大盂樞紐互通方案選型設計

朱 江

（山西省交通新技術發展有限公司，山西 太原 030012）

大盂樞紐為太原繞城高速公路西陵井至凌井店段（簡稱北二環高速）與大運高速公路相交的十字形樞紐互通，地理位置見圖1。其主要功能是實現大運高速公路與北二環高速的交通流轉換。

圖1 項目地理位置圖

太原北二環高速符合山西省“三縱十二橫十二環”高速公路網規劃，解決過境交通擁堵，減輕大運高速及西北環通行壓力具有重要作用。起終點分別連接太佳與京昆兩條高速公路，全長60.379 km，項目均位于太原市陽曲縣境內。設計速度采用100km/h，項目起點至大盂樞紐段采用雙向四車道，路基寬度26 m，大盂樞紐至項目終點段采用雙向六車道，路基寬度33.5 m。

1 建設條件及轉向交通量

1.1 建設條件

大盂樞紐位于陽曲縣大盂鎮景莊村西側，所處地貌為黃土平原區，地形由平坦至緩坡狀，工程類型以橋涵、填方路基為主。此樞紐東距北二環高速大盂東互通3.4 km，西距北二環高速泥屯北互通17.4 km，北距大運高速豆羅互通13.9 km，南距大運高速大盂互通1.7 km。由于該樞紐與大運高速大盂東互通距離較近，凈距不滿足要求，需要設置輔助車道、分離式匝道或集散車道等方式處理[1-2]。由于大盂樞紐位于陽曲縣近郊，互通方案布設受陽曲縣城鎮布局規劃、東側景莊村、路線南側大型養殖場等地物限制。同時方案布設還需兼顧北二環高速四車道與六車道斷面的過渡。

圖2 互通布設條件示意圖

1.2 轉向交通量

根據《工可》交通量預測，2040年通過該樞紐轉換的交通量為38 149 pcu/d，凌井店←→大同轉向交通量分別為19 214 pcu/d，大同←→佳縣方向轉向交通量分別為8 690 pcu/d，佳縣←→太原轉向交通量分別為4 345 pcu/d，太原←→凌井店轉向交通量分別為5 900 pcu/d，遠景年預測交通量詳見圖3，圖中括號內為小時交通量。從圖3中可以看出，大同至凌井店方向為主交通流，設計小時交通量為2 306 puc/h，太原至佳縣方向交通量最小，設計小時交通量為521 puc/h。

圖3 遠景年預測交通量

2 方案選型設計

大盂樞紐設置于大運高速豆羅互通和大盂互通之間，距大運高速大盂互通1.7 km。擬建大盂樞紐與大運高速大盂互通最小凈距為200 m，不滿足最小凈距要求，設置輔助車道形成復合式互通式立體交叉。

大運高速公路影響段為YTK63+740—YTK66+680，平曲線最小半徑R=9 001.928 m，縱坡最大值為1.431%，滿足互通設置條件。大運高速影響段原為雙向六車道斷面，路基寬度為27 m，本項目大盂樞紐范圍內改造為雙向六車道標準斷面，路基寬度為33.5 m。

根據交通量預測結果、主線線形條件及大運高速構造物情況，結合現場條件，擬定2個互通方案進行同深度比選。

2.1 方案一 對稱雙環式變形苜蓿葉立交方案

根據交通量分析，大同至凌井店、太佳至大同方向為主交通流，交通量分別為1 199 puc/h、542 puc/h，左轉匝道均采用半定向匝道，保證較高的平縱指標。凌井店至太原，以及太原至佳縣方向交通量最小，分別為340 puc/h、250 puc/h，設置環形匝道即可滿足交通量需求[3]。由于相鄰象限的環形匝道存在交織路段，為避免轉彎車流對主線直行車流的影響，在環形匝道一側平行主線設置970 m集散車道，并與主線之間設置隔離帶[4]，所有匝道出入口從集散車道分流及合流，減小對主線行車的影響。

同時，本樞紐在北二環高速項目中承擔著車道數由四車道變為六車道的功能，項目起點至大盂樞紐終點主線為雙向四車道斷面，路基寬度26 m，大盂樞紐終點至項目終點主線為雙向六車道斷面，路基寬度33.5 m。根據《細則》[2]要求，本項目基本車道數的增加由C匝道入口的輔助車道延伸而成，基本車道數的減少由H匝道分流鼻端下游150 m處開始漸變結束，且漸變率小于1/50。

本樞紐與大運高速大盂互通距離較近，中心距離為1.7 km，凈距為200 m，不滿足規范要求，需平行于大運高速兩側設置輔助車道與既有大盂互通組成復合式互通。太佳至太原方向（F匝道）及太原至凌井店方向（E匝道）分別設置990 m及945 m輔助車道與大盂東互通出入口匝道相連，以保證互通較高的服務水平。

互通范圍內主線最小平曲線半徑為4 000 m，最大縱坡為2.0%，滿足規范要求。大盂樞紐方案一見圖4。

圖4 大盂樞紐方案一平面圖

根據各轉向交通量及匝道長度，A、B、G匝道采用單車道匝道；C、D、H采用雙車道出入口的雙車道匝道，匝道進出口按照規范要求設置輔助車道，保證車道數平衡；E、F匝道采用單車道出入口的供超車之需的單向雙車道匝道。出入口為雙車道匝道的加減速車道均采用直接式，單車道匝道的減速車道采用直接式，加速車道采用平行式。

方案一主線上跨大運高速設置（50+70+50）m連續鋼箱梁，C匝道上跨大運高速設置（45+60+45）m連續鋼箱梁，D匝道上跨大運高速設置（45+60+45）m連續鋼箱梁。共設置橋梁1 695.7 m/12座。

2.2 方案二 三環式變形苜蓿葉立交方案

根據交通量分析，太佳至大同、凌井店至太原，以及太原至佳縣方向交通量均較小，分別為542 puc/h、340 puc/h、250 puc/h，從節約用地、減少工程規模角度考慮，設置環形左轉匝道即可滿足交通轉換需求。本方案只有大同至凌井店方向采用半定向匝道，其余方向均采用環形匝道。由于第1、第2、第4象限設置環形匝道，相鄰環形匝道存在交織路段，需要在環形匝道側即北二環高速北側及大運高速東側均設置集散車道，并與主線之間設置隔離帶。本樞紐與大運高速大盂互通距離較近，凈距不滿足規范要求，大運高速東側集散車道需在兩互通全路段平行主線設置，長度2 080 m。

大盂樞紐方案二見圖5。

圖5 大盂樞紐方案二平面圖

根據各轉向交通量及匝道長度，A、B、D匝道采用單車道匝道；C、H采用雙車道出入口的雙車道匝道，匝道進出口按照規范要求設置輔助車道，保證車道數平衡；E、F匝道采用單車道出入口的供超車之需的單向雙車道匝道。

方案二樞紐內主線上跨太陽高速設置（52+70+48）m連續鋼箱梁，C匝道上跨太陽高速設置（45+60+45）m連續鋼箱梁，共設置橋梁1 142.6 m/7座。

2.3 方案比選

方案一、方案二主要技術指標及工程規模對比見表1。

表1 大盂樞紐方案一、二主要技術指標及工程規模對比表

2.3.1 方案一

2.3.1.1 優點

a）主交通流方向采用較高的平縱指標，交通轉換順暢，通行能力較強。

b）環形匝道對稱布置，造型美觀，景觀效果好。

2.3.1.2 缺點

工程規模較大，跨線橋較多，造價高于方案二。

2.3.2 方案二

2.3.2.1 優點

工程規模較小，跨線橋少，造價較方案一低。

2.3.2.2 缺點

a）佳縣至大同方向采用環形匝道，平縱指標較低。

b）北二環高速和太陽高速上均需設置集散車道，交織段多，影響整個樞紐立交的通行能力。

c）既有大運高速大盂互通改造范圍大，高速公司不推薦該方案。

2.3.3 比選結論

不同的互通方案將導致各節點各方向交通量有一定的差異，進而影響互通的具體型式及匝道具體技術參數，最終導致互通整體規模、造價、功能等均有所不同[5]?；ネ⒔贿x型考慮的因素很多，互通形式既要保證滿足交通快速轉換功能和行車安全要求的前提下，還要考慮互通形式的經濟適用性，施工方便性，行車方向明確，匝道布設合理，有效縮短繞行距離和轉換時間，結構簡單明了，總體布局緊湊，減少征地及拆遷，與自然環境相協調，造型美觀[6]。

方案一工程規模及造價較方案二高，但方案一通行能力更強，交織路段較少，對大運高速大盂互通影響較小。本樞紐位于太原市近郊，主要服務于太原市及陽曲縣食品工業園區，考慮到通行能力及通行安全的重要性，以及為了減小社會影響，選擇方案一作為推薦方案。

3 結論

a）互通的選型設計應根據遠期交通量預測結果、主線線形條件及區域地形地物等條件綜合確定；互通匝道斷面的選擇應根據各轉向交通量及匝道長度確定。

b）高速公路斷面的變化宜在互通范圍內實現，漸變段及車道變化規則應嚴格按照規范要求執行。

c）樞紐互通的布設應盡量減小交織，受地形、地物、用地、造價限制時，交織段應設置輔助車道或集散車道，以減小轉彎車輛對直行車輛的影響。

d）本樞紐作為承擔北二環高速與大運高速交通流轉換的樞紐互通，位于太原市近郊，未來發展空間大。兩條主線技術標準高，互通選型宜采用高標準，需盡量避免主線側的交織，提高樞紐互通服務水平。本樞紐在綜合考慮上述因素的基礎上，并兼顧安全、環境等因素，采用環形匝道側設集散車道，與既有互通之間匝道設輔助車道的連接方式，實現與轉向交通量的完美匹配，較好地解決了與既有大盂互通距離近的問題。