復雜路況下多路互通式立交布設方法

郭 強，王 瑜

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710068)

0 引言

近年來隨著山區高速公路的大規模建設，新建公路與原有高速逐漸形成網絡，新建立交與現有立交經常會由于間距較近，形成復合式多路互通式立交。另外，早期修建的山區高速由于建設經費受限，路線指標均相對較低，且受立交與隧道間距、城市規劃區等因素的影響，新建立交布設受限較為嚴重。本文通過分析甘肅省蘭州市G309線金崖至河口段高速公路西果園樞紐互通式立交的設計過程，提出復雜路況下多路立交布設的方法和思路，供工程設計人員參考。

1 工程概況

G309線金崖至河口(張家臺)段屬于G309線改線段，亦為甘肅省蘭州市“321”公路網規劃中繞城環線的南二環(見圖1)。項目的實施對提高本段公路的通行能力和服務水平、完善和優化該地區骨架公路網布局結構、打破交通運輸“瓶頸”、促進區域經濟實現突破性發展都具有重要的戰略意義。

圖1 G309金崖至河口(張家臺)段項目地理位置圖

西果園樞紐立交位于西果園鎮柴家河村，為本項目與既有蘭臨高速公路、在建南繞城高速公路及G212線交通轉換的樞紐立交。本互通既可以為蘭州市增加一處通行效率高的出入口，有效增強城市對外交通的迂回性和協調性，又能減輕蘭州市南出口已有路網的壓力。

工可預測2041年臨洮至金崖、河口、西果園方向交通量為16 325 pcu/d，河口至臨洮、蘭州方向交通量為18 885 pcu/d，蘭州至金崖、河口、西果園方向交通量為7 034 pcu/d，其余方向交通量均相對較小，主交通量為河口至臨洮方向。

被交路為蘭臨高速，設計速度80 km/h，路基寬度24.5 m；南繞城高速，設計速度80 km/h，路基寬度24.5 m，為在建高速；G212，設計速度60 km/h，路基寬度12 m。

2 方案布設

2.1 立交布設影響因素

該互通布設條件較為復雜，立交布設限制因素較多，立交布設條件極為不利，不利因素主要有(見圖2)：

2.1.1 立交間距較小

互通布設位置北側有南繞城高速與蘭臨高速的雙喇叭樞紐互通式立交，西果園樞紐互通式立交與南繞城樞紐互通式立交形成了七路復合式立交，立交的布設需考慮南繞城方向的交通流的影響。

2.1.2 蘭臨高速縱面較大

被交路蘭臨高速縱坡較大，互通區蘭臨高速縱坡為(2.9%/300 m+5.5%/450 m+2.8%/400 m+4.2%/610 m)的縱坡組合，且該段位于蘭臨高速連續長大下坡底部，車速較快，蘭臨高速在此段落附近連續設置了3處避險車道，且該處為蘭臨高速事故黑點，在此處設計互通式立交，交通安全隱患較大。

2.1.3 出口識別較為困難

該處西果園互通、南繞城互通共同將南繞城高速、蘭臨高速、G309公路、G212共6個方向的交通流聯通，立交極其復雜，車輛在連續下坡路段識別這些出口是較為困難的，極易發生交通事故。

2.1.4 樞紐被交路與服務被交路高差較大

交叉位置蘭臨高速與G212高差達45 m，立交連接線展線較為困難。

2.1.5 天然氣管道、高壓輸電線干擾較大

立交區布設有蘭定天然氣管道和2條±330 kV高壓線，對立交的布設造成較大干擾。

2.1.6 規劃區干擾

立交區與蘭州市七里河區西果園鎮用地規劃有干擾，部分立交用地侵入了西果園鎮倉儲物流園區的用地范圍。

2.1.7 立交與隧道間距近

立交區前后均為隧道，受立交出入口與隧道間距要求的影響，立交布設位置受限。

圖2 立交布設位置現狀示意圖

2.2 立交布設原則

多路互通式立交交通組織一般較為復雜，因此，在立交布設時，應以安全為首要原則，其次，應結合具體地形、地物、被交路條件和交通量條件等，在滿足交通轉換功能的前提下，采用三路和四路完全互通式立交相組合的形式，靈活布設匝道，合理規劃立交出入口，減少跨線構造物，降低工程規模及占地面積。

該立交布設限制因素較多，尤其是被交路蘭臨高速縱坡過大、交通轉換方向過多導致出入口識別較為困難。因此，在滿足立交使用功能的前提下，保證立交的行車安全性，是該立交布設的重點。設計階段布設了兩個方案進行比選。

2.3 立交方案一

方案一將連接G212的服務功能和連接蘭臨高速的樞紐功能置于一處，布設了變異苜蓿葉+變異單喇叭的立交方案。該立交將G309臨洮至河口、金崖、西果園方向的匝道與南繞城臨洮至河口、金崖方向的出口匝道合并布設，解決了下坡方向連續兩個出入口間距過近的問題；同時，將該出口置于蘭臨高速2.9%的緩坡段，以滿足立交主線縱坡要求。該方案共需新增14條匝道，與南繞城現有的8條匝道，組成了7路互通式立體交叉(見圖3)。

圖3 方案一立交平面示意圖

方案一立交每個出入口均有3～6個方向需選擇的問題，尤其是在連續長大下坡路段臨洮至蘭州方向，立交出口存在6個方向需選擇，駕駛者面臨的選擇過于復雜，出口不易辨別，駕駛員容易在出口前急剎車選擇出口，導致追尾事故的發生。因此，在主線縱坡如此之大的路段設置復雜互通是不合適的，西果園互通的布設應以安全為首要原則，要盡量簡化互通的布設。故考慮將G309和蘭臨高速的樞紐轉換功能與服務功能拆分開，分別設置樞紐型互通和服務型互通，簡化互通的布設，提高互通的安全性，因此布設了方案二。

2.4 立交方案二

方案二采用變異雙喇叭+單喇叭的樞紐立交型式，將樞紐型互通與服務型互通相分離，能簡化樞紐互通出入口，減少立交出入口數量，大大提高立交區交通安全性。同時，由于將服務型互通置于蘭臨高速主線收費站北側(主線收費站距蘭州市區約5 km)，該方案還省去了立交匝道收費站及管理場區，降低了運營成本。但是該方案也具有缺點，服務互通距樞紐互通位置3.8 km，西果園鎮車輛上下高速需增加繞行約7.6 km，對西果園鎮車輛出行造成一定的不便，增加了車輛運營里程及運營成本(見圖4)。

針對方案二的樞紐互通部分，因地方規劃區的限制，布設了兩個方案進行比選。

(1)樞紐立交方案一

該方案主線下穿蘭臨高速，在G309側布設了B型單喇叭互通，采用匝道上跨主線方案，蘭臨側布設了變異互通，采用匝道下穿蘭臨高速方案，因該互通主流方案為河口至臨洮方向，故該方向采用了半定向匝道，設置了雙車道出入口的雙車道匝道。另外，為了提高蘭臨高速下坡方向出口的縱面指標，減少出口數量及識別難度，將G309蘭臨側出口匝道與南繞城出口匝道合并，提高安全性。但該互通因河口至臨洮方向平面指標較高，導致蘭臨側互通布設較為松散(見圖5)。

圖5 樞紐立交方案一平面設計圖

該方案的優點是河口至臨洮方向的立交出口距隧道間距較遠，滿足相關規范要求。缺點是由于該方案中部分匝道占用西果園鎮倉儲物流用地過多，且立交占地規模過大，對土地分割較為嚴重，挖方規模過大，導致當地政府不同意該方案。

(2)樞紐立交方案二

在方案一的基礎上，對該樞紐互通進一步優化。調整了G309主線縱斷面，使G309主線上跨蘭臨高速，降低挖方工程量；將G309側互通調整為A型單喇叭，匝道下穿主線，同時使匝道靠近蘭臨高速布設，減少對倉儲物流用地的占用及對土地的分割，使整個樞紐互通布置更為緊湊。該方案的缺點是減少了河口至臨洮方向立交出口與隧道的間距(見圖6)。

圖6 樞紐立交方案二平面設計圖

經對立交功能、工程規模、出入口識別條件、平縱面指標等方面綜合分析，并參考地方政府的意見，設計階段推薦采用了方案二。

3 結語

考慮到七路及七路以上立交交通組織過于復雜，工程規模巨大，在設計時應盡量避免七路及七路以上立交。當因路網規劃受限，必須設置七路立交，尤其在地形、地物等條件較為復雜時，應首先要考慮簡化立交形式，化繁為簡，將復雜互通拆分為功能單一的數個三路和四路互通[1]，避免將多路交通轉化功能置于一點，簡化交通流的轉換過程，便于出入口識別；有條件時，拉開互通間的距離，單獨布設，或通過輔助車道、集散車道相接；其次，山區多路互通布設時應滿足隧道與出入口間距、交織段長度、主線或匝道連續出入口間距等相關要求，以保障立交運營安全；再次，考慮結合地形，減少對土地的分割、占用及對既有構造物的影響。