國道521 線改建工程城鎮過境段交叉體系設計研究

武建杰

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，城鎮化進程的有序推進，原有國省干線公路面臨拓寬改造升級，以適應城鎮化快速發展和人民群眾出行的需要。路網密集交錯，交通組織混亂，交叉口事故頻發，現有公路交叉體系不能滿足現有規范要求。根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）中9.1.4 的要求“平面交叉的間距應根據其對行車安全、通行能力和交通延誤等影響確定。有條件應盡量通過合并等措施，減少平交口數量，增大平交口間距”[1]，并對一、二級公路平面交叉的最小間距提出強制性要求。在已完成的部分國省干線升級改造項目中，設計文件為了強行滿足規范對于交叉口間距要求，從而忽視人民群眾出行要求，導致項目實施困難，甚至出現項目竣工后當地群眾私開道口的情況，給項目正常運行埋下重大安全隱患。科學完善的交叉體系，清晰的交通組織系統，以人為本的設計理念，給城鎮過境段國省干線公路升級改造設計提出了新的難題，能否有效解決成為控制工程造價、項目順利實施、安全運營的關鍵之一。

1 項目概況

國道521 線原為省道336 線，是連接山西省運城市與陜西省潼關縣的二級公路，2013年升級為《國家公路規劃網》（2013—2030）國道聯絡線，2014年正式更名為國道521 線。該項目鹽湖區段推薦線路線全長30.35 km，設計速度80 km/h，路基寬度25.5 m，全線采用雙向四車道一級公路標準建設。路線起點位于運城市西郊圣惠立交橋頭，向北延伸接國道209 線，路線起點至解州鎮路段利用舊路拓寬改造，解州鎮至席張鄉路段另辟新線進行新建，終點位于運城市鹽湖區席張鄉南與永濟市交界處，順接既有國道521 線[2]。

圖1 項目地理位置圖

2 既有路網交叉現狀

既有國道行經地區主要分為3 個特征區域：

a）市區至鹽化二廠路段（K0+000—K2+600）位于城區末端，現狀為六車道城市道路，本項目僅進行路面改造。

b）鹽化二廠至解州鎮路段（K2+600—K15+000）沿線村莊、工業廠礦、園區密布，部分路段街道化嚴重，公路沿線交叉分布較密，隨意性大，相交道路等級均較低，以村村通、連接廠礦道路為主，交叉路口約有58 處，平均每公里4.7 處，最小間距55 m，最大間距314 m，各路口均未設信號燈，大部分以加鋪轉角形式相接，通行效率及安全性較差。

c）解州鎮至終點席張鄉路段（K15+000—K30+350）沿線村莊密布，大部分路段城鎮化街道化嚴重，故公路主線采用新建方案，新建方案沿線被交路主要以村村通、農耕路為主，同時與運城環城高速、縣道826、省道239、蒙華鐵路相交，交叉路口約有59處，平交每公里3.8 處，最小間距82 m，最大間距677 m。各路段交叉情況統計見表1。

表1 既有路網各路段交叉情況一覽表

3 交叉體系方案設計

3.1 總體設計思路

貫徹以人為本，安全至上的設計理念，根據被交路等級、功能、交通量選擇平面交叉、立體交叉、通道等交叉方式，同時結合項目集散旅游公路的定位，針對既有鄉村道路較多需控制平面交叉數量的問題，根據不同路段特點采用設置輔道、合并改移被交路、設置通道或天橋等方案減少平交設置數量，降低主路的縱橫向干擾，提升干線公路通行能力，確保安全運行。

3.2 交叉體系構成

結合既有交叉現狀及總體思路，分路段對本項目交叉體系進行統籌規劃，合理布局。

3.2.1 鹽化二廠至解州鎮路段（K2+600—K15+000）

該路段為城市近郊區，村鎮密布，工業廠礦集中，用地緊張，被交路基本為村村通及通往廠礦道路。為滿足沿線出行需求，同時控制平面交叉數量，采用加寬利用硬路肩設置輔道控制出入口方式，保證各主要村鎮有1 處平交上主路，各廠礦企業可通過輔道上下主路，有效解決出行需求與干擾主路的矛盾，同時路幅增寬較少，基本不增加拆遷。

圖2 城市近郊區交叉典型路段示意圖

3.2.2 解州鎮至終點席張鄉路段（K15+000—K30+350）

圖3 農耕集中區交叉典型路段示意圖

該路段為平原農耕集中區，沿線村莊較多，農耕路網發達，被交路大多為村村通及農耕路，同時在解州鎮東與運城環城高速、縣道826（通往環城高速互通）相交，在解州鎮南與蒙華鐵路、省道239 相交。其中與環城高速采用分離立交分幅下穿高速既有橋梁的方案；與縣道826 由于距環城高速口距離過近，同時考慮與高速公路的交通轉換，設置了單喇叭立體交叉互通；與省道239 根據其交通量等級采用了平面交叉，并對主要交通流方向進行了渠化設計；與蒙華鐵路采用分離立交分幅下穿鐵路既有橋梁的方案；與沿線鄉村道路相交的，凡通往村莊主路的采用平面交叉，方便上路，同時控制交叉間距及數量，凡僅有農耕需求的，設置通道通行，對未設置平交或通道的被交路，以改移合并方式處理。

3.3 減少平面交叉的具體措施

3.3.1 設置輔道

設置輔道主要解決城區近郊路段沿線企業廠礦上下主路需求，避免開口過多，減少對主路橫向的干擾。通過設置輔道，使交通橫向的干擾集中于交叉口，輔道上控制出入口。在一個道路斷面上既做到了公路的“快速”要求也做到了城鎮道路的“集散”要求，既保證了主線車流的暢通又保證了周邊城鎮之間的聯系。設置輔道需明確以下幾個關鍵點。

3.3.1.1 含輔道的公路斷面組成

該項目公路路基寬度25.5 m，路基組成為行車道寬度（2×2×3.75）m；中央分隔帶寬度2 m；硬路肩寬度2×3.0 m（含右側路緣帶寬度2×0.5 m）；左側路緣帶寬度2×0.5 m；土路肩寬度2×0.75 m。考慮到沿線用地緊張，擬拓寬利用硬路肩設置輔道。

設置輔道斷面組成為主路行車道寬度（2×2×3.75）m，中央分隔帶寬度2 m，左側路緣帶寬度2×0.5 m，右側路緣帶寬度2×0.5 m，主路與輔路分隔帶寬度2×1 m，輔路寬度3.5 m，土路肩寬度2×0.75 m。路基總寬度為29.5 m。

3.3.1.2 輔道與主路的隔離設計

按照斷面布置，主路與輔道間設有1 m 隔離寬度，考慮到輔道集散功能，開口較多，為避免對主路縱向干擾過大，同時考慮輔道車輛進入或駛出主路方便，建議在輔路開口路口前后50 m 路段采用物理隔離即安裝隔離柵欄或設置凸起式側分帶與主路分隔，其他路段采用劃線隔離。若輔路開口距離較近，則連續采用物理隔離，若輔路開口距離較遠，則分段進行物理隔離。根據輔道開口分段物理隔離可使輔道車輛利用輔道作為加減速車道進入或駛出主路，降低對主路直行車輛的影響。

3.3.1.3 輔道開口的控制

輔道設置的主要功能是起到集散作用，因此應根據沿線廠礦企業出行需求設置開口，各企業最多一處可以上下輔道。

3.3.1.4 含輔道的平交口設計

圖4 輔道平交示意圖

含輔道公路的特點在于主線車流之外輔道上的車流，輔道的設計速度與主線存在速度差并且輔道的車流在交叉口進口道與主線一樣存在左轉、右轉與直行的需求。因此除與一般交叉口相同的車流沖突與交織之外，主線進入交叉口的右轉車流與輔道左轉、直行車流之間的沖突與交織成為解決含輔道的公路交叉口問題的癥結。該項目解決輔道與主線車流在交叉口沖突與交織的方法主要基于輔道與主路的隔離設計，即只在輔路開口路口路段設置物理隔離設施，其余路段采用劃線渠化，具體到交叉口路段，同樣只劃線，輔道左轉車輛在交叉口之前并入主路，在路口只剩主路右轉車輛與輔道直行車輛有沖突點，減少了輔道左轉跨越多個車道與主路直行及右轉的沖突，但這種解決方法前提是在交叉口前后較近的路段輔道不設置開口，避免輔道車輛并入主路距離不足，若存在此種狀況可將原面向輔道開口的道路封閉，移至附近交叉口被交路一側，以解決出行需求。

3.3.2 設置通道

設置通道主要解決既有農耕路穿行主線的需求，設置后可減少平面交叉設置，減少對主路橫向的干擾，滿足群眾出行需求。本項目解州鎮至終點席張鄉路段共設置通道13 處，大部分與平交間隔設置，充分考慮群眾的不同出行需求。

3.3.3 改移道路

改移道路主要針對解州至終點新建路段，在該路段確保沿線村莊就近有1 處平交可以上主路，滿足沿線群眾出行需求，同時對村村通、農耕路進行合并改移，減少平面交叉、通道的設置，減小對主路的干擾，節省工程造價。

3.4 綜合交叉體系的效果

通過以上綜合交叉體系的設計，項目全線共設立體交叉1 座，分離立交2 座，通道13 處，輔道10.38 km（單向合計），改移道路8.29 km，平面交叉26 處，平均每公里0.94 處，最小間距500 m，最大間距1.62 km，平交較既有交叉減少88 處，有效控制了平面交叉數量及間距，保障了主要公路的通行能力及安全行車，同時最大限度地滿足沿線群眾、企業廠礦的出行需求，社會效益顯著。

表2 優化后綜合交叉體系交叉情況一覽表

4 結論

通過項目的設計實踐，針對集散型一級公路城鎮過境路段復雜的交叉情況，提出了綜合交叉體系設計方法，尤其是在如何采取措施既滿足群眾出行需求又滿足平交間距減少對主路的干擾方面提出了解決方案：

a）應根據主要公路、被交路的等級、功能統籌規劃，合理布局，可采用平面交叉、立體交叉、通道等多種方式設計。

b）對于途經城鎮化程度高、沿線工業廠礦集中區域的路段，可采用利用硬路肩設置輔道控制出入口方式減少平面交叉設置數量，以保障主路通行能力，同時滿足沿線出行需求。

c）對于途經村莊密集區、農田耕種區的路段，主要以合并改移被交路、增設通道方式減少平面交叉設置數量，既滿足群眾上路需求、農耕通行需求，同時減少對主路行車的干擾。

d）據統計目前一級公路事故率相對較高，主要原因為沿線縱橫向的干擾引起。因此，在施工運營期間應嚴格按照設計意圖進行實施和管理，杜絕隨意開口，確保交叉體系的運行安全。并根據路網變化、被交路的功能及交通量變化等情況適時對交叉方式進行優化調整，確保公路安全平穩運行。