太原東環高速公路牛駝寨互通立交方案研究

游曉英

（山西省交通科學研究院，山西 太原030006）

近年來，隨著山西省整體經濟的迅速發展，太原市城市化戰略的不斷實施及社會經濟的發展步伐加快，太原繞城高速公路上交通量增長迅速，根據調查，作為太原市主城區交通量出行高速公路的主要出入口，近年來太原繞城高速東環段上丈子頭互通、楊家峪互通、松莊互通和長風互通交通量呈現出逐年穩步增長的態勢，導致各互通的服務水平及等級不斷下降，已經不能滿足現階段乘客的出行需求。

圖1 項目地理位置圖

擬建太原東環高速公路牛駝寨互通立交地處太原市東環高速公路楊家峪互通立交和丈子頭互通立交中間，牛駝寨烈士陵園西側，該互通的修建將對實現太原市北中環、太行路（東中環）與太原市東環高速公路交通流的快速轉換，緩解太原東環高速公路上其他互通出入口的交通壓力，對進一步完善太原市周邊路網具有重要意義。

1 工程自然條件

1.1 地形地貌

擬建牛駝寨互通立交位于太原市杏花嶺區，地處太原盆地的東北端，項目區域內海拔最高942.2 m，最低842.7 m。東部丘陵較多，屬太行山支脈系舟山延續，山勢緩和，基本屬于黃土丘陵，山坡和山間谷地被黃土層覆蓋，構成黃土溝谷、洪積盆地、沖積扇等多種地貌特征。

太原盆地為一典型的新生代斷陷盆地，東有太谷大斷裂，西有交城大斷層，均屬北東走向的高角度正斷層，它控制著盆地的形成與發展，地貌屬于較為標準的山間黃土臺丘地貌。

1.2 水文

勘測區位于東山山前地帶，海拔比市內高出約100 m，地勢由東向西傾斜，地下水埋藏較深，地表下100 m以上地下水非常貧乏。僅在第四系松散堆積物中，受中下更新統或第三系黏性土隔水層的阻隔，局部殘留有微弱的壤中孔隙水或潛水。基巖裂隙水埋置深度在200 m以下，對工程無影響。常因地表水疏通不好，排水不暢，坑凹積水等原因，引起黃土濕陷，造成工程病害，應引起足夠重視。

1.3 氣候

太原市屬溫暖帶半干旱大陸性氣候，平均海拔780 m，年平均氣壓92.7 kPa，年平均氣溫9.5℃，汛期一般集中在7—9月份，降水量占全年的70%～80%。風向季節變換，下半年以北風和西風最多，上半年以偏南風最多，主導風向為南風。

1.4 其他控制因素

太原東環高速公路在楊家峪互通立交至丈子頭互通立交路段沿山脊布線，兩側多為山體，而北中環、太行路（東中環）位于山麓，兩者高程較大，互通布設開挖較大，縱坡較大。

牛駝寨互通立交起點接市政道路北中環、太行路（東中環），即互通立交A匝道設收費站后接北中環與太行路立交位置相接。

圖2 北中環—太行路立交方案圖

2 技術標準

2.1 設計速度

太原東環高速公路在丈子頭互通立交至楊家峪互通立交段的設計速度為80 km/h，根據本項目的性質、沿線地形、服務群體以及東環高速公路的設計速度及線形指標，確定了牛駝寨互通立交匝道設計速度均采用40 km/h的標準。

2.2 轉向交通量

通過分析太原市牛駝寨互通輻射范圍、周邊對外出行的高速公路路網結構，并結合太原市東環高速公路丈子頭互通、楊家峪互通、松莊互通和長風互通立交自通車年以來的出入口交通量，采用直接法進行交通量預測，在2034年牛駝寨互通立交轉向交通量。

表1 2034年牛駝寨互通交通量預測結果pcu/d

2.3 收費站規模

根據目前太原東環高速公路交通狀況及交通量預測結果，結合市政交通流特點以及太原東環高速公路長風收費站、松莊收費站、楊家峪收費站、丈子頭收費站4座收費站的建設規模，擬建的牛駝寨互通立交收費站采用4進6出的建設規模。

圖3 交通量分布圖

3 牛駝寨互通方案布設

根據太原市北中環、太行路與牛駝寨（北中環）互通接線方案，同時考慮到牛駝寨互通立交對東環高速公路西側城區規劃區的土地占用情況、收費站布設條件及互通匝道縱坡等多個因素，共布設3個互通立交方案。

3.1 方案一

3.1.1 方案設計

本方案在北中環—太行路立交以北約400 m處設置匝道與東環高速相接，擬采用A型單喇叭互通（匝道下穿）。互通范圍內主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m（D匝道），最大縱坡3.988%。該方案設計起點距離丈子頭互通終點1.7 km，設計終點距楊家峪互通起點1.2 km。

圖4 牛駝寨互通方案一

3.1.2 方案特點

3.1.2.1 方案一優點

a）互通直接與市政道路北中環—太行路立交匝道相接，立交形式簡單、緊湊，繞行距離短，方便快捷。

b）互通形式采用A型單喇叭，主線左轉車輛行車較為順適，且遠期東山高速公路成為城市快速路之后，使市區南北交通流快速轉換。

c）該方案總體占地較少，工程量較小，工程造價較低。

3.1.2.2 主要缺點

a）受空間所限，入口處收費站距分流點距離127 m，出口處收費站距分流點距離127 m，D匝道合流點距收費站124 m，均滿足規范最小要求75 m，但車流量大時容易造成擁堵，且駛離收費站后判斷行駛方向的時間較短，容易誤行，設計中須通過加強交通安全設施以改善交通組織狀況。

b）右轉C、D兩匝道由于受到克服高差及控制分合流點距收費站距離的限制，線形較差，平縱指標較低，該項不利因素與缺點a）有疊加的不利因素。

c）D匝道由于展線需要，進入東環高速北澗河特大橋，需加寬拼接5孔180 m橋梁，需要克服新舊橋間沉降不均勻等不利因素。

3.2 方案二

3.2.1 方案設計

鑒于方案一收費站距匝道分合流點較近，個別匝道指標較低，提出繞行增長距離的方案二，即A匝道自市政預留接點向北行至澗河特大橋，下穿大橋后向南布設匝道，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）與東環高速相接。互通范圍內主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑57.25 m，最大縱坡3.971%。該方案設計起點距離丈子頭互通終點2.0 km，設計終點距楊家峪互通起點1.3 km。

圖5 牛駝寨互通方案二

3.2.2 方案特點

3.2.2.1 方案二優點

a）該方案拓展了布設空間，收費站距匝道分合流點距離較遠，不易擁堵，判斷行駛方向的時間較充足，不易誤行，對交通安全有利。

b）立交線形較順暢，匝道布設未進入原有高速橋梁范圍，對東環高速影響較小。

3.2.2.2 主要缺點

a）A匝道較長，上下高速繞行較遠，車輛上下高速需繞行約1.2 km。

b）B型單喇叭型式、環形匝道半徑較小，不利于北來車輛右轉行車。

c）占地多，造價較高。

3.3 方案三

3.3.1 方案設計

方案三以方案一為基礎，采用B型單喇叭互通（匝道下穿）進行比較。互通范圍內主線最小圓曲線半徑1 000 m，最大縱坡3.078%。匝道最小圓曲線半徑60 m，最大縱坡3.978%。該方案設計起點距離丈子頭互通終點1.7 km，設計終點距楊家峪互通起點1.2 km。

圖6 牛駝寨互通方案三

3.3.2 方案特點

方案三與方案一優缺點基本一致，區別在于方案三采用的是B型單喇叭，改善了B匝道縱坡條件，但其B型單喇叭型式不利于主線南來車輛右轉行車，且匝道進入東環高速橋梁范圍更長。

3.4 互通方案比選

方案一、方案二和方案三比選結果見表2。

綜上所述，方案一與方案三相比，方案一A型單喇叭有利于主線行車優于方案三B型單喇叭；而方案一與方案二比較，方案一能使北中環及太行路車輛快速便捷上下高速，不繞行，行車明確簡單，工程規模較低，且與城市規劃相適應，收費站與匝道分合流點雖較近，車流量大時易擁堵、易誤行，但可通過加強交通安全設施等措施使交通組織狀況得以改善；而方案二雖有效解決了易堵易誤行的問題，但繞行較遠、造價較高且為B型單喇叭型式對主線行車不利。因此，推薦方案一A型單喇叭方案為推薦方案。

表2 牛駝寨互通立交方案工程量比較表

4 結語

太原市牛駝寨互通結合交通量分析，在充分研究地形地物的基礎上，通過合理布置多個互通方案進行比選研究，因地制宜，靈活設計，同時盡量減少對現有東環高速公路的影響，降低了工程造價，提高了互通服務水平及運營安全性，以獲取最大的社會經濟效益[1]。