城市道路與公路立體交叉
——臨汾南樞紐方案比選

史天亮，潘文霞

（1.山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012；2.太原建工集團(tuán)，山西 太原 030006）

1 概述

臨汾歷史悠久，是華夏民族的重要發(fā)祥地之一和黃河文明的搖籃，又因上古帝堯曾建都于此，有“華夏第一都”之稱。《臨汾市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》明確提出“建設(shè)汾河百公里新型工業(yè)城鎮(zhèn)走廊的戰(zhàn)略目標(biāo)。要用最短時間、最快速度、最高標(biāo)準(zhǔn)，將該區(qū)域建成中西部地區(qū)交通最快捷、經(jīng)濟(jì)最繁榮、社會最和諧、生態(tài)最優(yōu)美的先行先試、四化一體示范走廊。必需首先構(gòu)筑一個四通八達(dá)、暢通無阻的交通環(huán)境，才能使本地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速增長。濱河?xùn)|路南延的建設(shè)項目就是在這樣的環(huán)境中提出，而該項目在K5+720處與臨汾西南環(huán)路（一級公路）形成交叉。根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》JTG D20—2006[1]，第 11章 11.1.2之規(guī)定：“ 一級公路與通往縣級以上城市、重要的政治或經(jīng)濟(jì)中心的主要公路相交處應(yīng)設(shè)置立體交叉”；并根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》CJJ 152—2010[2],第3章3.1.5之規(guī)定：“快速路與一級路交叉推薦采用樞紐立交”擬定本項目濱河?xùn)|路南延與西南環(huán)路交叉處采用樞紐立交方案。

2 地理條件

2.1 地形、地質(zhì)

擬建道路工程場地位于汾河?xùn)|岸（近汾河灘部位），地貌上屬于汾河一級階地。濱河路南延主線K4+500—K6+800處二級階地的前緣，地勢起伏較大，高差變化大。據(jù)調(diào)查：臨汾西南環(huán)北側(cè)曾為臨汾市染料廠化工廢渣填埋坑，呈南北向分布，東西寬約為20～30 m，分布于全路段。

2.2 水文

路段內(nèi)穩(wěn)定地下水埋深：2.1～6.8 m，標(biāo)高：416.6～425.3 m，屬于潛水，由汾河側(cè)向涇流補(bǔ)給，水位隨季節(jié)變化較大，一般年變幅約在±1.0 m。

依據(jù)鄰近工程水質(zhì)分析結(jié)果及已有建筑經(jīng)驗，該路段內(nèi)地下水與路基土對建筑材料無腐蝕性。

2.3 氣候

本項目位于堯都區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，春季少雨多風(fēng)，夏季炎熱且雨量集中，秋季天氣爽氣宜人。主要?dú)夂騾?shù)為：年平均氣溫12.2℃，極端最高氣溫41.9℃，極端最低氣溫-25.6℃，年平均降雨量440.6 mm，積雪最大深度25 cm，土壤最大凍結(jié)深度 62 cm，年平均風(fēng)速1.9 m/s，累計日照時數(shù)為2 416 h，年平均無霜期195 d。

3 立交方案布設(shè)原則

選擇合理的立交位置。結(jié)合樞紐立交服務(wù)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀、地方政府總體規(guī)劃、周邊路網(wǎng)布局特點、交通量預(yù)測結(jié)果及用地情況，合理確定樞紐位置，以利于臨汾經(jīng)濟(jì)近期發(fā)展，同時，也應(yīng)為該地區(qū)的長遠(yuǎn)規(guī)劃和發(fā)展留下足夠的空間；盡量控制工程規(guī)模，減少立交用地面積[3]。在滿足安全、舒適、環(huán)保及景觀設(shè)計的同時，應(yīng)盡可能減少工程規(guī)模，減少侵占土地面積特別是耕地面積，以控制工程投資，緩解公路工程建設(shè)與沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的沖突，保護(hù)沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)要素及社會經(jīng)濟(jì)利益。

4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本項目為主線濱河?xùn)|路南延，城市快速路，設(shè)計速度為60 km/h，道路紅線寬度60 m，采用雙向八車道，車道寬度為3.75 m，中央分隔帶寬為4 m，機(jī)動車與人非隔離帶寬為2 m，人非車道寬9 m，樞紐范圍內(nèi)圓曲線最小半徑1 000 m，最大縱坡2.0%，滿足樞紐設(shè)計平縱要求[2]。

被交路西南環(huán)公路為一級公路，設(shè)計速度為80 km/h，路基寬度34 m，采用雙向六車道，車道寬度為3.75 m，中央分隔帶寬為4 m，左側(cè)路緣帶寬0.5 m，右側(cè)硬路肩寬為2.5 m，土路肩寬0.75 m，樞紐范圍內(nèi)路線為直線，最大縱坡2.05%，滿足樞紐設(shè)計平縱要求[1]。

本項目為城市快速路和一級公路相交，方案只考慮交叉公路機(jī)動車之間的交通轉(zhuǎn)換，人非系統(tǒng)在濱河?xùn)|路南延主線設(shè)計中統(tǒng)一考慮。《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152—2010）[2]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2006）[1]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高，設(shè)計時采用較高標(biāo)準(zhǔn)的《公路路線設(shè)計規(guī)范》(詳見表 1)。

表1 《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》與《公路路線設(shè)計規(guī)范》主要指標(biāo)比較表

5 方案比選

5.1 樞紐位置

本項目樞紐主線分別位于濱河?xùn)|路南延K4+570—K6+900段及臨汾西南環(huán) K0+800—K1+850段范圍內(nèi)。

5.2 限制條件

主要制約因素為現(xiàn)狀地物，主要有以下幾點：

a）濱河?xùn)|路南延下穿現(xiàn)有西南環(huán)汾河大橋，樞紐形式布置受限。

b）濱河?xùn)|路南延西側(cè)距離汾河較近，并且緊鄰汾河堤壩。

c）正建張臺鐵路中心距離西南環(huán)公路中心較近，只有111 m，布設(shè)樞紐形式受制約。

d）大型拆遷的制約，如揚(yáng)水站、煤廠、化工垃圾場、磚廠等(擬建樞紐位置如圖1)。

圖1 擬建樞紐位置圖

5.3 方案論述

根據(jù)規(guī)范要求及交通流量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有道路、在建道路、規(guī)劃道路、地形、地物及規(guī)劃條件進(jìn)行立交總體布置，實現(xiàn)交通流的快速化和暢通化，提出臨汾南樞紐立交方案如下。

5.3.1 方案一（雙喇叭）

方案一擬在東北象限設(shè)計采用雙喇叭復(fù)合型樞紐式立體交叉方案，線位分別位于濱河?xùn)|路南延K4+500—K5+400范圍設(shè)A型單喇叭互通，匝道上跨主線；西南環(huán)K1+020—K1+850范圍設(shè)A型單喇叭互通，匝道下穿現(xiàn)有西南環(huán)公路后與濱河?xùn)|路南延互通匝道相接，構(gòu)成雙喇叭復(fù)合型樞紐（雙喇叭復(fù)合型樞紐方案如圖2）。

圖2 雙喇叭復(fù)合型樞紐方案

5.3.1.1 優(yōu)點

a）對濱河?xùn)|路主線影響少，全長0.830 km。

b）樞紐路基邊線距離鐵路31 m，對鐵路影響小。

c）無需加寬現(xiàn)有汾河大橋。

d）樞紐對揚(yáng)水站、化工垃圾場、煤廠影響較小。

5.3.1.2 缺點

a）匝道上跨濱河?xùn)|路及下穿西南環(huán)公路，需新建2座跨線橋。

b）匝道穿廢棄磚廠需要拆遷。

c）匝道下穿現(xiàn)有西南環(huán)公路，施工時對通行有一定影響，應(yīng)加強(qiáng)相應(yīng)的安全措施。

d）為避免對鐵路及汾河堤壩有較大影響，內(nèi)環(huán)半徑采用了R=30 m較低的線形指標(biāo)。

5.3.2 方案二（變異雙喇叭）

方案二擬在東南象限設(shè)計采用變異雙喇叭復(fù)合樞紐式立體交叉方案，線位分別位于濱河?xùn)|路南延K5+880—K6+870范圍設(shè)B型單喇叭互通，匝道上跨主線；西南環(huán)K0+850—K1+830范圍設(shè)變異A型單喇叭互通，減速車道H匝道為避免加寬現(xiàn)有汾河特大橋，H匝道回旋繞行并2次下穿現(xiàn)有西南環(huán)公路后與濱河?xùn)|路南延互通匝道相接，組合成變異雙喇叭復(fù)合型樞紐（變異雙喇叭復(fù)合型樞紐方案如圖3）。

圖3 變異雙喇叭復(fù)合型樞紐方案

5.3.2.1 優(yōu)點

a）平、縱指標(biāo)高環(huán)形匝道最小半徑為R=45 m。

b）無需加寬現(xiàn)有汾河特大橋。

c）對揚(yáng)水站無影響，對化工垃圾場影響小。

5.3.2.2 缺點

a）總體造價較高，需新建3座跨線橋。

b）需拆遷煤廠、磚廠及部分住宅。

c）匝道路基邊線距離鐵路橋墩較近，施工時做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

d）H匝道2次下穿正運(yùn)營西南環(huán)公路，施工時通行有一定影響。

5.3.3 方案三（雙燈泡+半苜蓿葉）

方案三擬在濱河?xùn)|路南延?xùn)|側(cè)設(shè)計采用雙燈泡樞紐方案，線位分別位于濱河?xùn)|路南延K4+450—K6+790范圍設(shè)雙燈泡互通，方案影響主線2.34 km，按規(guī)范要求設(shè)分隔式集散車道A匝道將出入口串聯(lián)；西南環(huán)K1+000—K1+680范圍設(shè)半苜蓿葉互通，匝道與濱河?xùn)|路南延互通集散車道A相接，組合成雙燈泡+半苜蓿葉復(fù)合型樞紐（雙燈泡+半苜蓿葉復(fù)合樞紐方案如圖4）。

5.3.3.1 優(yōu)點

a）無需加寬現(xiàn)有汾河大橋。

b）匝道無需占壓河道展線。

圖4 雙燈泡+半苜蓿葉復(fù)合樞紐方案

5.3.3.2 缺點

a）匝道長度最長，新建3座跨線橋長度最長，土石方、路面工程量等最大，造價最高。

b）本方案交織段較多，行車容易造成誤行。

c）匝道距離鐵路較近，最近僅為12 m，對鐵路影響較大。

d）拆遷工程量較大，如拆遷煤廠、揚(yáng)水站、化工垃圾場、磚廠等。

6 方案的確定

根據(jù)終點處地形、地貌、已建西南環(huán)公路的平縱線形、交叉角度、設(shè)計標(biāo)高、既有構(gòu)造物、跨線橋布設(shè)等因素，對上述提出的3個樞紐方案進(jìn)行了比較，因方案一（雙喇叭復(fù)合型樞紐方案）工程規(guī)模小，拆遷影響小，造價低等優(yōu)點，擬推薦方案一。

7 結(jié)語

通過對樞紐方案比選,使我們認(rèn)識到樞紐立交在方案選型定位過程中,把各種不同位置的方案進(jìn)行優(yōu)化比選，不厭其煩地多做方案設(shè)計,確定最優(yōu)化的設(shè)計方案，只有這樣才能真正做到“不破壞是最大的保護(hù)”的設(shè)計理念[4]。