

4.2.3.4 实施难度

方案二的H匝道在最上层,形成4层枢纽互通式立交、桥梁布设及施工更加困难;方案二的H匝道上跨黔桂铁路,上跨铁路桥梁需要进行转体施工,桥梁施工难度大,技术要求高;H匝道上跨黔桂铁路,需办理涉铁方案、施工、用地、赔偿等手续,影响项目建设推进。

从以上分析可以看出,方案二的工程造价较高,不符合工程经济性要求;方案二占地较多,且多为基本农田,不符合节约集约用地政策要求;方案二的互通型式更为复杂,桥梁布设困难,施工难度大,H匝道上跨黔桂铁路,增加了项目的施工和协调难度,可实施性较差;方案一的H匝道虽比方案二多绕行580 m,但由于融水—柳州方向的交通量较小,方案一能够满足交通运行需求。经综合比选,采用方案一作为推荐方案。

5 结语

从全村枢纽互通改造方案研究及比选过程可知,互通改造方案的设计在路网规划和交通量分析的基础上,综合考虑安全性、经济性、可实施性等多方面因素,着重提升枢纽互通主交通流向的转换效率以最大化实现互通的转换功能,利用既有互通匝道以减小工程规模和降低社会负面影响,降低施工期间对既有高速公路的干扰以保证高速公路正常运营,减少基本农田的占用以节约土地资源,避让铁路以降低施工和协调难度。通过多方面的综合比选,确定合理的互通改造方案。

随着高速公路网加密线和联络线的不断完善,类似全村枢纽互通改造的情况会较为常见,全村枢纽互通的改造实施可为未来类似枢纽互通的改造提供参考。