鄭州市南四環-鄭少高速立交建設分析

艾偉

深圳市市政設計研究院有限公司合肥設計院 安徽 合肥 230000

引言

以鄭州市為例，《鄭州市城市總體規劃（2018-2035）》中提出從更大的區域范圍看待鄭州發展，南四環主要承擔過境交通和環內交通分流轉換的功能，但現狀道路未達到全線快速化，客貨混行，交通流混亂，隨著交通量的逐步增大，擁堵現象日益嚴重，因此進行快速化升級改造，全面提升其服務水平是非常必要和緊迫的，本文討論的鄭州市南四環-鄭少高速立交節點為南四環快速化改造中重要節點之一，同時亦為典型的現狀立交改造。

1 總體設計思路以及理念

1.1 設計思路

本項目既是鄭州市主城區環路系統中的“四環”，也是鄭州都市區“兩環三十一放射”快速路系統中“兩環”的外環。其地理位置處于鄭州市主城區的邊緣，既是環繞主城區的一條交通大動脈，同時也是鄭州市中心城區銜接城市外圍組團的一條門戶景觀大道，是鄭州市為建設國家中心城市要加快推進的交通基礎設施重大項目之一。道路設計應符合城市總體規劃及各層面交通規劃的要求，具備安全、快捷、舒適的行駛條件以及較高的社會效益。

1.2 設計理念

融入“以人為本，長遠發展”的思想；遵循生態、環保理念；倡導綠色建設理念，安全有保障，使用壽命長，滿足低碳經濟要求，貫徹生態以及文明建設；充分彰顯“循環經濟”觀念，營造節約型社會。

總體設計為靈魂，也為確保設計質量的根本。因此每個重要節點的總體設計都應牢牢把握項目整體的功能定位及功能期望，協調好與各規劃層面的關系，保證設計具備前瞻性，做到功能適用并適度超前，同時應注重方案設計先進、可行、安全、適用、環保、經濟和美觀，并應積極采用現代交通設計理念和新技術、新結構、新材料和新工藝，提高項目的科技含量，充分發揮項目的經濟效益，使工程建設與城市發展相協調[1]。

2 設計目標與原則

2.1 設計目標

設計響應發展主導方向，達到“五個一流”（綠色建設節能一流、裝配化生產一流、資金控制一流、社會效益一流、廉政廉潔一流）的建設目標，將本項目打造成鄭州市城市快速路品牌工程。

2.2 設計原則

以人為本，安全至上。需要按照交通工程需求，有效協調多方之間的關系，符合城市總體規劃及各層面交通規劃的要求，滿足城市快速路的交通功能要求，嚴格控制快速路出入，并加強重要交叉節點設計，優先保證主線的快速暢通。科學合理地組織地面道路及慢行系統的交通，實現對周邊用地服務功能。采用高架橋形式穿越兩側用地發展較集中、相交道路距離較近區域，減少對沿線用地的分割影響，滿足兩側用地發展要求。

節約資源，堅持可持續發展。樞紐互通立交的設置應盡量減小占地規模。并盡量減少征地及拆遷現狀建筑物，降低對社會穩定性的不利影響。處理好同別的項目建設的關系，強化工程銜接設計。重視環保，落實好水土保持設置，避免出現水土流失，或者導致水源被污染，全面落實規范污染防治，最大限度減小給環境造成的影響。

3 南四環-鄭少高速立交建設分析

3.1 功能分析

圖1 2019年交通量

圖2 2 0 2 8年交通量

圖3 2038年交通量

該立交為現狀高速路（鄭少高速）與城市快速路（擬建四環快速路）十字形交叉節點，通過節點交通轉換功能，西南向往鄭州繞城高速及登封，東北向往三環路及市區方向，是對外交通聯系的重要節點。結合道路功能定位、道路等級等因素，采用國際國內常用的經典模型——“四階段”法，以現狀調查結果及規劃資料為依據，通過交通預測軟件（TRANSCAD），建立與其相對應的預測模型，進而對節點進行交通量分配預測，交通量預測以建成年為基準年（2019年建成），確定該節點交通量預測特征年為2019年、2028年和2038年，經分析南四環—鄭少高速節點各向交通轉換需求均較大，尤其是往西南方向。

3.2 現狀及規劃

現狀南四環-鄭少高速節點為一座苜蓿葉全互通立交，交通轉換功能較弱。鄭少高速雙向4車道，設計速度100km/h，南四環為雙向8車道+硬路肩的公路斷面，微循環道路及慢行系統在立交外邊緣，并以涵洞形式下穿高速過街。鄭少高速在南四環以內的路段為高速連接線，連接市區航海路，南四環以外往西約1km處為高速收費站，是該公路起點，朝著西南方，途中會經過新密，終點同少洛公路連接，全長約53km。根據規劃，本節點位于主城區西南側，臨近規劃的碧沙崗綜合服務中心、二七廣場商業中心，立交的重要功能之一即是和服務中心和商業中心的交通聯系。

3.3 立交節點控制因素

①現狀西四環上跨孔河2×50m預應力砼簡支T梁橋保留利用；②現狀鄭少高速主線及其跨南四環橋保留利用；③南四環至西四環由路中分幅高架過渡為路側分幅高架。

3.4 方案設計

結合綜上分析對該節點立交提出以下兩個方案并進行比選。

3.4.1 方案一：根據規劃，鄭少高速連接線在南四環以內為城市快速路，南四環以外為高速公路，結合路網分析及交通量預測。方案一采用渦輪型樞紐互通立交設計，南四環至西四環主線高架由路中分幅布置至路側分幅布置漸變，設置在第四層（最高層），鄭少高速主線及其跨現狀南四環地面道路橋保留利用，并在兩側增設菱形立交匝道，進入地面系統，與南四環地面主干路燈控平交[2]。立交布置利用二、三層空間新增所有轉向連接匝道，形成渦輪型樞紐互通立交。地面設置燈控平交口以滿足地面主干路交通出行及慢行過街需求。立交外圍獨立設置微循環輔路及慢行系統，并利用現狀下穿鄭少高速涵洞實現西四環-南四環連通。

3.4.2 方案二：現狀立交為鄭少高速與南四環地面系統的全互通立交，目前運行良好，方案二考慮完全保留利用，南四環高架系統在該節點前后分別設置一對上下匝道，高架快速系統交通需先進入地面主干系統后再與鄭少高速實現全互通。該方案在現狀用地范圍內實現，無新增用地及拆遷[3]。

圖4 方案一效果圖

圖5 方案二效果圖

3.5 方案比選

表1 立交方案比較表

綜上比較，方案二雖然在造價上有較大優勢，但是立交匝道線形指標差，通行能力有限，無法形成快快直連，且存在多處交織問題，嚴重影響快速系統的通行能力，不能滿足遠景交通需求，方案一不僅滿足西南片區快速進出城需求，同時更匹配整個環線高品質改造的定位。

3.6 具體設計

3.6.1 主線平面：立交范圍內主線樁號為K70+796～K72+320，處在平曲線范圍，曲線半徑依次是0.6km、0.785km，對于緩和曲線來講，它的長度最低達到0.125km左右，平曲線分別設超高3%、2%，左、右幅中心線圓曲線長度分別為499.687m、692.299m ，平曲線長度749.687m、942.299m，均滿足規范要求。

3.6.2 匝道平面：設置各個方向的半定向匝道，形成渦輪型樞紐全互通立交，并在鄭少高速上跨南四環地面道路處設置四條菱形匝道，與南四環地面道路形成燈控十字路口。匝道最小半徑為F匝道，最小半徑R為150m，前后緩和曲線長度為80m、75m，其余匝道最小緩和曲線半徑為50m，滿足規范要求。

3.6.3 立交縱斷面：立交范圍內主線最小縱坡0.5%（連接連續上坡凹曲線），最大縱坡2%，半徑采用7000m（凸）及8000m（凹）。匝道最大縱坡4%（H匝道），最小豎曲線半徑凸形采用1000m（H匝道），凹形采用900m（H匝道），最小豎曲線長度為47.059m（F匝道）。

3.6.4 橫斷面：該立交匝道半徑均較大，但多處小于250m半徑，各匝道采用雙車道匝道，因此，考慮加寬值和橋梁結構的等寬，車行道寬9m，橋梁寬10m；匝道橫坡正常段均為2%，根據平曲線半徑大小，進一步來明確橫坡[4]。超高、加寬。本立交匝道超高根據相關規程中50km/h設計車速進行設計。由于本立交平曲線最小半徑R=150m（F匝道），因此，匝道半徑R＜400m的均設2%超高，半徑不低于400m的匝道，都不設置超高。結合匝道半徑，同時為便于橋梁結構等寬性，對匝道開展全斷面加寬，設為車行道9m寬的雙車道匝道。

4 結束語

就城市立交而言，它存在著綜合性，并且也有著顯著的系統性，其選型要結合功能定位、技術指標、環境影響、建設預期、經濟效益等幾方面整體評價，多方案之間的區別度需盡量加大，以便量化分析，區分各方案優缺點，才能高效開展立交設計工作，創造更為可觀的效益。