阜溧高速丹阳至金坛段金坛经开区枢纽方案设计

■李 轲

（苏交科集团股份有限公司，南京 210000）

在工程项目实践中，很多项目受限于政策、规划、控制条件、经济等众多因素，无法将项目一次实施完成，往往采用一次设计分期实施的方法来减少一次性的工程投资规模，或等待重要的控制因素变化、消失后再实施相应工程。 但由于时间较久，原设计中可能存在众多与现状情况不相适应的设计内容需要进行调整，是否仍需采用原方案、如何取舍，便是在这类分期实施的项目中常常会遇到的问题。阜溧高速丹阳至金坛段高速公路中的金坛经开区枢纽便是这样的工程。本文以该高速公路项目终点枢纽的方案比选论证为例，研究讨论该类问题的选择侧重点。

1 概述

阜溧高速丹阳至金坛段高速公路是《江苏省高速公路网规划（2017—2035 年）》中新增的纵向高速公路，是江苏省规划“十五射六纵十横”高速公路网中“纵三”线的重要组成部分，编号S35。该项目向北与镇泰高速公路衔接， 向南与常溧高速公路衔接，沿线串联沪宁高速公路和常合高速公路两大横向高速公路，途径丹阳市、武进区及金坛区，位于扬子江城市群区域（图1）。 项目的建设对于完善区域高速公路网络，构建新的南北运输通道，有效疏解过江交通，改善沿线地区交通出行条件，促进区域经济社会发展具有重要意义。

图1 项目地理位置

项目起自于沪蓉高速公路交叉处的丹阳新区枢纽，北接已建的镇江至丹阳高速公路，向南经丹阳东、珥陵、武进西、金坛东，止于沪武高速公路交叉处的金坛经开区枢纽， 接已建的常州至溧阳高速公路，路线全长约42 km，其中丹阳段路线长度29.8 km、常州段路线长度合计12.2 km（其中武进区路线长度约3.5 km，金坛区路线长度约8.7 km）。本次讨论研究的金坛经开区枢纽为此项目终点，位于江苏省常州市金坛区。 根据《江苏省高速公路规划（2017—2035）》，项目终点与G4211 常合高速相交，与S35常溧高速顺接。目前S35 常溧高速与G4211 常合高速设置有金坛经开区枢纽。 根据与常州市高速公路管理有限公司收集资料及沟通结果，金坛经开区枢纽设计时已按对称双环式枢纽方案一次设计、分期实施考虑，常溧高速公路主线及匝道均预留了远期本项目的接入条件（图2）。 根据原设计，枢纽区常溧高速一期工程主线设计速度为120 km/h，技术标准为28 m 双向四车道高速公路断面，一期、二期工程分界界面位于直线段上，纵断面上位于R=12000 m的凹曲线上。

图2 路线终点位置示意图

2 基本建设条件

2.1 地形、地貌

枢纽所在常州市金坛区地势自西向东倾斜，俗称“二山二水六分田”。 西部为丘陵山区，属宁镇山脉东缘的茅山山脉的一部分，面积约223 km2，最高山峰茅山大茅峰海拔372.5 m。 东部为地势低平的平原，是太湖平原的一部分，面积约752 km2（图3）。

图3 项目区域地形地貌

2.2 气候条件

金坛区属北亚热带季风区，四季分明；雨量充沛，年降水量1063.5 mm；日照充足，日照率46%；年平均气温15.3℃，无霜期228 d；年平均湿度78%。

2.3 水系、水文

金坛区境内有大小河流216 条， 总长512 km。东南部的洮湖（又名长荡湖），境内面积0.82 万hm2，是江苏省十大淡水湖之一。 境内地势平坦，河流密布（图4）。

图4 项目区域水系分布

2.4 南沿江城际铁路

南沿江城际铁路位于经开区枢纽北侧，目前处于施工阶段，铁路设计时已按照全枢纽成果考虑上跨本项目主线及匝道。 采用（32+48+32）m 连续梁预留本项目主线穿越条件，高程上，也采用较高的纵断面跨越，预留本项目跨越常合高速同时下穿铁路的布设条件（图5）。

图5 金坛经开区枢纽周边现状情况

3 枢纽方案

从区域路网形态和项目功能充分发挥的角度看，本项目终点宜与S35 常溧高速顺接。 同时，常溧高速与常合高速的金坛经开区枢纽方案也预留有本项目接入条件，故推荐本项目终点设于金坛经济技术开发区枢纽，向南顺接常溧高速公路，顺接桩号K42+600。

3.1 设计原则

设计原则如下：（1）互通式立交的布局应综合考虑交通、社会、自然等条件，以车流合理分配、保证交通安全、便于运营管理并获得最大的社会经济效益为原则；（2）互通布局应充分适应地方城镇规划，与地方规划相协调；（3）应充分调查周边互通设置情况，合理进行互通布局，满足互通间距设置要求；（4）应根据相交道路等级、服务功能、交通量分布等因素，合理确定互通型式；（5）应结合相交道路的规划情况， 充分考虑被交道远期改造的可能，为改造预留充足空间。

3.2 技术标准

技术标准具体如下。 （1）现状金坛经开区枢纽互通在交通量较大的太仓至芜湖方向布设了一对单向双车道的半定向匝道，设计速度采用60 km/h，平曲线最小半径260 m，路基宽度12 m；芜湖至南京方向的匝道设计速度采用50 km/h， 平曲线最小半径90 m，路基宽度10.5 m；其余方向采用单向单车道的匝道，设计速度采用40 km/h，平曲线最小半径60 m，路基宽度8.5 m。 （2）常溧高速公路为双向四车道技术标准，路基宽度28 m，设计速度120 km/h。常合高速公路为双向六车道技术标准， 路基宽度35 m，设计速度120 km/h。 （3）匝道设计线：单向单车道匝道以行车道中心线为设计线位置；单车道出入口的单向双车道匝道以外侧车道的行车道左边线为设计线位置；对向双车道匝道以中央分隔带中心线作为匝道设计线位置。 （4）匝道纵断面纵坡一般采用小于4%， 特殊困难条件下控制在5%以下。纵向排水纵坡为另行设计时，在设有超高的平曲线上超高与纵坡的合成坡度不得超过8%。 为使路面排水畅通，超高以路面中心为旋转轴时最小合成坡度不应小于0.5%。 （5）变速车道采用直接式和平行式2 种。 金坛经开区枢纽位于主线高速设计速度在120 km/h 段落范围内，单向单车道匝道减速车道采用直接式，长度不小于145 m，渐变段长度不小于100 m，出口渐变率小于1/25；加速车道采用平行式，长度不小于230 m，渐变段不小于90 m。

3.3 转向交通量

根据工可阶段交通量预测结果（图6），金坛经开区枢纽在2046 年总转向交通量为35643 pcu/d，主转向交通流向为溧阳往返常州方向，转向交通量为18739 pcu/d，占总转向交通量的52.6%；次转向交通流向为合肥往返溧阳方向，转向交通量为6874 pcu/d，占总转向交通量的19.3%；其余象限转向交通量相对较小，基本不影响枢纽形式的选择。

图6 2046 年互通转向交通量

3.4 区域控制条件

目前金坛经开区枢纽西南、东南象限两对匝道为一期已经建成匝道，西侧一对匝道出入口为单车道出入口，东侧一对匝道为双车道匝道出入口。 二期工程新修建4 条匝道，北往西匝道并入现状西南象限左转匝道。 结合预测转向交通量结果，对各个匝道的通行能力重新进行核查。 经过计算，现状单车道出口在新建匝道汇入后，入口高峰小时交通量为715 pcu/h，现状单车道出入口能够满足交通量的需求，无需改造。 东侧右转匝道建成后对现状无影响，互通整体方案与预测转向交通量是匹配的。

二期工程枢纽范围内主要控制因素如图7 所示。 （1）常合高速：现状为双向六车道标准、设计速度120 km/h，路基宽度35 m；互通范围内最小平曲线半径R=7000 m， 最小凸曲线半径为35000 m，平纵面指标良好，满足主线上枢纽设置的条件。 （2）常溧高速公路，即常州—溧阳高速公路，又称作“常州—合肥高速公路溧阳支线”， 是江苏省常州市境内高速公路线路，为原江苏省“五纵九横五联”高速公路网规划的一条增补支线，编号苏高速S85；于2011 年全面开工建设，于2015 年9 月全线通车；北起常州市金坛区金坛经济开发区枢纽，南至溧阳市前马枢纽；现状为双向四车道标准、设计速度120 km/h，路基宽度28 m；全长38.4 km。 在枢纽涉及范围内，丹金主线顺接常溧高速，平纵指标良好，满足枢纽设置的条件。 （3）新孟河：新孟河延伸拓浚工程位于太湖流域湖西区，主要作用为改善太湖和湖西地区水环境；提高流域和区域的防洪排涝标准；增强流域和区域水资源配置能力；兼顾地区航运等。 枢纽涉及段落为新开挖的河道，暂无等级、航道规划，两侧30 m 范围内均为清水通道维护区范围。 （4）在建南沿江城际铁路：又称为沪宁沿江高速铁路，是长三角铁路网的重要组成部分，设计时速350 km，新建正线全长278.53 km，全线共设8 座车站。 在枢纽范围内为桥梁形式，并预留了阜溧高速六车道主线及枢纽匝道下穿的条件。 在铁路与高速公路交叉点位处，主跨附近桥跨布置为（32+24+32+48+32+32）m。（5）现状金坛经开区枢纽：为T 型枢纽，二期工程各个匝道衔接端部均已预留。 预留设计中主线纵断面凸曲线半径为R=20000 m，与现行规范中枢纽区凸曲线半径极限值不小于R=23000 m 不符，设计时需对其进行调整优化至不小于23000 m。单向单车道匝道断面宽度为8.5 m，与现行规范中单向单车道匝道宽度为9 m 不符，设计时应考虑在新老断面衔接处设置过渡段。

图7 枢纽范围内主要控制因素

3.5 互通方案

根据预测转向交通量，考虑枢纽原设计方案，结合周边南沿江城际铁路，新孟河清水通道维护区等众多控制因素，该点位拟定了如下两个枢纽方案。

方案一：采用原枢纽设计方案，对二期互通匝道出入口进行归并设计，避免阜溧高速侧主线高速侧连续出口、连续入口对主线直行车流的影响。 衔接的常溧高速无需进行改造。 常合高速由于环圈匝道的接入，环圈匝道变速车道范围涉及了主线新孟河大桥，对原桥梁段需拼宽2 跨（图8）。

图8 金坛经开区枢纽方案一

采用原方案将导致常合高速南侧出现连续出、入口，对主线直行通行存在一定影响，也存在一定的交织。 经核查，目前连续出口、入口间距可满足《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）中第11.5.5条[1]关于主线连续出入口间距的要求，该段落内同时进行了交织区的服务水平验算，可以满足交织区服务水平的要求。因此，该方案优点是对原枢纽改造较小，对常栗高速公路基本无影响；缺点是主线侧存在连续出入口，需要对常合高速既有主线桥拼宽2 跨。

方案二：在方案一的基础上，考虑常合高速主线南侧连续出入口对主线直行车流干扰较大。 从提高枢纽服务水平出发，对原设计进行优化调整，对常合高速影响较大的连续入口进行归并。 将入口匝道调整为半定向匝道，并入现状南往东右转匝道（图9）。 一方面减小了连续出口对主线的干扰，同时消除了原设计双环圈车流的交织问题，但受限于枢纽一期工程匝道，调整后的枢纽整体工程规模大。 因此，该方案优点是对原枢纽改造改造较小，归并了主线侧连续出入口，消除了交织段，避免了常合高速既有桥梁的拼宽；缺点是新增用地规模大，桥梁规模大，工程规模较方案一较大。

图9 金坛经开区枢纽方案二

从转向交通量上看，考虑东北、西北象限转向交通量较小，方案一采用原设计方案的双环圈匝道可以满足转向交通量的需求，方案二采用平面指标更优的半定向匝道， 也可满足转向交通量的需求。因此， 两方案均可满足该点位枢纽的服务功能要求；从工程规模上来看，方案一采用原设计方案整体用地规模比方案二小3.31 hm2， 苏南地区土地资源珍贵，征地费用高，总概算方案一比方案二少了约5000 万元，方案一整体经济性更优。 采用方案一也可更好地衔接既有一期工程。经过综合比选（表1），最终推荐采用原设计、与原枢纽衔接好、占地规模小、工程规模小的方案一。

表1 金坛经开区枢纽方案比较分析

4 结语

枢纽型互通选址、选型应根据周边控制因素综合考虑。 对于预留设计，分期实施的工程，特别是修建较早的项目，可结合现行规范、做法进行优化设计，也可采用原设计方案；不能一味地采用原设计，当时的设计受当时的规范条文、设计思维、交通预测的准确性、设计习惯等众多因素的影响，仅在当时的环境下是合适的。 在二期工程时需综合考虑枢纽的舒适性、交通量的适应性、整体工程规模的经济性，进行综合比选。 当发现原设计方案经过适当优化后可以实现枢纽的服务功能，其枢纽工程规模也具备一定的优势，那么采用原枢纽方案既是对原设计的认可，也是在优化过程中体现二期设计时的思考。 本文结合工程案例，对平原区已建枢纽的二期方案比选进行探讨，可为今后类似项目研究提供参考。