三岔T型樞紐互通立交改造設(shè)計(jì)思考

梁友哲

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司;公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

近年來，隨著長江經(jīng)濟(jì)帶、“長三角一體化”等戰(zhàn)略的推進(jìn)，高速公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷加密完善，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)飛速發(fā)展。伴隨新的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，越來越多原三岔T型樞紐互通因路網(wǎng)的延伸，面臨需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的境況。

由于改建互通設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，不僅需考慮工程自身的建設(shè)投資成本，同時還需考慮既有工程的利用、運(yùn)營高速的保通、施工組織、各方業(yè)主利益等。如何設(shè)計(jì)出滿足規(guī)范要求，安全經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保、科學(xué)合理，符合各方項(xiàng)目業(yè)主利益的設(shè)計(jì)方案，是改擴(kuò)建互通設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。本文將結(jié)合明巢高速公路明光樞紐互通立交改造設(shè)計(jì)的工程實(shí)際案例，分析、歸納在樞紐互通改造設(shè)計(jì)中存在的常見問題，提出改造設(shè)計(jì)的思路及方法。

1 現(xiàn)狀T型樞紐互通改造設(shè)計(jì)基本原則

1.1 滿足服務(wù)水平需求，適應(yīng)路網(wǎng)功能定位

隨著高速公路網(wǎng)的逐漸加密，越來越多原T型樞紐因路網(wǎng)的延伸而需改造為十字型樞紐互通。樞紐互通作為路網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，由于轉(zhuǎn)彎交通流的分、匯流及變道行駛，互通節(jié)點(diǎn)的服務(wù)水平直接影響整個路網(wǎng)的通行能力。

現(xiàn)狀樞紐是否能適應(yīng)路網(wǎng)中轉(zhuǎn)彎交通量運(yùn)行的需求，是互通改造設(shè)計(jì)的基本前提。同時，也是互通改擴(kuò)建方案研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)[2,3]。

1.2 滿足現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，指標(biāo)選擇適當(dāng)

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善，互通立交建設(shè)的設(shè)計(jì)理念也從最初滿足基本功能需求的“通達(dá)”逐步升級為“安全、綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)?！盵4]?；ネńㄔO(shè)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)要求也越來越高。由于我國高速公路建設(shè)起步較晚，大部分需要改建的互通均建成不久，就又因路網(wǎng)的加密或功能需求的變化而需進(jìn)行改造，因此在改造設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合既有立交的現(xiàn)狀、既有工程利用率、社會影響因素等，合理選擇各項(xiàng)指標(biāo)，提出在滿足現(xiàn)行規(guī)范要求下，影響范圍最小、總體方案最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

1.3 打通斷頭路，完善功能，與既有高速公路無縫對接

三岔T型樞紐互通改建為十字互通方案，相對于錯位雙T型組合樞紐互通，或者2個拉開距離的T型樞紐，被交叉高速公路局部共線的方案，其最大的優(yōu)勢在于既能滿足4個轉(zhuǎn)彎方向交通流的轉(zhuǎn)換，同時能將兩條高速公路主線的貫通，做到無縫對接，提高了整體路網(wǎng)的運(yùn)營效率。

1.4 盡可能利用既有工程，節(jié)約工程造價(jià)

我國互通立交建設(shè)起步較晚，盡管高速公路已經(jīng)歷了30多年的建設(shè)和發(fā)展，但需要改建的T型樞紐往往剛建成不久，改建過程中需結(jié)合工程實(shí)際、社會影響等因素，提出合理的改建方案。其改建方案應(yīng)充分利用既有工程，特別是橋梁構(gòu)造物，減少對現(xiàn)有工程的廢棄或者過多的拆改，以避免造成不良的社會影響，同時節(jié)約工程造價(jià)[5]。

1.5 方案總體最優(yōu)，造價(jià)最低，節(jié)約社會資源

互通改擴(kuò)建應(yīng)根據(jù)預(yù)測交通量，在滿足預(yù)測年限遠(yuǎn)景交通量的同時，合理選擇互通匝道指標(biāo)，控制互通規(guī)模，減少拆遷和占地，降低工程造價(jià)。

1.6 施工組織簡單，保通方案合理可行

三岔T型樞紐實(shí)施過程中的保通方案是設(shè)計(jì)、施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，施工組織設(shè)計(jì)時應(yīng)統(tǒng)籌謀劃、重點(diǎn)考慮?；ネ⒔桓脑觳豢杀苊庑枰獙徊娴默F(xiàn)狀高速公路、互通匝道及地方道路等進(jìn)行改動，由于既有工程已運(yùn)營通車，在互通改造實(shí)施過程中，應(yīng)充分考慮施工期間的施工組織設(shè)計(jì)及保通方案，確保現(xiàn)狀高速公路不中斷交通，運(yùn)營安全[6-8]。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

現(xiàn)狀明光樞紐互通位于明光市西側(cè)，是S07徐明高速接G36寧洛高速的樞紐型互通。該互通為三岔迂回T型樞紐，主流向徐州往返南京方向的匝道設(shè)計(jì)速度為80 km/h。相交高速S07徐明高速公路采用雙向四車道，路基寬度27 m，設(shè)計(jì)速度120 km/h；G36寧洛高速公路為雙向四車道，路基寬度28 m，設(shè)計(jì)速度120 km/h。

由于新建的明光至巢湖高速公路的接入，為貫通徐明高速接明巢高速南北向路網(wǎng)，需將現(xiàn)有明光T型樞紐互通改造為十字型樞紐互通。

2.2 交通量預(yù)測

預(yù)期2041年，主交通流方向南京←→徐州，設(shè)計(jì)小時交通量DDHV為14 289 pcu/h，所占比例為64.4%；次主交通流方向蚌埠←→合肥，DDHV為5 741 pcu/h，所占比例為25.9%(圖1)。

圖1 2041年互通立交轉(zhuǎn)彎交通量

2.3 地形、地物及主要控制因素

互通范圍內(nèi)地勢西南高、東北低，地面高程為33～80 m。互通位置地勢較高，周邊相對較低，地形起伏較大。

互通東南側(cè)為高崗地、崗集村及圩山公墓，西南側(cè)為孫沖水庫，西北側(cè)為崗地及大水塘，東北側(cè)為水稻田(圖2)?；ネú荚O(shè)需避讓公墓與孫沖水庫，避免深挖方邊坡。

圖2 現(xiàn)狀明光樞續(xù)互通立交

2.4 明光樞紐互通現(xiàn)狀及存在問題

(1) 現(xiàn)狀明光樞紐互通區(qū)范圍內(nèi)G36寧洛高速縱坡為2.76%，超出規(guī)范值。

(2) 蚌埠→徐州方向C匝道，減速車道位于2.76%連續(xù)下坡中部，車速快，交通量大，貨車比例高，視距不良導(dǎo)致C匝道分流鼻端容易發(fā)生事故。

(3) 寧洛高速交通量大、貨車比例高，分匯流鼻端處車輛駛出、匯入困難，容易發(fā)生交通事故。

(4) 徐州→南京方向B匝道，合流點(diǎn)剛好位于寧洛高速連續(xù)下坡段終點(diǎn)，車速過快，導(dǎo)致B匝道徐州→南京方向車輛匯入寧洛高速困難。

(5) 徐州→蚌埠方向D匝道，加速車道偏短，被交叉路寧洛高速車速快，交通量大，貨車比例高，導(dǎo)致D匝道匯入困難或強(qiáng)行匯入引發(fā)交通事故。

(6) 明光樞紐現(xiàn)狀為Y型樞紐，未預(yù)留向南延伸條件，新建明巢高速接入后，需對現(xiàn)狀互通進(jìn)行改造。

(7) 現(xiàn)狀明光樞紐2014年底剛建成通車，改造方案需盡可能利用既有工程，節(jié)約社會資源。

(8) G36寧洛高速目前正在進(jìn)行四改八拓寬設(shè)計(jì)，改造方案設(shè)計(jì)需統(tǒng)籌考慮寧洛高速改擴(kuò)建需求。

2.5 改造方案設(shè)計(jì)總體思路

(1) 最大限度利用既有工程，減小保通壓力，降低工程造價(jià)。

(2) 利于施工組織，減小工程投資和協(xié)調(diào)難度。

(3) 現(xiàn)狀樞紐互通范圍內(nèi)寧洛高速縱坡為2.76%，超出規(guī)范值，調(diào)整G36寧洛高速老路縱坡實(shí)施難度大。經(jīng)安全性分析論證，在滿足出口識別視距的前提下，改造互通方案將變速車道及分合流區(qū)域調(diào)出縱坡超限路段[9]。

(4)方案設(shè)計(jì)綜合考慮G36寧洛高速四改八擴(kuò)建，互通范圍內(nèi)寧洛高速與明巢高速同步建設(shè)改造，避免二次施工浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)總體方案最優(yōu)。

2.6 改造設(shè)計(jì)方案比選

2.6.1 方案一：整體式路基下穿G36寧洛高速的部分苜蓿葉十字型樞紐

明巢高速公路接入后，明光樞紐互通主交通流向仍為徐州←→南京方向，次主交通流方向?yàn)楹戏省霾悍较颍毙薪煌看?。為保證明巢高速接徐明高速的南北主線直行交通安全快速通過，采用將徐明高速南延與明巢高速銜接，確保主線南北貫通，交叉方式為下穿G36寧洛高速。同時將徐州往返蚌埠方向的C匝道分流鼻和D匝道的匯流鼻往蚌埠方向移動約1.1 km至G36寧洛高速滿足互通設(shè)置條件的路段(圖3)。

圖3 方案一設(shè)計(jì)圖

2.6.2 方案二：分離式斷面上跨G36寧洛高速的部分苜蓿葉互通

明巢高速采用分離式斷面跨越蚌明高速接徐明高速的部分苜蓿葉變異十字型樞紐方案。完全利用徐州往返南京方向的A、B匝道，盡可能利用現(xiàn)狀互通。同時將徐州往返蚌埠方向的C匝道分流鼻和D匝道的匯流鼻往蚌埠方向移動約1.1 km至滿足互通設(shè)置條件的路段(圖4)。

圖4 方案二設(shè)計(jì)圖

2.6.3 方案比選

兩種方案的對比分析詳見表1。

表1 兩種方案優(yōu)缺點(diǎn)對比分析

從保證直行交通流順暢、行車安全性、即占地、橋梁規(guī)模及造價(jià)等因素考慮，明光樞紐互通采用方案一，即整體式路基下穿G36寧洛高速的部分苜蓿葉十字型樞紐。

3 結(jié)束語

T型樞紐互通改造過程中由于其特殊性和復(fù)雜性，難免存在既有工程利用率低、保通困難等特點(diǎn)。因此在路網(wǎng)前期規(guī)劃中，應(yīng)提前謀劃，盡可能避免規(guī)劃為T型路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，即使既有路網(wǎng)規(guī)劃為T型樞紐，在互通方案設(shè)計(jì)中也應(yīng)充分考慮路網(wǎng)延伸的可行性，為遠(yuǎn)期延伸預(yù)留銜接條件。

對于既有樞紐互通的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，因涉及影響因素多，在前期改造方案研究過程中應(yīng)充分調(diào)查既有互通現(xiàn)狀，包括交通量、事故黑點(diǎn)、邊界條件等，以及各相關(guān)業(yè)主方、地方政府的意見，針對項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，綜合考慮各種因素進(jìn)行多方案比選論證，最后提出安全合規(guī)、綠色環(huán)保、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。