蘭州市北環路中段小關山溝立交方案研究

張強強

摘 要：隨著城市化進程快速發展，城市快速路、環城路、繞城高速工程建設進程加快。尤其環城路的建設與城市的互通連接是城市道路工程設計的難點，城市互通設計工程受建設條件、高差因素、控制點、空間位置等邊界條件影響，成為城市交通發展中重要節點、難點問題。本文以蘭州市北環路中段小關山溝互通立交工程設計為背景，先結合互通式立交的特點，闡述在立交的規劃、選型及設置時應遵循的一般原則和選定時要考慮的主要因素;然后按照互通式立體交叉一般設計原則、技術標準等設計方法，從分析交通量入手，結合實際地形、地質情況，對小關山互通式立交的選型、設置原則以及在工程實際應用中的設計關鍵點進行闡述;同時針對本工程所處地形的特殊性，詳細論述了山區互通立交匝道平面、縱斷面線形以及匝道鼻端和加減變速車道的基本設計原則、技術指標及應注意的問題，最后，對山區互通式立交設計中遇到的常見問題提出了建議。

關鍵詞：互通立交;控制點;交通量預測;經濟比選;方案設計

1 工程項目概況及控制點

1.1 項目概況

蘭州市北環路中段小關山溝立交工程位于北環路中線安寧區段，是連接城市路網的重要樞紐，是連接九州、安寧、七里河區的紐帶。該立交西距培黎廣場1.4km，距離鹽池互通2.7km，距離萬新路北環路出入口5km;東距九州隧道安寧端0.7km，距九州進出口4.3km。根據蘭州市發展和改革委員會可行性研究批復，該項目工程設計為Y型互通式立體交叉，共設置1條連接線道路（E匝道）、4條匝道（A、B、C、D匝道）。工程內容包括道路、橋涵、照明和交通工程設施。

1.2 控制點

本項目主要控制點為：68127部隊，蘭州常柴西北車輛有限公司，蘭州市市政工程公司，各單位區域間僅預留有4m～6m的現狀通道和排洪溝，地面坡度較大。既有北環路、安寧東路之間高差;既有北環路北側山體。

1.2.1 安寧東路

現狀安寧東路斷面紅線寬度為40m，包含外側輔路，總計雙向六車道，安寧東路小關山溝段現狀標高為1538m～1542m之間，如何處理北環路與安寧東路之間交通關系成為該節點方案研究的首要問題。

1.2.2 北環路

為城市主干路，設計車速60km/h，雙向六車道，標準路幅寬度33m，兩塊板斷面形式。北環路小關山溝立交位于主線道路里程K1+000～K2+240，主線道路縱坡2%～3%，路面設計標高為1577.834m～1583.600m。北環路主線與安寧東路平面距離約220～260m，線位高差約30～40m，平均縱坡約為13.6%～15.3%。

1.2.3 北環路北側山體

工程建設區域的北環路北側存在既有高邊坡和山體，既有邊坡為錨定錨索邊坡，且現狀不穩定對路線整體的方案設計具有制約性因素，本項目對北側山體需部分開挖。

2 沿線地質概況

2.1 地層巖性

工程場區地處白塔山山腳與黃河北（左）岸Ⅱ級階地交匯地帶，加之非全新活動斷裂金城關斷層從場區附近通過，前寒武系花崗片麻巖、新近系砂巖及第四系坡積物、洪溝沖積物、黃河河流堆積物均有產出，地層結構較為復雜。

2.2 地質構造

蘭州市位于祁連褶皺系中祁連加里東褶皺帶的東部霧宿山隆起帶～皋蘭隆起帶內。

工程場區地處西固～七里河盆地北部，金城關斷層從場區附近通過。金城關斷層位于黃河北岸，自中山橋延伸至安寧堡，斷層面產狀一般為300°/SW∠70°。該斷層產生于加里東期，喜馬拉雅期再次活動，主要發育于前寒武系變質巖與新近系砂巖或下更新統礫巖之間，斷層活動時間為第四紀早中期，不會形成地表裂縫，為非全新活動斷裂。

2.3 工程地質評價

擬建場地地貌單元屬黃河北（左）岸Ⅱ級階地后緣，低中山與黃河階地過渡地段。路線通過區地形起伏較大，小關山溝坡降較大。路線通過區主要地質構造為金城關斷裂，為非全新活動斷裂。工程區不良地質主要為泥石流、坍塌及不穩定邊坡。工程區場地類別為Ⅱ類，區內地下水位埋深17.70～28.10m，相應標高為1527.63～1528.41m，主要為第四系松散孔隙水。綜述，本段路線工程地質條件較差，路線受地質因素控制較多。

3 交通量預測分析

根據現狀流量流向預測，得到特征年2041年（評價末年）交通量流向圖。

4 功能定位及技術標準

4.1 功能定位

通過對項目所在區域周邊規劃及現狀交通量分析，小關山立交距離規劃中的金安通道、培黎廣場北環路全互通立交1.4km，距規劃鹽池溝立交2km，距萬新路北環路出入口5km。為了加強七里河黃河大橋的聯系，北環路中段工程在安寧關山溝西側設置小關山溝半互通立交，通過設置定向匝道和連接道路，連接安寧東路和七里河黃河大橋，實現安寧東路與北環路的交通轉換。因此，本項目的建設主要為解決七里河橋以東及七里河區同北環路、九州地區、城關區的聯系，同時通過本互通緩解金安通道北環路立交的交通壓力，為區域內一般性立B類城市互通立交。

4.2 技術標準

依據本項目的功能定位，本項目為區域內一般性立B類城市互通立交。小關山溝立交工程主要技術標準：（1）立交等級：一般互通式立交（立B類）;（2）設計行車速度：主線：40公里/小時;匝道：一般路段為30km/h，主橋下曲線段20km/h，輔道設計車速為20km/h，（3）路幅寬度和車道數：匝道：路基寬度9米、8米;輔道：路基寬度7.0米;（4）路面標準軸載：BZZ-100;（5）最大設計縱坡：匝道：5.0%（路基段）;輔道：5.0%。

5 工程設計方案

本項目工程設計方案受安寧東路與北環路之間高差、周邊高層建筑、零散廠區等影響，場地互通立交設置空間狹小，工程設計難度大，結合以上邊界條件，現進行方案一、方案二比選論證，分析方案優缺點，最終確定適宜本項目工程設計方案。

5.1 方案一

該方案共布設A、B、C、D四條匝道，兩條輔道F1、F2，立交匝道路線長度3.585Km，其中橋梁長度1143m，人行天橋一座共計37m、車行通道兩座共計25m。A匝道：由南向東右轉匝道，路基寬度9米，車道數單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為36m，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度1206.363m;B匝道：由南向西左轉匝道，起點處從A匝道設計里程AK0+350處分流，向西左轉北環路培黎廣場方向匝道，路基寬度9米，車道數單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為255m，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h）。C匝道：由西向南右轉匝道，路基寬度9米，車道數單向2車道，最大縱坡4.0%，最小圓曲線半徑為38m，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度1165.603m;終點接安寧東路。D匝道：由東向南左轉匝道 起點處從北環路左線設計里程ZK1+815.58處分流，在設計里程DK0+574.068處與C匝道合流，由東向南左轉匝道，路基寬度8米，車道數單向單車道，最大縱坡3.92%，最小圓曲線半徑為255m，設計時速30km/h。

5.2 方案二

該方案共布設A、B、C、D兩條匝道，A匝道設計長度1335.157m，B匝道設計長度805.548m、C匝道設計長度1266.665m、D匝道設計長度850.043m。

A匝道：由南向西左轉匝道，路基寬度9米，車道數單向2車道，最大縱坡4.0%（路基段），設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度1335.157m，最小圓曲線半徑42m。B匝道：由南向東右轉匝道，路基寬度9米，車道數單向2車道，最大縱坡3.5%，設計時速30km/h，設計長度805.548m，B匝道是A匝道在設計里程AK0+760處分流，最小圓曲線半徑260m;C匝道：由西向南右轉匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡4%，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度1266.665m，最小圓曲線半徑40m;C匝道：由西向南右轉匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡4%，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度1266.665m，最小圓曲線半徑40m;D匝道：由東向南（接C）匝道，雙車道，寬度9m，最大縱坡3.9%，設計時速30km/h（北環路主線橋下回頭曲線段20km/h），設計長度850.043m，最小圓曲線半徑53m。

5.4 結論

通過方案一、方案二工程設計方案優缺點比選論證，方案一、方案二結合周邊路網以及現狀交通分析，方案二工程拆遷范圍大、工程投資高且平面指標多次交織、互通匝道空間關系復雜，行車存在一定安全隱患，方案一匝道在滿足克服高差迂回展線的同時，對沿線的建筑物拆遷較小，且能實現北環路與安寧東路全互通設計，因此經過技術、經濟比選最終確定方案一為本項目工程設計路線方案。

6 方案研究結論

城市互通立交工程設計較公路互通立交工程設計有其自身的特殊性，邊界條件復雜，工程建設更加困難，尤其在城市交通發展快速的當下，在發展好城市主要干線道路交通的同時，處理好城市道路各互通節點方案研究是解決城市道路快速發展的控制性因素。城市互通立交的設計在遵循道路規劃的同時，還應結合以下幾個方面。（1）符合城市總體規劃，城市道路建設，應做好城市互通立交設計規劃與沿線規劃片區的平面及空間關系，互通立交設計為片區服務，兩者相輔相成，在解決交通疏解的同時，城市規劃也能為互通設計提供支撐。（2）加強對于所在區域交通路網的研究，城市互通建設并不是獨立的存在，其本身所承擔的功能是沿線區域的交通互動轉換。（3）減少對沿線構筑物的征拆，在確保工程的安全性前提下，滿足工程經濟性，可實施性要求。（4）與城市景觀的協調性，減少對既有生態環境的破壞，城市互通設計在滿足自身交通導向的同時，應與周邊城市景觀相協調，能反映出當地城市的人文特色與生態景觀風貌。（5）論證與周邊已建工程的相互結合性，避免出現與周邊已建工程的功能的重復性，造成工程投資浪費。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.城市道路交叉口設計規程：[CJJ 152-2010].北京：中國建筑工業出版設，2010.

[2]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.城市道路工程設計規范：[CJJ 37-2012].北京：中國建筑工業出版設計，2012.

[3]中國公路工程咨詢集團有限公司.公路立體交叉設計細則：[JTG/T D21-2014].北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

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