汕頭市海灣隧道地下互通立交選型研究

王洪剛，徐瑩暉

（1.中鐵隧道勘測設(shè)計(jì)院有限公司 天津市300133；2.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣州市 510000）

汕頭市海灣隧道地下互通立交選型研究

王洪剛1，徐瑩暉2

（1.中鐵隧道勘測設(shè)計(jì)院有限公司 天津市300133；2.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣州市 510000）

以廣東省汕頭市海灣隧道中山東路地下互通立交為例，對地下互通立交匝道選型進(jìn)行研究，提出幾種不同的設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)籌考慮不同方案的功能特點(diǎn)、占地面積、環(huán)境影響、交通安全、工程經(jīng)濟(jì)等因素，對立交的形式進(jìn)行多方案比選，確定合理的立交設(shè)計(jì)方案，為今后水下隧道地下互通立交設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

地下互通立交；立交選型；方案設(shè)計(jì)；功能特點(diǎn)；工程經(jīng)濟(jì)

1　引言

汕頭市海灣隧道工程是一項(xiàng)規(guī)模宏大的跨海工程，跨越汕頭內(nèi)海灣，海域長約3.5km，是《汕頭市城市總體規(guī)劃》［1］中確定的四條跨海通道之一，是《汕頭市干線公路網(wǎng)》規(guī)劃縱線之一，也是國道G324汕頭市區(qū)段的復(fù)線，位于已建的海灣大橋和礐石大橋之間，上下游相距約8km。

海灣隧道為雙向六車道大直徑盾構(gòu)海底隧道，起點(diǎn)位于龍湖區(qū)天山南路與金砂東路平交口，終點(diǎn)位于虎頭山腳，與規(guī)劃的安海路相接，線路全長6.68km，設(shè)特長隧道1座（5.3km），互通立交2處，管控中心1處，收費(fèi)站1處，風(fēng)塔2座。

北岸中山東路地下互通立交位于華僑公園與長平東路之間，是連接海灣隧道與中山東路、長平東路的地下連接線。距離北岸項(xiàng)目起點(diǎn)約1.1km，距汕頭灣約0.8km。

該項(xiàng)目的地理位置見圖1。

2　互通式立交設(shè)計(jì)原則

互通立交設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮路網(wǎng)情況、交叉道路、交通量、交通組成、收費(fèi)制式、地形、地物、地質(zhì)、環(huán)境條件、是否預(yù)留等各種因素。本項(xiàng)目互通立交設(shè)計(jì)主要依據(jù)以下設(shè)計(jì)原則［2］：

（1）根據(jù)沿線互通立交布置情況，結(jié)合路網(wǎng)現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃以及片區(qū)發(fā)展規(guī)劃，選擇合適的被交叉道路，合理確定各互通立交的轉(zhuǎn)向交通流及立交型式，滿足各交通流轉(zhuǎn)向的交通功能需求，統(tǒng)一考慮區(qū)間的交通組織與轉(zhuǎn)換；

（2）立交布線與現(xiàn)場地形、地物相協(xié)調(diào)，盡量減少高挖高填、少占土地、少拆遷民房及電力、電訊等設(shè)施；

（3）注重立交造型，線形流暢，立交幾何布線力求簡單，盡量避免匝道間的過多纏繞，交通流向清晰，力求造型美觀、大方；

（4）根據(jù)遠(yuǎn)景年預(yù)測交通量、被交道路等級確定合理的互通立交類型、匝道設(shè)計(jì)速度、匝道車道數(shù)及互通立交設(shè)計(jì)所需的一些相關(guān)參數(shù)；

（5）在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理選取設(shè)計(jì)指標(biāo)，從而達(dá)到盡量降低造價(jià)的目的；

（6）在滿足立交交通功能需求的前提下，通過方案比選盡量采用工程造價(jià)低、實(shí)施難度小、利于可持續(xù)發(fā)展的方案。

3　設(shè)計(jì)條件

3.1交通流量分析

中山東路互通立交主要實(shí)現(xiàn)海灣隧道與中山東路的交通轉(zhuǎn)換，隧道主線連接天山南路，通過各匝道設(shè)置實(shí)現(xiàn)與中山東路的聯(lián)系。根據(jù)海灣隧道交通專項(xiàng)規(guī)劃成果，中山東路地下互通立交建成20年后的交通量預(yù)測結(jié)果見圖2。根據(jù)交通流特點(diǎn)，進(jìn)出匝道均可設(shè)置為單車道。

3.2地形、地質(zhì)條件分析

海灣隧道工程地跨汕頭市區(qū)、汕頭港灣和南岸濠江區(qū)，從地貌特征分析，項(xiàng)目跨越三個(gè)不同的地貌單元，南部為丘陵區(qū)，基巖埋藏淺，地形高低起伏，建筑物少。北部為濱海三角洲平原區(qū)，基巖埋深大，地勢低平，為居民區(qū)，其間高樓林立，巷道縱橫。中部為海區(qū)，其中汕頭國際集裝箱碼頭占據(jù)部分地域。航道區(qū)水運(yùn)交通發(fā)達(dá)，為出入榕江水系的黃金水道，水深3～13.5m。

中山東路地下互通立交地處濱海三角洲沖積海積平原區(qū)（Ⅰ區(qū)），絕對標(biāo)高2～4m，相對高度1～2m。松散層由人工填土、海相沉積、海陸交互相沉積的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、細(xì)～粗砂、礫砂組成。淤泥、淤泥質(zhì)土為軟土層，具高壓縮性、低承載力特點(diǎn)；細(xì)～粗砂、礫砂層厚，含水量豐富，水頭高，易發(fā)生突涌水。地勢均較平坦，水系發(fā)育，河流總體呈北西-南東走向，流向出海口。

隧道北岸地質(zhì)縱斷面如圖3所示。

4　互通立交設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分析

本立交主線（海灣隧道）為一級公路，被交路（中山東路）為城市主干路，而鑒于本立交位置位于城市中心區(qū)，故本立交的匝道與主線分合流段采用公路標(biāo)準(zhǔn)，與主線分離后采用市政標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）匝道設(shè)計(jì)速度

本立交主線和被交路的設(shè)計(jì)速度均為60km/h，故立交匝道的設(shè)計(jì)速度采用30～40km/h（注：其中內(nèi)環(huán)匝道的設(shè)計(jì)速度采用30km/h；其余匝道的設(shè)計(jì)速度采用40km/h）。

（2）匝道斷面型式

根據(jù)交流量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況（隧道內(nèi)禁止超車），匝道斷面選用單車道斷面，如圖4所示。

（3）匝道設(shè)計(jì)線位置

單車道匝道設(shè)計(jì)線為行車道中心線。

（4）變速車道、漸變段設(shè)置

變速車道、漸變段采用形式及長度設(shè)置主要由主線、被交道路設(shè)計(jì)速度和匝道斷面型式確定。加、減速車道長度、輔助車道長度、以及漸變段長度不應(yīng)小于表1所列數(shù)值。為保證行車安全，均采用平行式。

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果和交通部頒發(fā)的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）［3］、《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2006）［4］、《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ 152-2010）［5］的規(guī)定，結(jié)合本項(xiàng)目所處位置的特點(diǎn)和立交功能，確定中山東路地下立交采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［6］見表2。

表1　變速車道長度及有關(guān)參數(shù)

表2　中山東路立交采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

5　立交方案及優(yōu)缺點(diǎn)分析

綜合考慮本立交的交通流特性、立交應(yīng)滿足的交通功能、地形地物的限制等因素，在初步設(shè)計(jì)階段對中山東路互通立交共提出了5個(gè)方案，其中方案一和方案二為同深度比較方案，方案三、方案四及方案五為定性分析方案。

5.1方案一（圖5）

北岸立交采用多級分流理念布設(shè)匝道，于中山東路設(shè)置一進(jìn)一出匝道，于中山東路與長平東路之間的天山南路設(shè)一進(jìn)一出平行匝道，于長平東路北側(cè)設(shè)置隧道主線敞開段，通過多匝道的設(shè)置以疏解北岸交通。匝道設(shè)計(jì)速度均為40km/h，最小曲線半徑為75m。敞開段匝道縱坡為6%，暗埋段最大縱坡為2.0%。

（1）優(yōu)點(diǎn)

①多級分流，交通組織簡單、方便；

②充分利用可用空間，無房屋拆遷；

③占地面積小；

④造價(jià)較低。

（2）缺點(diǎn)

①中山東路北側(cè)的隧道敞開段需永久占用龍湖溝約14m，且此段敞開段對景觀有影響；

②中山東路與隧道的左轉(zhuǎn)聯(lián)系不順暢，需通過地面掉頭實(shí)現(xiàn)。

5.2方案二（圖6）

在方案一基礎(chǔ)上增加橋梁回頭匝道，實(shí)現(xiàn)變異型中山東路互通立交方案。中山東路右進(jìn)右出匝道以及出口C匝道與方案一類似，不同之處在于天山南路進(jìn)口D匝道出地面后以橋梁形式上跨龍湖溝，采用回頭匝道形式接入天山南路，而后與中山東路相連。其中將中山東路與長平東路間的天山南路改為由南向北的單行道，以解決C匝道與天山南路的對向交通問題。本方案A、B、C匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h，D匝道設(shè)計(jì)速度為30km/h。隧道最小半徑72m，最大縱坡敞開段6%、暗埋段4%；橋梁最小半徑50m，最大縱坡5%。

（1）優(yōu)點(diǎn)

①變異型互通立交，將地下匝道改為地上匝道，安全性提高；

②充分利用可用空間，無房屋拆遷。

（2）缺點(diǎn)

①中山東路北側(cè)的隧道敞開段需永久占用龍湖溝約14m，且此段敞開段對景觀有影響；

②無法實(shí)現(xiàn)多級分流；

③主線洞口位于大跨段，且為匝道分合流位置，存在安全隱患；

④橋梁段對景觀有影響；

⑤中山東路與長平東路間的天山南路需改為由南向北的單行道，對現(xiàn)狀交通有影響。

5.3方案三（圖7）

本方案A、B匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h，C、D匝道設(shè)計(jì)速度為30km/h。A、B匝道為正常右進(jìn)右出匝道；進(jìn)口C匝道下穿隧道主線而后并入主線；出口D匝道出地面后，通過地面道路掉頭沿龍湖溝東側(cè)道路南行，而后轉(zhuǎn)入中山東路。A匝道曲線半徑為70m；B匝道曲線半徑為160m；C匝道曲線半徑為80m、55m；D匝道為平行匝道，接地后地面道路曲線半徑為30m。敞開段匝道縱坡為6%，暗埋段最大縱坡為4.2%。

（1）優(yōu)點(diǎn)

①右進(jìn)右出方式實(shí)現(xiàn)全互通，交通組織簡單方便；

②充分利用了有效綠地空間，無房屋拆遷；

③對周邊環(huán)境影響小。

（2）缺點(diǎn)

①中山東路左轉(zhuǎn)進(jìn)隧道的匝道為地下小半徑，存在安全隱患；

②地面回頭道路需架設(shè)一段橋梁于龍湖溝頂，約100m長、15m寬。

由于此方案存在地下小半徑回頭匝道，因此僅作為定性比選方案。

5.4方案四（圖8）

中山東路采用雙Y型互通立交，進(jìn)出匝道洞門均位于中山東路。

（1）優(yōu)點(diǎn)

①匝道線性指標(biāo)較高，右進(jìn)、右出方式實(shí)現(xiàn)全方位互通；

②無需改變天山南路，對現(xiàn)狀交通影響小；

③無拆遷，對周圍環(huán)境影響小。

（2）缺點(diǎn)

①出口匝道侵入汕頭國際集裝箱碼頭西北角，侵入最大距離約34m；

②兩個(gè)進(jìn)口匝道合流為一處再并入主線，合流段存在一定的安全隱患。

由于此方案出口匝道均需下穿碼頭，需與碼頭協(xié)調(diào)，而碼頭協(xié)調(diào)難度極大，若無法協(xié)調(diào)，考慮預(yù)留，則無出口匝道，因此，此方案僅作為定性比選方案。

5.5方案五（圖9）

為減小對集裝箱碼頭的影響，利用龍湖溝及其東側(cè)的綠地設(shè)置全互通立交，進(jìn)出匝道洞門均設(shè)置在天山南路。

（1）優(yōu)點(diǎn)

①中山東路無需改造；

②對汕頭國際集裝箱碼頭影響相對較小。

（2）缺點(diǎn)

①出口匝道侵入汕頭國際集裝箱碼頭西北角，侵入最大距離約16m；

②中山東路進(jìn)出隧道均需要通過天山南路回旋掉頭實(shí)現(xiàn)，交通不便；

③碧霞南街東西向交通阻斷，需繞行；

④地下回頭曲線舒適度和安全性較差。

由于此方案進(jìn)出口匝道均為地下回頭曲線，行車安全性和舒適性較差，且中山東路車流均需轉(zhuǎn)入天山南路才可進(jìn)出隧道，因此，此方案僅作為定性比選方案。

6　立交方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

對本立交方案一、二進(jìn)行同深度技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案三、四、五僅作為定性比選方案，不再贅述。中山東路地下互通立交技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表3。

表3　立交方案同深度技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

兩方案皆充分利用綠地空間，設(shè)置互通立交形式。方案二無法實(shí)現(xiàn)多級分流，通過橋隧相接實(shí)現(xiàn)中山東路全互通，而此方案主線洞口位于大跨段，且為匝道分合流位置，存在安全隱患，因此不予推薦。綜合考慮交通服務(wù)功能、安全性、造價(jià)等因素，推薦方案一。

7　結(jié)語

本文通過對廣東省汕頭市海灣隧道工程中的北岸中山東路地下互通立交選型進(jìn)行研究，總結(jié)了立交選型所需要考慮的必要因素，即按照“安全、環(huán)保、舒適、以人為本”的設(shè)計(jì)理念，統(tǒng)籌考慮功能要求、行車安全、工程經(jīng)濟(jì)、占地面積、實(shí)施難度等影響因素，給出推薦方案。

［1］ 汕頭市人民政府.汕頭市城市總體規(guī)劃（2002-2020）［R］，2014.

［2］ 徐家鈺，程家駒.道路工程［M］.2版.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2014.

［3］ 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG B01-2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2014.

［4］ 中華人民共和國交通部.JTG D20-2006公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［5］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 152-2010城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［6］ 中華人民共和國交通部.JTG D70-2004公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

Research on Type Selection of Underground Interchange in Shantou Bay Tunnel

WANG Hong-gang1，XU Ying-hui2
（1.China Railway Tunnel Survey&Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300133，China；2.Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou 510000）

Based on the Zhongshan East underground interchange in Shantou Bay tunnel in Guangdong Province，the article takes a research about selection of underground interchange，then proposing several different designs with a comprehensive considering on features，area，environment influences，traffic safety and engineering economic factors etc.The reasonable scheme is finally determined after a multiple plans selection of interchange types.This paper may provide a theoretical basis for the future design of underground interchange in underwater tunnel.

Underground interchange；Interchange selection；Plan design；Features；Engineering economy

U452.2

B

1673-6052（2016）03-0133-06

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.039