關于高速公路樞紐互通改造方案的研究

徐劍　李原寶

[ 作者簡介 ]

徐劍，男，安徽阜陽人，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，工程師，本科，研究方向：高速公路互通立交研究設計。

[ 摘要 ]

隨著經濟社會的快速發展，我國高速運輸網絡不斷擴展完善加密的同時，交通量的快速增長也激發了大量的既有高速改造擴建需求，以提高道路通行能力。樞紐互通作為高速公路交通流轉換的重要節點，其改造方案尤為重要。本文結合互通改造設計工程實例，分析歸納樞紐互通改造的思路與方法。

[ 關鍵詞 ]

高速公路;互通立交;改擴建

中圖分類號：F54?文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.10.061

截止至2020年，我國高速公路建成里程高達16.1萬公里，里程長度穩居世界第一。“十四五”規劃一方面指出繼續加快推進高速公路網絡完善，擴大路網覆蓋，另一方面也在強調高速公路繁忙通道擴容改造，提升高速公路網絡運行效率和服務水平。隨著經濟社會的快速發展，道路沿線交通量將呈躍進式提升，高速公路改擴建日益增多。樞紐互通作為高速公路交通轉換的重要節點，改造方案是否合理，既影響現狀工程的利用、施工期間的交通狀況，更影響后期運行安全與交通轉換效率。如何合理確定樞紐互通改造方案，是高速公路改擴建中需重點考慮的問題。

1? ? 樞紐互通改擴建主要形式

高速公路改擴建方式主要包括移位改建與原位擴建，鑒于我國土地資源緊缺，目前多采用原路擴容的方案。原位改擴建主線加寬方式主要分為以下幾種（如圖一）。

結合高速主線的拼寬改造方式，樞紐互通改造方式一般分成原址新建、原址擴建、移位重建和新增互通四類。樞紐互通規模一般較大，其改造往往牽一發而動全身，縱觀以往工程案例，高速公路多采用原址擴建的方案[1]。目前山區公路常采用單側加寬，而平原微丘區高速改擴建互通范圍內主線多采用兩側拼寬的改造方式，主要是因為其改造難度、改造工程量和改造影響范圍相對較小，一般只需要考慮跨線橋的凈空和匝道與主線的銜接問題。但由于早期高速交叉設計時，從大跨徑橋梁的經濟與技術性出發，未考慮足夠的遠期改擴建空間，再加之部分需要改建的互通建成年限較短，因路網的加密或功能需求的變化導致需要進行擴容改造，因此常規的兩側拼寬改造方案在許多樞紐互通的改造中常伴隨著大量的構造物拆改，既有工程利用率低，可能并非推薦之選。如何在互通改造設計中結合既有立交的現狀、既有工程利用率、社會影響、施工保通等因素合理選擇各項指標，擬定改造方案，提出滿足現行規范要求的總體最優解，是值得我們深入研究探討的內容[2]。

2? ? 工程實例

2.1? 工程概況

蕪宣樞紐互通位于宣城市宣州區古泉鎮附近，是蕪宣高速與銅南宣高速交通流轉換的重要交通節點。銅南宣高速于2015年底建成通車，通車年限較短，互通整體使用狀況較好。蕪宣高速與銅南宣高速現狀均為雙向四車道高速公路，路基寬度26m，設計速度100km/h。

銅南宣高速主線橋主跨50m，采用左右線錯孔布置，橋墩間距40m，凈距38.2m。C、D匝道跨線橋主跨35m。現根據安徽省高速公路網規劃修編（2019-2035年），隨著長三角一體化快速發展，基礎設施的全面互聯互通，蕪湖-宣城交通流量增大，現需對蕪宣高速進行四改八拼寬改造，改造后整體式路基寬度為42m，設計速度提升為120km/h。由于銅南宣高速主線橋不滿足擴建后蕪宣高速路下穿要求，C、D匝道橋未預留下穿蕪宣高速改擴建條件，需結合現狀對蕪宣樞紐進行整體改造。

2.2? 方案比選

該互通現狀為對角象限雙環式十字樞紐，主線下穿銅南宣高速及匝道。左轉匝道布設，主交通流蕪湖←→廣德方向、次交通流宣城←→銅陵方向采用外轉彎半直連匝道（C、D匝道）;小交通流銅陵←→蕪湖方向、宣城←→蕪湖方向采用環圈匝道（A、B匝道）;右轉匝道均采用直連式定向匝道（E、F、G、H匝道）。單車道匝道寬度8.5m，雙車道匝道寬度10.5m，匝道斷面滿足交通容量需求[3]。互通范圍內主線最小平曲線半徑R-7511.67，最大縱坡為1.932%，滿足提速改造的平縱面要求。

因此，方案設計維持原匝道設計標準，結合主線四改八改擴建對匝道空間布置及連接部銜接進行改造，同時結合下穿段主線拼寬、穿越方式，對方案比選如下。

2.2.1 方案一：主線整體式斷面雙側拼寬，銅南宣高速橋及C、D匝道橋局部拆改

采用常規老路雙側拼寬方案，主線采用整體式路基雙側拼寬至雙向八車道標準斷面42m（行車道寬2×4×3.75m， 中央分隔帶寬3.0m，內側路緣帶各寬0.75m，兩側硬路肩各寬3.0m，其中路緣帶各寬0.5m，兩側土路肩各寬0.75m），下穿銅南宣高速及C、D匝道。由于現狀橋跨不滿足下穿寬度要求，對主線橋及C、D匝道橋主跨均拆除重建一聯。

2.2.2 方案二：主線整體式斷面雙側拼寬，壓縮下穿段斷面尺寸

銅南宣高速建成通車年限較短，橋梁狀況較好，車流量大。考慮受上跨構造物、高邊坡等限制的局部困難路段，右側硬路肩寬度可適當壓縮。因此方案考慮充分利用老橋橋孔下穿，在規范允許值內，適當壓縮下穿段主線斷面，完全利用銅南宣高速橋，僅對C、D匝道橋拆改一聯，以提升現狀互通橋梁的利用率。

結合現狀樞紐互通主線及匝道橋布設，下穿銅南宣主線橋段，為更好的利用現狀橋孔寬度，將線位向東側微調，同時將兩側硬路肩寬度由3m壓縮至1.5m，中央分隔帶由3m分設式護欄將變為1.628m獨立式F型混凝土護欄，整幅下穿銅南宣高速，保證硬路肩最小寬度的同時，滿足護欄外側距離橋墩外傾當量值≥1.2m的防撞要求[4-6]。

2.2.3 方案三：主線雙側分離式拼寬，完全利用現狀橋孔下穿改造

下穿段現狀主線完全利用，采用外側拼寬方案對主線進行加寬改造。受兩側環圈匝道位置限制，主線不具備單側拼寬空間，因此采用外側雙側分離式拼寬的改造方式。方案將原小交通流向A、B匝道向外側改造，新建分離式主線Y、Z線由原A、B匝道下穿橋孔穿越銅南宣主線橋及C、D匝道橋，現狀交叉橋梁完全利用。

采用主線雙側分離拼寬后，存在匝道出口與主線分離連續出口識別問題。互通立交是復雜運行的集中地，在匝道分合流段，駕駛員的心理波動是較為劇烈的，特別是連續多個出口，導致信息繁雜，駕駛人判別困難，無法快速識別目標導向時，極易出現誤行現象或導致交通事故[7]。對于連續分流，常用的處理方式有如下兩種：

分流方式a采用二級分流，即先進行主線交通流分離，轉向車輛再由外側主線二次分流轉向。該種分流方式于匝道連續分流時，是一種主流的處理方式，但于本方案工況下，會導致分離處駛出的轉向車輛與外側直行大貨車交織運行，導致出口處易發生事故。同時分離點信息復雜不易識讀，會導致信息和駕駛任務超過駕駛人負荷，增加安全隱患的同時，會促使直行車輛更傾向于選擇通過內側車道直行，而外側分離主線直行交通量分流較小，無法較好地達到路段擴容的目的[8]。

因此本次方案選擇分流方式b進行主線側連續分流。即轉向車輛提前分流后，再進行主線分離。鑒于轉向車輛已提前分流，主線分離時交通標志指示信息變得單一，便于識別，且均為直行，不存在誤行隱患，更有利于車輛快速分流通過，保障路段通行能力。

綜合考慮樞紐改造后的交通通行轉換能力、通行安全、既有工程利用及施工保通難易程度，蕪宣樞紐互通采用方案三，即主線雙側分離式拼寬，完全利用現狀橋孔下穿改造的方案。

3? ? 結束語

高速公路樞紐互通改造方案的研究是高速公路改擴建的關鍵節點內容。對既有樞紐互通的改擴建設計應科學合理、因地制宜，在滿足標準、規范要求的前提下結合主線拼寬方式靈活設計方案，最大限度利用既有工程，減小工程規模，節約用地，保障安全，降低施工期間交通組織的難度，這也是樞紐互通改造的核心所在。

樞紐互通的多層次交叉決定了互通區橋梁構造物規模龐大，在改造過程中刻意追求高標準大規模拆改既是對工程的浪費，也大大增加了施工期間的交通組織難度;而為提高既有結構利用率，適當降低標準，往往又會造成交通瓶頸，對駕駛員的行駛心理產生不利影響，造成通行能力降低與安全隱患。針對運行狀況較好的樞紐互通改造，當路側空間相對富裕的條件下，采用雙側分離式的主線拼寬方式可充分利用現狀工程，減小施工保通難度，降低社會影響，同時結合主線側匝道、主線連續分離的分流方案，通過提前將轉向交通正常分流，使主線分離路段交通識別簡單，避免了互通區主線同向分離可能導致的信息識別不及時、交通流紊亂等問題，保證了路段的通行能力與服務水平。因此該樞紐的改造方案在后續改擴建過程中是值得廣泛使用的。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通運輸部.高速公路改擴建設計細則：JTG L11- 2014[S] .北京：人民交通出版社，2015 .

[2]梁友哲. 三岔T型樞紐互通立交改造設計思考[J].工程與建設，2020，34（1）：89-91.

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路立體交叉設計細則：JTG/T D21-204 [S] .北京：人民交通出版社，2014.

[4]中華人民共和國交通運輸部.公路路線設計規范：JTG D20-2017[S]. 北京：人民交通出版社，2017 .

[5]中華人民共和國交通運輸部.公路交通安全設施設計規范JTG D81-2017[S]. 北京：人民交通出版社，2017.

[6]中華人民共和國交通運輸部.公路交通安全設施設計細則JTG/T D81-2017[S]. 北京：人民交通出版社，2017.

[7]交通部公路司.新概念公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[8]劉子劍.互通式立體交叉設計原理與應用[M] .北京：人民交通出版社，2015 .