烏奎高速公路改擴建奎屯西立交方案比選

阿布力孜·艾海提

(新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 項目概況及交通量預測

1.1 項目概況

烏奎高速公路位于新疆維吾爾自治區烏魯木齊市、昌吉市、呼圖壁縣，位置介于東經86°55′40.17″～87°29′42.23″，北緯43°48′00.81″～44°06′08.55″之間[2]。本次改擴建段起點位于西山互通立交處，與烏魯木齊繞城高速公路(東線)終點相接，終點位于昌吉高新區西側(烏奎高速K3663+994.542)，路線長度59.491 km。

奎屯西互通式立交為主線上跨被交路G217線的全苜蓿葉型，由4條右轉直連式匝道與4條環形匝道組成，交叉角度為85°。該互通交叉中心樁號為K3842+150，被交路為G217線，已升級改造為高速公路，路基寬25.5 m。互通區域內包含1座跨線橋，為4～16 m預應力混凝土空心板，交叉角度為85°。

(1)全苜蓿葉式互通主線與立交匝道交織段之間未設置輔助車道；

(2)G217線現升級改造為高速公路，現有立交不易達到全封閉收費的目的；

(3)加減速車道長度不滿足現行設計規范規定的要求。

1.2 交通量預測

該互通各特征年轉向交通量如表1。由表中預測結果可知，互通主要交通流方向為克拉瑪依至烏蘇方向，其次為烏魯木齊至克拉瑪依方向，第三交通量為奎屯南至烏蘇方向，最小轉向交通量為奎屯南至烏魯木齊方向。

1.3 技術指標的選用

該互通改擴建設計中匝道設計速度采用40 km/h；匝道路基寬度單向單車道匝道采用9.00 m，單向雙車道匝道采用10.50 m。

表1 梧桐大泉互通特征年轉向交通量預測結果 單位：pcu/d

圖1 奎屯西互通各特征年轉向交通量(單位：pcu/d)

2 改擴建方案設計

(1)滿足設計目標年功能要求且預留未來發展空間

奎屯西互通改擴建設計結合新的功能定位及通行需求等因素來進行新的設計，目前天山北坡各大城市正在實施跨越式高質量發展戰略，交通量增加較為迅猛，因此改擴建方案設計需要充分考慮未來的發展空間以及功能要求。

(2)考慮施工期間交通通行順暢、安全

本項目互通式立體交叉主線等級為高速公路，在天山北坡經濟帶交通網絡中具有較重要的交通服務功能。一旦奎屯西立交改建路段交通中斷，主線可能會產生大面積的交通癱瘓，這不僅造成社會巨大的經濟損失，還會涉及人身出行安全。因此，立交改擴建方案設計需要充分考慮改擴建方案的可行性，采用有利于現有交通的通行、運行安全及施工安全的方案。

(3)充分利用原有工程和用地，注重環保

立體交叉作為大型交通基礎設施，改擴建方案設計應對既有匝道的幾何構造、服務水平、交通安全狀況及既有服務設施的服役現狀等因素進行綜合評價，在最大程度上對既有匝道及用地進行充分利用，減少改擴建的工程規模與棄渣。此外，重新設計部分也要充分考慮既有立交用地，注意與周邊環境的融合，減少對環境的破壞。

3 方案設計

本項目以在滿足遠景交通量和保持原有互通式立交形式的基礎上，結合規范要求，充分利用原有工程，結合具體項目的自身條件，因地制宜，靈活應用技術指標，提出經濟的可行方案，以節約工程投資，減少建設規模，減少新增占地。

3.1 方案一

通過未來交通量預測及通行能力的分析，通行能力滿足遠景交通量增長的需求，主交通流為烏蘇—克拉瑪依方向，設計末年(2038年)轉向交通量為7 165項pcu/d；次要流向為烏魯木齊—克拉瑪依方向，設計末年(2038年)轉向交通量為5 714 pcu/d；奎屯南—烏魯木齊，烏蘇—奎屯南方向交通量較小，分別為3 143 pcu/d和3 369 pcu/d。

方案一將既有奎屯西互通原位改造為雙喇叭互通，布設于立交的東北象限，改擴建后將進行全封閉式收費管理，設置一處匝道收費站。主要交通流方向半直連匝道采用單向單車道出入口雙車道匝道路基寬度10.5 m，環形匝道和右轉匝道采用采用單向單車道匝道路基寬度為9.0 m，對向雙車道匝道路基寬度16.5 m。

3.2 方案二

方案二則將既有奎屯西互通原位改造為變形苜蓿葉型互通式立交，利用既有烏奎高速北側的環形匝道，烏奎高速南側的環形匝道廢除后新建兩條半直連匝道，立交范圍內的右轉匝道與烏奎高速公路相接的位置局部調整線形后接入。通過被交線兩側增設一定長度的的輔助車道，于輔助車道上設置4處收費站，實現全封閉收費的目的。半直連匝道和輔助車道設置為單向雙車道匝道，路基寬度為10.5 m；其余匝道均按單向單車道匝道設置，路基寬度為9.0 m。

3.3 方案三

此方案維持原全苜蓿葉型式不變，匝道與主線局部順接的改建方案。通過被交線兩側增設一定長度的的輔助車道，于輔助車道上設置4處收費站，實現全封閉收費的目的。改擴建匝道設置為單向單車道，匝道路基寬度9.0 m；輔助車道為單向雙車道，匝道路基寬度為10.5 m。

4 方案評價

互通式立體交叉方案指標包括安全指標、功能指標、環境指標、用地指標以及成本指標，目前我國對互通式立體交叉方案的比較選擇，大多采用技術經濟指標比較法，在進行技術經濟指標比較的同時，還考慮工程特點、建設條件，對比較方案的的適應性以及繞行狀況進行評價，得出最終的推薦意見[3]。該工程中對改建方案的比選根據已建成的互通立交匝道現狀、交叉區域的地形地物條件、轉向交通流特性、路網布局、互通等級及功能等因素綜合考慮，對該互通擬定以下三個方案進行比選。

圖2 互通式立體交叉評價指標體系

上述的方案一中的立交型式簡潔，層次關系簡單，設置一處匝道收費站集中收費，遠期運營費用低，但對既有立交的利用率較低，立交投資高，新增用地面積也大；方案二中立交為樞紐型立交，各個方向交通轉換較為快捷，立交環形匝道和右轉匝道均能利用既有匝道，改建工程全部在既有立交范圍內完成，無新增用地。但該方案立交層次較高，投資高，且需設置4處匝道收費站，遠期運營費用較高；方案三中立交型式對既有立交利用率高，投資相對較少，新增用地面積小，但需設置4座匝道收費站，站點設置過于分散，管理不便，后期運營、維護費用高。經綜合比選，本次改擴建工程推薦采用方案一的立交型式，即雙喇叭型互通式立交。

5 結 語

互通式立交應在滿足功能、安全和環境保護要求的基礎上，設計應考慮社會條件、交通條件、自然條件、用地和全壽命周期成本等因素[3]。在改擴建中，應充分考慮改擴建工程的特性，互通式立體交叉的設計應有利于施工期的交通組織，互通方案的選擇應有利于施工期間的保通設計。

互通的改建應做好原址改建及移位新建的比較，原址改建的互通式立體交叉應充分利用原有老路，減少新增用地，降低土方填筑數量，縮短施工工期，減少交通干擾。互通式立交應布設在被交道路線形指標良好、地形、地質、環境條件、通視條件有利的位置，使線形流暢、交通流線清晰。對既有交叉改建時應滿足現行規范要求、遠期交通量增長需求及收費制式的要求。