滬武高速董浜樞紐改擴建方案研究

曹文濤，李志濤，孫學琴

(1.江蘇交通控股有限公司，江蘇 南京 210019；2.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019)

滬武(上?！錆h)高速公路是上海至成都國家高速公路并行線，全線共766 km。其中太倉至常州段貫穿江蘇省南沿江經濟發達地區，受區域經濟快速增長的影響，建成通車以來交通流量持續增長，擁堵已成常態，目前正在進行擴容研究。董浜樞紐是滬武與沈海(沈陽—?？?高速公路的交叉樞紐，是項目路交通轉換量最大、影響范圍最廣的樞紐，如何保證其在營運狀態下進行改擴建值得深入研究。

1 工程概況

1.1 互通現狀

董浜樞紐現狀為對角雙環變異苜蓿葉形樞紐(見圖1)，主線上跨被交道，匝道橋上跨主線和被交道。主線滬武高速公路設計速度為120 km/h，董浜樞紐內部及以西為雙向四車道，樞紐以東至蘇滬界為雙向六車道。被交道沈海高速公路設計速度為120 km/h，樞紐內部為雙向四車道，樞紐以外為雙向六車道。主流向蘇通大橋往返上海方向匝道設計速度為80 km/h，環形左轉彎匝道設計速度為40km/h，其他匝道設計速度為60 km/h。

圖1 現狀董浜樞紐及建設條件

項目區為蘇南經濟發達區，東南象限董浜鎮區城市化進程較高，緊靠樞紐外側分布大量廠房，其他象限零星分布民房。被交道沈海高速公路上的董浜互通與董浜樞紐的間距為2.1 km，董浜樞紐改造應盡量減小對鄰近工點的影響。

1.2 交通量調查分析及預測

1.2.1 過江通道對交通量的影響分析

由于現狀江蘇省過江通道數量少、間距大，多個過江通道存在擁堵情況，董浜樞紐連接的蘇通大橋是其中最擁堵的大橋之一。為滿足江蘇省經濟社會發展、過江交通量增長和實現江蘇省相關交通規劃的需要，2020年國家發展改革委印發《長江干線過江通道布局規劃(2020—2035年)》，其中江蘇省規劃建設的過江通道為13座，分別為錦文路過江通道、南京地鐵4號線過江通道、南京市域快速軌道過江通道、南京上元門過江通道、南京七鄉河過江通道、龍潭長江大橋、寧儀城際鐵路過江通道、潤揚第二過江通道、江陰第二過江通道、江陰第三過江通道、張皋過江通道、蘇通第二過江通道、海太過江通道。

為準確分析新增過江通道對董浜樞紐直行交通和轉向交通的影響，先將滬武高速公路的現狀交通組成中剝離出過江交通出行總量，再獲取已通車運營過江通道的利用情況，依據建設時序逐步從路網中加入新增過江通道，最后按照最短路徑、容量限制、出行習慣、收費政策、限行等因素進行過江通道交通流量平衡分布。根據文獻[2]，未來區域內滬蘇通大橋、海太過江通道、蘇通第二過江通道的建成對蘇通長江公路大橋分流較明顯，預測分流比例分別為20.0%、18.5%和10.6%，其他新增過江通道的分流作用對董浜樞紐交通量的影響較小。

1.2.2 交通量調查與預測

交通量調查采用不間斷攝像的現場觀測方法，并采用江蘇省高速公路聯網數據進行檢驗和修正，形成基準年OD成果。預測采用“四階段推測法”，以江蘇省高速公路網規劃路網為基礎，使用Trans-CAD建模進行交通量預測。董浜樞紐轉向交通量預測結果見圖2。

圖2 董浜樞紐不同特征年交通量預測結果(單位：pcu/d)

由圖2可知：滬武主線、被交道直行交通量均較大，上海往返蘇通大橋始終為主要交通方向，其他方向的轉向交通量相對較??；主要交通方向的轉向交通量受新增過江通道分流作用的影響明顯。

1.2.3 交通適應性分析

從預測結果來看，現狀樞紐形式與董浜樞紐的交通量基本相符，采用文獻[4]中的方法進一步分析現狀樞紐匝道、匝道連接部(分流區、合流區)的通行能力和服務水平，結果顯示：現狀樞紐所有匝道的服務水平與現狀、預測交通量相適應，均能滿足不低于四級的要求；在滬武主線不進行擴建的情況下，樞紐區受直行方向交通的影響，匝道連接部的服務水平和交通量適應性較差，在2030年降到四級及以下；在對滬武主線擴建的情況下，通過增加主線行車道數增強非影響區的通行能力，可使整座樞紐互通的服務水平得到保障。

2 互通改建方案設計與分析

2.1 改擴建重點分析

(1)樞紐的功能定位高，施工期間交通組織要求較高。從路網角度看，主線為東西向滬武國家高速公路的重要組成部分、江蘇省規劃網中的“橫八”，被交道沈海高速公路為國家高速路網南北縱線之一、唯一一條貫通中國東南沿海地區的高速公路；董浜樞紐作為聯系這2條高速公路的樞紐互通，是東南沿海地區溝通的重要紐帶，轉向交通量大，改造期間不能長時間中斷交通流或降低服務水平，施工期間交通組織要求高，改造方案論證需重點考慮。

(2)樞紐的整體轉向量大，營運期間交通組織要求較高。董浜樞紐在預測末年的總轉向交通量高達78 364 pcu/d，主要交通方向占比高達63%。大轉向交通量的樞紐改造方案論證時既要滿足各方向交通轉換的需求，還要保證整體交通組織簡單清晰，便于駕駛人員判斷。

(3)樞紐改造方案需全局考慮，避免重復建設。被交道沈海高速公路在樞紐內側為雙向四車道，已成為交通瓶頸，樞紐改造應全局統籌考慮，同步研究被交道拓寬改造，避免重復建設，以免造成工程浪費和不良社會影響。

(4)樞紐附近大型工點多，應盡量減小對鄰近工程的影響。被交道沈海高速公路在董浜樞紐南側連續設置了董浜互通、董浜南樞紐，間距分別為2.1和2 km，形成了復合式立體交叉，改造應盡量減小對其他工點的影響，避免產生連鎖反應。

(5)樞紐改造應盡可能保護土地資源，減少占地。項目地處蘇南經濟高度發達的蘇州市，土地資源非常寶貴，寸土寸金。在滿足功能的需求下，樞紐改造應優選占地少的方案。

2.2 互通改建方案分析

互通立交的改擴建一般采用原位改建和移位重建兩種思路。董浜樞紐為2條國家高速公路的立體交叉，受路網條件、建設條件等限制，整座樞紐的主體基本不存在移位重建的可能，故針對原位改造方案進行重點研究。在原位改造方案中，結合滬武主線的拼寬方式，存在現狀樞紐是否保留兩類方案：第一類方案為滬武主線采用分離方式進行擴容，現狀樞紐完全保留；第二類方案為滬武主線采用整體拼寬方式，樞紐進行原位拆除改造。

2.2.1 第一類方案：滬武主線采用分離方式擴容，現狀樞紐保留

通過分離主線，對直行交通量進行分流，使現狀樞紐形式和匝道通行能力可滿足交通增長的需求?，F狀樞紐完全保留，實現交叉高速公路的交通轉向功能，原有工程利用率高，并可較好地解決改擴建施工期間大轉向交通的組織問題。對比分析主線單側分離(方案一，見圖3)和雙側分離(方案二，見圖4)2種方案，其交通組織、服務水平及被交道處置等情況基本相同，但主線單側分離方案的新增用地更少，故選取單側分離方案進行深入研究。

圖3 董浜樞紐改擴建方案一

圖4 董浜樞紐改擴建方案二

在現狀樞紐范圍外的滬武主線上設置分、合流點，將主線分離出整體雙向六車道，避開東南象限的董浜鎮密布廠房，另辟新線從樞紐北側跨越，分離的主線采用菱形互通進行溝通，形成菱形+現狀樞紐的復合式立體交叉(即方案一)。改造后樞紐區主線為“2+3”分離拼寬形式，分離拼寬主線的里程為3.5 km，新建菱形互通匝道共計4.6 km。原上跨沈海高速公路的主線橋完全保留，被交道在樞紐內部僅能滿足拼寬為雙向六車道，且在上跨橋墩處需局部壓縮硬路肩，在2030年前后，沈海高速公路的服務水平預計降至三級下限。

主線采用分離擴容后，董浜樞紐節點運營期的交通組織可采用“客貨分行”和“方向分行”2種方式。經服務水平分析，2種方式均可滿足規范要求，客貨分行方式的容錯糾錯功能更強，但誤入交通量增加會明顯降低服務水平，增加安全風險。因此，推薦采用方向分行的方式進行交通組織。

2.2.2 第二類方案：滬武主線采用整體拼寬，現狀樞紐進行原位改造

第一類主線分離擴容方案盡管施工期間交通組織保通壓力較小，但運營期的交通組織復雜且被交道拓寬凈空受限問題未能得到有效解決。因此，提出第二類方案，即對滬武主線采用整體拼寬，現狀董浜樞紐原位拆除改造。結合交通量預測結果和施工保通要求進行互通形式選擇，提出對角雙環變異苜蓿葉和直連式2種方案。

(1)方案三：對角雙環變異苜蓿葉。該方案為樞紐原位改建，形式和現狀樞紐相同(見圖5)。該方案與交通的主要流向相符，并可充分利用現狀樞紐占地。滬武主線雙側拼寬為八車道整體斷面，新的互通匝道避開原有匝道位置重建。原上跨沈海高速公路的主線橋通過左、右分幅施工調整橋跨，被交道在樞紐內部拼寬為標準的雙向八車道斷面，服務水平可始終保持在三級以上，保證國家主干道發揮較好的功能。施工期匝道先建新后拆舊，除交通量較小的環形匝道外，其他方向基本不需要中斷交通，可較好地解決大流量交通組織問題。

圖5 董浜樞紐改擴建方案三

(2)方案四：直連式互通。該方案將左轉彎環形匝道調整為內轉彎半直連式，形成直連式互通立交(見圖6)，其形式與交通流向相符，可充分利用原有占地，并解決方案三環形匝道在施工過程中中斷交通的問題。該方案內轉彎半直連匝道同時跨越主線、被交道及匝道，形成“4層式”立交，橋梁規模增加較多，樞紐整體高度較大，工程造價較高，景觀效果不佳。

圖6 董浜樞紐改擴建方案四

對比方案三和方案四，從滿足工程需求和節約工程造價角度，方案三優勢明顯，環形匝道改造中斷交通的問題可通過發達的區域路網來尋求解決方案。因此，選擇方案三進行進一步研究和比選。

2.3 互通方案比選

在兩類方案中優選出方案一和方案三，從技術、經濟、現狀樞紐利用、施工期和運營期交通組織、被交道處置及景觀等多因素綜合分析，兩方案各有優勢，均有較高的研究價值。方案三雖然總造價稍高，但運營期交通組織簡單，更符合行駛習慣，整體景觀效果更好，且能較好地解決被交道拓寬改造問題，故將方案三作為推薦方案(見表1)。

表1 董浜樞紐改擴建方案比選

3 結語

高速公路中樞紐互通立交是復雜的系統工程，涉及面較廣，而運營狀態下的樞紐改造需考慮的因素更多。該文以董浜樞紐為例，采用“四階段推測法”，以江蘇省高速公路網規劃路網為基礎，依據全省高速公路網建設時序，重點考慮新增過江通道的影響，預測了董浜樞紐改擴建完成后20年的交通量；通過交通適應性評價，分析了現狀互通與交通量的適應性，為方案制訂提供依據；分析了改擴建重點，并結合滬武主線的改擴建，論證了保留現狀樞紐的主線分離擴容和原位拆除改建兩類方案，優選方案后進行多維度比選，最終推薦采用總體相對較優的方案進行改擴建。