既有互通立交改造方案選型分析

趙聚成，熊 軍，于 海

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300392）

由于山區(qū)地形起伏較大，常規(guī)立交形式[1]如全定向、組合式全互通、苜蓿葉、環(huán)形等經常受限，立交設計需充分考慮現狀地形的影響。本文以龍羊互通立交改造為例，分析在地形高差較大、周邊控制因素過多的情況下互通立交方案選擇。

1 工程概況

原龍羊互通立交為龍里縣首座城區(qū)互通式立交，于2018年1月15日通車，僅修建了2條匝道，主要是滿足龍山大道與環(huán)城路的交通轉換；而隨著西區(qū)的不斷發(fā)展，老城區(qū)與西區(qū)的交通量迅速增大，因此考慮對現狀龍羊立交適當改造，打通正大路，使老城區(qū)、西區(qū)以及通往廈蓉高速一帶交通轉換更為便捷快速。見圖1。

圖1 立交地理位置

龍山大道、正大路為城市主干路，設計車速40 km/h；立交匝道設計車速20～30 km/h；交通量預測年限為20 a；橋梁設計基準期為100 a；機動車道凈空≥5.0 m，行人及非機動車道凈空≥2.5 m；最大縱坡≤7.0%；橋梁設計荷載按城市-A級，路面計算荷載采用BZZ-100標準軸載[2]。

2 立交現狀條件及需求分析

2.1 立交設計原則

1）以適用、經濟、安全、美觀為原則，在滿足交通功能的前提下，力求功能齊全、占地節(jié)省、造價經濟、外形美觀、環(huán)境協調、安全流暢[3]。

2）布局應結合現狀地形、地物，盡可能減少拆遷和占地，對已出讓地塊、新建成高層小區(qū)應予以避讓，降低實施難度，確保實施的可行性。

3）立交線型標準在滿足設計規(guī)范的前提條件下，充分考慮既有現狀地坪影響，合理采用匝道設計指標。

4）新設計立交方案應充分考慮與現狀立交的銜接與過渡，盡量減少拆橋破路等廢棄工程量。

2.2 立交用地現狀及規(guī)劃

現狀龍羊立交緊鄰黔桂鐵路，由1座主線橋梁、2條平行匝道和2條定向匝道組成。主線橋梁跨越黔桂鐵路，西接龍山大道，東接環(huán)城路；2條平行匝道實現環(huán)城路東北與東南方向的交通轉換，主線橋下設置一處平交口，環(huán)城路往北向為斷頭路。見圖2。

圖2 立交用地現狀

立交范圍內現狀地形西北高、東南低，高程在1 095～1 081 m，自然坡降約3%，現狀立交西北側存在一處山包，高程約1 160 m。

立交周邊現狀建筑主要有居民小區(qū)和正在施工的棚戶改造區(qū)，西側和南側的房建即將拆遷，同時立交南側已經初步規(guī)劃為住宅小區(qū)；因此，在匝道布置上，盡量利用節(jié)點西北側的三角地，避讓現狀及規(guī)劃住宅區(qū)域。

3 交通量預測分析

3.1 現狀交通量調查

龍山大道的南北直行交通以及環(huán)城路在東北方向的環(huán)向交通流量相對較大，分布也較為均衡，大致在900～1 000 pcu/h。2條定向匝道中，東轉南交通量為492 pcu/h，南轉東方向僅為228 pcu/h，潮汐現象較為明顯。現狀立交的總體運行狀況較為良好；而東側的環(huán)城路受道路空間限制，現狀高峰時段時有擁堵發(fā)生。見圖3。

圖3 立交現狀高峰交通量

3.2 立交功能分析

新老城區(qū)之間的交通主要是通過金龍西路、三林路及正大路這三條貫通道路進行溝通。見圖4。

圖4 新老城區(qū)之間的交通

現狀三林路為雙向四車道、金龍路為雙向兩車道，目前高峰時已擁堵嚴重；因此，立交首先要打通正大路與環(huán)城路銜接。由于鐵路以東是龍里縣城的建成區(qū)，路網比較完善，城區(qū)內部需要通過龍羊立交來進行轉向的交通相對較少，而西南側的龍山大道是連接龍里城區(qū)與外圍花溪、草原方向的重要通道；因此，轉向功能主要是實現正大路和環(huán)城路與西南側龍山大道的交通轉換。

3.3 預測交通量

結合交通定性分析，遠期龍山大道和正大路的直行高峰交通量在1 600～1 800 pcu/h。在轉向交通中，正大路和環(huán)城路向南與龍山大道溝通的4條匝道功能較為重要，流量在700～800 pcu/h；其余方向流量較為均衡，在500 pcu/h左右。見圖5。

圖5 立交遠期高峰小時交通量

4 立交方案選型

4.1 立交方案一

全互通立交方案。環(huán)城路與龍山大道的直行交通利用現狀橋梁通行；環(huán)城路與正大路直行交通分上下行布置，東南往西北走向的半幅道路基本利用現狀道路，另半幅道路從現狀橋下空間通過，兩幅道路間距約120 m轉向交通中，龍山大道與正大路的連系通過右轉匝道和半定向匝道實現。

由于現狀橋梁與道路高差近20 m，龍山大道與環(huán)城路東南方向的連系采用環(huán)形匝道克服高差，左轉利用西側較高地勢，上跨正大路后匯入右轉匝道再接入龍山大道。環(huán)城路東北向與東南向及正大路的轉向交通通過相應的匝道進行連接。立交匝道中連續(xù)進出的開口間距最小為60 m，先入后出的開口最小間距為85 m，均滿足規(guī)范中關于匝道口最小間距的要求[4]。見圖6。

圖6 方案一

4.2 設計方案二

部分互通立交。現狀龍陽立交基本完全利用，橋下平交口保留，現狀匝道引路段仍然雙向通行，解決龍山大道與環(huán)城路東南方向的連系。

正大路分上下行與環(huán)城路相連，北半幅道路與現狀立交相接，南半幅道路利用立交橋下空間繞行接入環(huán)城路，道路最小半徑為40 m，僅滿足30 km/h車速要求，因此局部需要限速管理。龍山大道與正大路方向通過新建匝道連接，新建匝道與現狀匝道橋梁銜接段需要對現狀橋梁進行加寬改造。見圖7。

圖7 方案二

4.3 立交方案三

簡易立交方案。現狀立交完全保留，正大路與現狀立交引路段的線位直接相接。在與匝道交叉處，正大路南半幅道路新建下穿地道，避免在匝道落地點設置平交口，保證了正大路與環(huán)城路的直接相連。

轉向交通中E匝道在落地后通過設置渠化島，分為左轉和右轉交通[5]。左轉交通和現狀的右轉匝道可以實現正大路與龍山大道的轉向。另外，在現狀主線橋梁西側布置一條迂回匝道與C匝道相接，再配合E匝道的右轉流向，實現龍山大道與環(huán)城路東南方向的連系。見圖8。

圖8 方案三

方案的缺點是部分轉向交通需經過橋下平交口，造成平交路口交通壓力較大，影響通行效率。

4.4 方案比選

4.4.1 交通功能-交通仿真評價

采用VISSIM交通仿真軟件，對方案的運行效果進行模擬。

方案一由于立交范圍內沒有平交口，通行效率較高，總體運行效果良好，正大路直行方向、環(huán)城路橋下道路及立交進出口、交織段，都沒有產生擁堵。見圖9。

圖9 立交方案一運行速度

方案二在環(huán)城路、立交進出口、交織段都沒有產生擁堵，正大路分幅布置也緩解了現狀平交口的交通壓力；但由于正大路由西北向東南方向道路線型指標不高，造成運行速度偏低，只有20 km/h左右。見圖10。

圖10 立交方案二運行速度

方案三的現狀匝道與正大路交叉節(jié)點運轉順暢；但由于直行交通和轉向交通都匯聚到了環(huán)城路在橋下的平交口路，一定程度上會造成路口高峰期擁堵。見圖11。

圖11 方案三運行速度

4.4.2 實施難度

方案一需要對現狀匝道進行較大規(guī)模拆除，社會影響較大，造價也最高，達到1.63億元。匝道橋廢除期間，交通需要經由人民路和小街園進行繞行，施工期間增加了周邊路網的交通壓力。見圖12。

圖12 方案一橋梁拆除

方案二的現狀橋梁僅需要改造約100 m長度，廢棄工程較少，增設的匝道也僅需要對現狀橋梁進行加寬即可。見圖13。

圖13 方案二橋梁改造

方案三雖然對現狀橋梁完全保留，但由于修建地道需要對周邊進行開挖，現狀路基段廢棄較多，施工期間也需要斷交。見圖14。

圖14 方案三地道基坑開挖

方案一交通功能最優(yōu)、行車舒適性好、景觀造型新穎，具有可實施性；方案二雖然橋梁改造范圍小，但正大路線型指標低，易造成擁堵，通行能力受限；方案三對現狀立交進行完全保留，解決了正大路與環(huán)城路的直行連接，但橋下平交口交通壓力較大，容易造成擁堵。因此，推薦造型新穎、美觀大方；鯉魚造型的全互通立交方案一。

5 結語

本文以龍羊互通立交方案選型為例，通過對現狀立交條件及需求分析，結合交通量預測結果和立交功能分析，解決了在地形高差較大、周邊構筑物復雜的情況下如何選擇立交設計方案的問題，為互通立交設計提供一個系統(tǒng)、完整的設計思路。□■