雙層立體復(fù)合高速公路與兩條相鄰城市道路互通立交改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)

許江杰，田 瑞，陳炯昭

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安710075）

1 工程概況

深圳機(jī)場(chǎng)—荷坳高速公路（機(jī)荷高速）是國(guó)家高速公路網(wǎng)G15 沈陽(yáng)—海口高速公路的重要組成部分，東起深圳市龍崗區(qū)荷坳立交，西至寶安區(qū)鶴洲立交，與南北向的廣深高速和東西向的深中通道（計(jì)劃2024 年建成）連接。現(xiàn)狀機(jī)荷高速于1999 年全線建成通車，線路總長(zhǎng)約43 km，雙向6 車道，設(shè)計(jì)速度100 km/h。全線分布有14 座互通立交，平均間距3 km。道路兩側(cè)已高度城市化。隨著深圳市的高速發(fā)展，截至2016 年底，全線日均交通量為123 078 pcu/d。目前全線為6 級(jí)服務(wù)水平，部分路段呈現(xiàn)擁堵常態(tài)化。

機(jī)荷高速主線改擴(kuò)建總體方案為雙層立體復(fù)合高速，其中地面層由雙向6 車道拓寬為雙向8 車道，立體層在原路走廊帶內(nèi)緊鄰原路采用橋梁或隧道方案新建雙向8 車道通道，地面層和立體層共同構(gòu)成雙層立體復(fù)合高速通道，設(shè)計(jì)速度均采用100 km/h。

在總體改擴(kuò)建方案下，結(jié)合沿線各立交交通功能、交通量及周邊條件進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。如圖1 所示，現(xiàn)狀福民互通為機(jī)荷高速與觀瀾大道（主干路）交叉處的B 型雙喇叭互通，位于龍華區(qū)福城街道竹村社區(qū)南側(cè)。主線上跨觀瀾大道，主要功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)荷高速與觀瀾片區(qū)的交通轉(zhuǎn)換。近期建成的龍瀾大道（快速路）與觀瀾大道鄰近，路線走向基本平行，間距約720 m，與機(jī)荷高速未設(shè)互通。已市政化改造的梅觀高速也基本平行于觀瀾大道。現(xiàn)狀福民互通與清湖樞紐互通相距1.5 km。龍瀾大道與梅觀高速的存在導(dǎo)致觀瀾大道的集散功能與之重疊，且加大了觀瀾大道的交通壓力。為提高觀瀾大道和福民互通節(jié)點(diǎn)的交通服務(wù)水平，對(duì)其進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。

圖1 福民互通所在區(qū)域路網(wǎng)圖

2 現(xiàn)狀分析及交通量預(yù)測(cè)

如圖1 和圖2 所示，福民互通周邊城市化發(fā)展成熟，路網(wǎng)也較為成熟，東西向主要有坂李大道、機(jī)荷高速、觀天路、環(huán)觀南路以及石清大道（在建）等，南北向主要有龍瀾大道、梅觀高速、觀瀾大道、大和路等。周邊限制條件較多，主要控制因素有龍湖山莊、璽園（在建）、天然氣管線、石清大道（在建）、工業(yè)園區(qū)、地鐵4 號(hào)線及大和路（含有軌電車）跨現(xiàn)狀機(jī)荷高速的跨線橋等。

圖2 主要控制因素分布示意圖

觀瀾大道為城市主干路，雙向6 車道，設(shè)計(jì)速度60 km/h，道路規(guī)劃紅線寬60 m。道路沿線出入口眾多，交通擁堵較為嚴(yán)重。龍瀾大道為城市快速路，道路紅線寬70 m，主路為雙向6 車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，輔路為雙向4 車道，設(shè)計(jì)速度40 km/h，2017 年建成，交通運(yùn)行情況良好。

調(diào)查資料顯示：現(xiàn)狀福民互通擁堵點(diǎn)為機(jī)荷高速互通區(qū)主線及西→南向，互通范圍主線斷面交通量大；現(xiàn)狀福民互通匝道使用情況良好，均為II 型雙車道匝道[1]，平縱指標(biāo)一般。

現(xiàn)狀福民互通與東側(cè)清湖樞紐互通間距較近，清湖樞紐互通主線的擁堵交通倒灌至福民互通主線；惠州→機(jī)場(chǎng)方向出口匝道為環(huán)形匝道，服務(wù)水平較低，較半定向匝道的安全風(fēng)險(xiǎn)大[2]。現(xiàn)狀福民互通為雙喇叭型互通立交，在遠(yuǎn)期“自由流收費(fèi)模式”下，收費(fèi)廣場(chǎng)段存在交通交織，交織段長(zhǎng)度短、通行效率低，存在安全隱患。現(xiàn)狀福民互通距離觀瀾大道與石清大道的交叉口僅200 m，交叉口容易擁堵。

從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能定位來(lái)看，龍瀾大道的建成使福民互通周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，同時(shí)觀瀾大道的交通壓力也隨之增大。結(jié)合交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，考慮提高觀瀾大道和福民互通節(jié)點(diǎn)的交通服務(wù)水平，加大福民互通與清湖樞紐互通節(jié)點(diǎn)之間的間距，機(jī)荷高速應(yīng)與作為城市快速路的龍瀾大道設(shè)置互通，實(shí)現(xiàn)機(jī)荷高速與龍瀾大道及周邊片區(qū)的交通轉(zhuǎn)換。圖3 為遠(yuǎn)景年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果。

圖3 遠(yuǎn)景年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果

3 方案設(shè)計(jì)

機(jī)荷高速互通立交設(shè)計(jì)總體思路為：立體層與國(guó)家高速公路網(wǎng)連接，地面層與省級(jí)高速公路、快速路及城市主干路連接，兩層之間設(shè)置上下匝道，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)功能和立交功能的完善，個(gè)別交通量特別大的立交或匝道考慮雙層分流。為滿足雙層立體復(fù)合高速公路與龍瀾大道的快速交通轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)方案提出了兩個(gè)思路：一是龍瀾大道僅與地面層連接（通過機(jī)荷主線兩層之間的上下匝道實(shí)現(xiàn)與立體層交通的轉(zhuǎn)換）；二是龍瀾大道與立體層、地面層都連接。

梅觀高速（國(guó)家高速公路G94 中的一段）現(xiàn)狀道路等級(jí)為高速公路，市政化改造后道路等級(jí)定位為城市快速路，設(shè)計(jì)速度80 km/h，主線雙向8 車道，輔路雙向6 車道。雖然龍瀾大道也為城市快速路，但是從路網(wǎng)功能定位上來(lái)看，梅觀高速是承擔(dān)干線功能的快速路，龍瀾大道是承擔(dān)集散功能的快速路。機(jī)荷高速與梅觀高速交叉處的清湖樞紐互通（改擴(kuò)建方案為梅觀高速與立體層、地面層都連接的雙層立體互通）2044 年總轉(zhuǎn)向交通量為127 314 pcu/d，機(jī)荷高速與龍瀾大道交叉處的福民互通2044 年總轉(zhuǎn)向交通量為69 610 pcu/d。從立交總體布設(shè)思路和交通量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)方面綜合分析，確定龍瀾大道設(shè)置僅與機(jī)荷高速地面層連接的互通立交。

龍瀾大道與梅觀高速距離約2.2 km（改擴(kuò)建后），可通過輔助車道、集散車道或匝道交織分離的形式將福民互通與清湖樞紐互通連接起來(lái)[1]。當(dāng)采用集散車道的形式時(shí)：一方面，受大和路（含有軌電車）、梅觀高速上跨現(xiàn)狀機(jī)荷高速的跨線橋條件制約，無(wú)法布設(shè)集散車道；另一方面，地面層占地過寬，導(dǎo)致立體層線位外移，立交規(guī)模過大。故放棄研究。當(dāng)采用匝道交織分離的形式時(shí)，受大和路（含有軌電車） 上跨現(xiàn)狀機(jī)荷高速的跨線橋條件制約，無(wú)法布設(shè)匝道，且兩個(gè)立交的交織匝道布設(shè)導(dǎo)致大量征拆，故放棄研究。3 種形式中可以使用的僅剩輔助車道。

從路網(wǎng)交通功能角度分析，當(dāng)龍瀾大道與機(jī)荷高速設(shè)置互通后，觀瀾大道與機(jī)荷高速的互通是否保留應(yīng)進(jìn)行比較。結(jié)合輔助車道的連接形式，提出2 個(gè)方案。

（1）方案一：變異雙T 型互通（保留觀瀾大道與機(jī)荷高速連接）

如圖4 所示，機(jī)荷高速同時(shí)與龍瀾大道、觀瀾大道連接。機(jī)荷高速與龍瀾大道主路相接，輔路設(shè)置出入口與匝道相接，滿足輔路與機(jī)荷高速的交通轉(zhuǎn)換，同時(shí)設(shè)置聯(lián)絡(luò)匝道連接既有立交。為避開現(xiàn)狀兩側(cè)地塊，方案采用匝道迂回方式，形成變異雙T 型互通，同時(shí)對(duì)龍瀾大道輔路進(jìn)行部分改造。除利用舊匝道維持舊斷面，新建匝道結(jié)合交通量預(yù)測(cè)，采用II 或III 型雙車道匝道斷面、雙車道出入口，設(shè)計(jì)速度為50～60 km/h。

圖4 方案一示意圖

（2）方案二：對(duì)稱雙環(huán)混合式互通立交（取消觀瀾大道與機(jī)荷高速連接）

如圖5 所示，機(jī)荷高速僅連接龍瀾大道。匝道與被交路龍瀾大道主路連接，輔路設(shè)置出入口與匝道相接，滿足輔路與機(jī)荷高速的交通轉(zhuǎn)換。為盡量利用現(xiàn)有空間，減少匝道繞行，立交采用對(duì)稱雙環(huán)和半定向混合式布設(shè)，同時(shí)對(duì)龍瀾大道輔路進(jìn)行部分改造。結(jié)合交通量預(yù)測(cè)，匝道采用II 或III 型雙車道匝道斷面、雙車道出入口，設(shè)計(jì)速度為40～60 km/h。

圖5 方案二示意圖

（3）方案比較

從交通功能特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)、通行能力等方面，對(duì)方案一和方案二進(jìn)行比較（見表1）。

綜上所述，通過各方面因素的對(duì)比，最終推薦方案一。

表1 互通立交方案比較表

4 結(jié) 語(yǔ)

該互通立交改擴(kuò)建設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合各方面因素對(duì)各種方案進(jìn)行了比較，包括對(duì)被交路與立體層和地面層連接方式的選擇，對(duì)間距較短的兩立交連接形式的選擇，以及對(duì)是否保留既有互通的被交路與主路連接的選擇。該互通立交周邊既有控制因素眾多，對(duì)施工保通要求高，改擴(kuò)建設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。經(jīng)仿真評(píng)估，推薦方案立交整體服務(wù)水平良好，交通運(yùn)行順暢。通過對(duì)被交路的通行能力分析，龍瀾大道和觀瀾大道均滿足遠(yuǎn)景年交通量需求，同時(shí)因龍瀾大道的互通設(shè)置，觀瀾大道的交通壓力也得以大大緩解。

高速公路立交改擴(kuò)建時(shí)，應(yīng)綜合考慮交通功能、交通量、周邊既有控制因素、施工期間保通問題、既有工程利用情況、占地規(guī)模及造價(jià)等各方面因素，對(duì)設(shè)計(jì)方案擇優(yōu)選擇。同時(shí)，應(yīng)注意分析主線改擴(kuò)建后對(duì)現(xiàn)狀被交路通行能力的影響，若其通行能力不滿足需求，須對(duì)被交路進(jìn)行改擴(kuò)建，否則被交路的擁堵交通會(huì)倒灌入主線，造成主線擁堵。