高速公路擴容既有樞紐互通改建方案研究

賀樂樂

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

0 引 言

近年來隨著貴州省各區域經濟社會的持續快速發展，高速公路網逐步完善，高速公路網發揮的綜合效益日益顯著。隨著交通量的迅速增長及區域路網結構的不斷變化，部分路段已不能更好地服務繁重的交通需求，因此從完善省際出口、提升通道能力、提升過境效率、加強路網銜接等方面出發需對高速公路網進行加密或者對建成通車時間較長的高速公路進行改建、擴建，由于加密路網或者改擴建的實施，部分節點的互通立交型式需做調整，同時由于先期實施互通立交未考慮加密路網及后期擴容需要的條件，導致大部分的樞紐互通需要通過改建才能滿足加密路網或者擴容所需要的互通立交型式。

1 項目背景

現狀滬昆高速公路貴州安順(小屯樞紐)至云貴省界(勝境關主線站)段2010年至2018年年均增長率約為11%，該路段2018年平均交通量達到20 186 pcu/d，隨著交通量的快速增長，2023年該路段交通量將達到33 907 pcu/d，服務水平將達到三級水平，有必要對滬昆高速公路實施擴容。滬昆高速公路作為典型的山區高速公路，建設初期未預留未來擴建條件，受限于自身的橋、隧、交叉等構造物限制，通過原位擴建的方式實現擴容的方案基本不可行。因此需在現有滬昆高速的北側新建東西向平行高速公路，分擔現有滬昆高速的交通量，并起到加密路網的作用，項目實施起點位于普安高速與安順西繞城高速交叉處，改造既有3路交叉的T型十二里營樞紐為4路交叉的變異十字型樞紐互通。

2 十二里營樞紐互通現狀及改建原則

現狀十二里營樞紐為安順西繞城高速與普安高速交叉的T型樞紐。普安高速、繞城高速設計速度為80 km/h四車道標準，路基寬21.5 m，互通范圍內最小圓曲線半徑1 200 m，最大縱坡1.9%，最小凹型豎曲線半徑22 000 m，無凸形豎曲線，滿足互通范圍內主線技術標準。既有T形互通與關大服務區凈距920 m，互通匝道采用60 km/h技術標準，最小圓曲線半徑150 m，最大縱坡3.5%，匝道路基寬度10.5 m，雙車道單出入口形式。

圖1 現狀十二里營互通平面圖

3 交通量分析及技術標準確定

在進行立交改建方案設計前，應先預測各流向的交通量；考慮到本項目接入后改節點將成為4路交叉的樞紐互通，根據工可階段對十二里營樞紐互通的轉向交通量預測，至2043年各方向的交通量預測結果如圖2。

圖2 轉向交通量預測示意圖(2043年)

匝道斷面類型及變速車道的車道數選擇應根據現行相關規范要求來確定，通過交通量分析，各方向匝道交通量均不大，四個方向的轉向設計小時交通量分別為696 pcu/h、116 pcu/h、396 pcu/h、491 pcu/h，其中普定往返貴陽方向相當于原普安高速的主線，匝道采用設計速度80 km/h標準進行改建，考慮車輛運行速度較高、交通量較大，采用有緊急停車帶的單向雙車道匝道，匝道路基寬度12.25 m，匝道出入口采用雙車道；其余右轉、直連、半直連匝道采用速度采用50～60 km/h，匝道路基寬度10.5 m，環形匝道設計速度采用40 km/h，路基寬度9.0 m；匝道出入口根據交通量及匝道設計長度確定。

4 十二里營樞紐互通改建原則及改建方案

4.1 改建原則

通過深入研究項目的特點，綜合考慮既有交通組織、技術標準、沿線控制因素、環境因素、環境影響、以及本項目接入后對各轉向交通的影響、改建可實施型等因素，確定十二里營樞紐互通改建應遵循以下原則：

(1)結合原交叉的改造投資成本、經濟效益、美學效果和遠期發展等因素，合理選定互通立交的改造方案，確定改造及新建匝道的行車速度和技術指標，改善原互通立交的交通條件、視距條件等。

(2)盡量利用既有工程、節約資源、減少報廢工程；在保證實現立交功能的基礎上，盡可能的利用已有工程，減少新增占地，控制工程規模，即要完全利用既有互通的所有主線橋梁、匝道橋橋梁，完全利用既有A、B、D匝道平面為原則。

(3)減少影響且不中斷交通的原則，在設計立交形式和布置匝道方案時，盡可能利用已建工程，減少對現有交通的影響。

4.2 改建方案

鑒于以上原則，首先考慮到完全廢棄現有的T形互通，浪費工程較大，社會影響較差，互通區既有高壓線路較多，其中有500 KV安貴回線，因此不再研究異地完全新建十字樞紐的方案(工可方案)。其次，由于既有互通距離關大停車區距離較近，凈距約960 m，且既有互通中普定往返安順方向與普安高速分合流處均為橋梁，加寬改造及保通難度均較大，因此在方案布設過程中應保持改造后互通與關大停車區凈距滿足相應規范、細則的要求，避免應凈距不足而設置輔助車道，降低工程量；同時應避免改造普安高速中匝道分合流處的橋梁，可在降低工程規模的同時極大的降低了施工期間保暢的難度。因此，根據現狀互通、互通區構造物、交通量、與關大停車區距離及保通難度等，從眾多方案中選擇2個較為成熟的改建方案進行研究。

(1)方案一

原位改建，T形(利用)+直連式(不影響既有停車區)，考慮本項目接入以及貴安高速利用普安高速擴建后，該節點將成為四路交叉，滬昆擴容將成為主交通流向，因此首先應該保證本項目與貴安高速銜接順暢，其余新建匝道或改建安順西繞城高速，與本項目形成變異十字交叉。

方案一對即有互通區所有橋梁完全利用，沒有拼寬或者改造情況，對既有匝道A、匝道B完全利用，對既有匝道D只改造貴陽至安安順方向出口(即H匝道)，安順至貴陽方向的既有C匝道位置被本項目主線占用，因此需對既有C匝道完全改造即方案中的I匝道，I匝道為全路基沒有橋梁，因此改造工程規模小，保通難度小；普定往返貴陽方向原普安高速主線被滬昆擴容主線加寬利用，因此需新建A匝道、B匝道來實現交通轉換，其中B匝道上跨滬昆擴容主線；普定往返安順方向完全利用既有A匝道、B匝道；昆明往返安順方向通過直連式匝道D、匝道E實現轉換，D匝道上跨既有安順西環高速、C匝道，下穿本項目主線；普定往返昆明方向局部利用既有匝道A、匝道B，新建C匝道、F匝道與既有匝道A、匝道B相接后實現轉換。

圖3 十二里營樞紐互通方案一平面示意圖

該方案利用了原有互通匝道，不影響與關大服務區的凈距。主線下穿普定往貴陽方向匝道。安順西繞城高速往返昆明方向采用直連式匝道，有利用于車輛的快速通行；匝道布設緊湊，減少了挖方邊坡的長度和高度。

(2)方案二

方案二同樣屬于原位改建，T形(利用)+半直連式(不影響既有停車區)，同樣首先應該保證本項目與貴安高速銜接順暢，其余新建匝道或改建安順西繞城高速，與本項目形成變異十字交叉。

方案二對即有互通區所有橋梁完全利用，沒有拼寬或者改造情況，對既有匝道A、匝道B完全利用，其中普定往返安順、普定往返貴陽、貴陽至安順、昆明至安順與方案一完全一致。考慮到方案一安順至昆明方向的直連式的D匝道及昆明至普定方向的C匝道橋梁規模略大，提出將D匝道改為半直連式、C匝道改為環圈匝道的方案，D匝道依次上跨I匝道、既有B匝道、既有A匝道后下穿本項目主線，C匝道與主線分流之后設環圈匝道下穿主線與既有B匝道相接。

圖4 十二里營樞紐互通方案平面示意圖

方案二同樣利用了原有互通的匝道，不影響與關大服務區的凈距。主線下穿普定往貴陽方向匝道。與方案一的區別在于安順西繞城高速往返昆明方向采用半直連式匝道；昆明往普定方向采用環形匝道，由于環圈匝道的布設導致安順至貴陽方向I匝道挖方規模巨大，其余匝道方案與方案一相似。

兩個方案的工程規模比較見表1。

表1 十二里營樞紐互通改建方案比較表

兩方案均能滿足滬昆高速擴容工程實施后十二里營樞紐互通的交通轉換功能，對既有互通的利用情況較好且不影響關大停車區。方案一總體規模較小、造價低；方案二雖然橋梁規模略小，但最高挖方邊坡8級，高75 m，長度120 m，工程規模大，施工及營運風險高；安順至昆明方向匝道為半直連式，有繞行；普定往昆明方向匝道左側匯入D匝道，不利于行車安全；整體規模大，造價高。

經綜合比選，推薦采用方案一，即T形(利用)+直連式(不影響既有停車區)。

5 實施期間保通方案

5.1 交通組織的思路

十二里營樞紐互通改建施工期間的交通組織應根據改擴建工程方案、工程規模、施工方案和既有路網狀況等采用合理的交通組織方案，通過利用既有工程、建設臨時便道等轉移交通流、分布施工等保障施工期間的交通正常運行。

5.2 實施步驟

具體實施步驟:第一步，先實施本項目利用普安高速兩側拼寬段及新建段左半福至I匝道與主線合流處，可保證既有交通不中斷；第二步，實施A匝道與主線分流處至既有普安高速主線橋頭處、H匝道與A匝道分流處至與既有匝道相接，B匝道上跨主線橋及I匝道，第二步工程實施期間可利用既有匝道、既有主線半幅通行，可保證交通不中斷；第三步，實施剩余主線工程及匝道工程，剩余工程與既有匝道的干擾均為橋梁跨越或者單側拼寬，對既有交通運行影響較小，需做好跨線處的防護工作及相關指示、警示標志標牌布置工作，直至所有主線及匝道工程完工，拆除相關標志標牌，完成十二里營樞紐互通的建設工作。

6 結 語

在現有樞紐互通立交上進行改建設計工作較完全新建難度大，特別是多肢樞紐互通立交進行改建，涉及的影響因素很多。本文闡述了十二里營樞紐互通的現狀及功能，同時綜合考慮工程造價、路網功能、社會影響、對既有交通影響等因素，定性分析了異地完全新建標準十字樞紐的布設方案，具體布設了兩個原位改建的方案，通過綜合必選推薦了功能齊全、既有工程利用率高、交通組織簡單、整體造價較低的方案一；隨著高速公路網加密工作的不斷推進，將來類似十二里營樞紐互通改建的案例會較為常見，該互通的改建實施可為未來類似樞紐互通的改造提供參考。