九原復合式互通立交設計方案研究

高昆紅，于雷

(1.中國電建昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.北京建達道橋咨詢有限公司，北京 100015)

根據JTG/T D21—2014《公路立體交叉設計細則》，如果相鄰互通式立交的凈距小于最小間距要求，則需采用輔助車道、集散車道或匝道連接形成復合式互通立交。根據JTG D20—2017《公路路線設計規范》，復合式互通立交的交織段長度不小于600 m，其連接可采用輔助車道將兩處互通立交的相鄰出入口直接連通，利用與主線分隔的集散車道將主線一側所有出口和入口連通，采用分離車道形成兩處互通立交間無交織運行方式。廉福綿等針對德州至上饒高速公路終點處婺源樞紐互通立交，對采用匝道連接、集散車道、輔助車道連接的復合式互通立交方案進行對比，提出了復合式互通立交不同設計思路。王景山以宜賓至威信高速公路起點處龍頭樞紐互通立交為例，對采用集散車道和分離車道的復合式互通立交進行了方案比選。該文對滿都拉口岸至包頭高速公路九原復合式互通立交分別采用拆除改建、分離車道、集散車道連接的方案進行對比研究，確定合理的設計方案。

1 項目概況

滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段起于包頭市固陽縣金山鎮，順接滿都拉口岸至包頭高速公路白云鄂博至固陽段，終于包頭市九原區，設置九原復合式互通與京藏(北京—拉薩)高速公路相接，路線全長55.545 km。主線設計速度80 km/h，雙向四車道，路基寬度25.5 m，采用瀝青混凝土路面。圖1為九原復合式互通俯視圖。

圖1 九原復合式互通俯視圖

路線終點附近受東河公墓、鐵路專用線的制約，擬建九原復合式互通立交與京藏高速公路現有雙喇叭互通中心距離僅1.2 km，無法滿足相鄰互通式立交最小間距要求，需采用復合式互通立交。

2 交通量分布

九原復合式互通立交主交通流方向為固陽—呼和浩特方向，次交通流方向為固陽—東河方向，2039年預測交通量分別為14 036 pcu/d、13 105 pcu/d，交通量差異不明顯(見圖2)。

圖2 九原復合式互通2039年交通量分布(單位：pcu/d)

3 方案比選

滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段若采用Y形樞紐互通與京藏高速公路相接(見圖3)，Y形樞紐互通與京藏高速公路現有雙喇叭互通采用輔助車道連接形成復合式互通立交，則交織段最小長度約450 m，不滿足JTG D20—2017中復合式互通立交交織段長度不小于600 m的要求，出入交通流對主線直行交通流干擾較大，易造成交通流紊亂，形成安全隱患。

圖3 九原復合式互通示意圖

根據交通量預測結果，結合地形、地物情況，對對稱雙環變形苜蓿葉+A形單喇叭、Y形樞紐互通+分離車道、Y形樞紐互通+集散車道3種方案進行比選，確定合理的九原復合式互通立交方案。

3.1 方案一：對稱雙環變形苜蓿葉+A形單喇叭

拆除京藏高速公路既有九原雙喇叭互通，滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段與京藏高速公路采用對稱雙環變形苜蓿葉十字樞紐互通相接，主線向西南延伸與國道G210采用A形單喇叭方案完成交通轉換(見圖4)。

圖4 九原復合式互通立交方案一

優點：方案一避免了在京藏高速公路上設置復合式互通立交，能徹底消除車輛交織運行狀態，車輛行駛方向明確、交通組織簡單。

缺點：需拆除既有九原雙喇叭互通立交，產生較多的廢棄工程；橋梁工程規模大，用地面積大，工程投資高；九原雙喇叭互通立交是包頭市東北片區的重要交通樞紐，施工過程中長時間中斷交通會導致車輛長距離繞行，造成區域內其他道路擁堵，嚴重影響京藏高速公路和國道G210的正常營運。

3.2 方案二：Y形樞紐互通+分離車道

滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段主線與京藏高速公路采用Y形樞紐互通相接，對京藏高速公路現有九原雙喇叭互通包頭—呼和浩特方向進出口匝道進行改造，與新建九原復合式互通立交匝道相連，匝道之間采用分離交叉，各轉向交通流分道行駛，避免車輛交織運行(見圖5)。

圖5 九原復合式互通立交方案二

優點：方案二避免了大規模拆除既有九原雙喇叭互通立交，施工期間能保證既有九原雙喇叭互通立交正常運營；通過分離車道的方式消除車輛交織運行，車輛行駛方向明確，交通組織簡單。

缺點：Y形樞紐互通和九原雙喇叭互通立交之間新增出入口位于國道G210現有2×40 m鋼箱梁跨線橋范圍內，現有跨線橋跨徑無法滿足新增出入口匝道路基寬度要求，需將現有跨線橋梁拆除重建；匝道之間采用分離交叉，橋梁規模、用地面積較大，工程投資較高。

3.3 方案三：Y形樞紐互通+集散車道

采用Y形樞紐互通+集散車道方案，滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段主線與京藏高速公路采用Y形樞紐互通相接，新建集散車道與現有九原互通立交形成復合式互通立交。改造京藏高速公路現有九原雙喇叭互通包頭—呼和浩特方向進出口匝道，使其與新建集散車道相連，轉向交通量在集散車道上交織運行，保證主線通行能力和運營安全(見圖6)。

圖6 九原復合式互通立交方案三

優點：方案三新建集散車道形成復合式互通立交，車輛交織在集散車道上完成，對主線直行交通流的干擾較小；新建集散車道對國道G210現有2×40 m鋼箱梁跨線橋無影響；新建匝道長度較小，工程規模較小，工程投資較少；施工期間對既有九原雙喇叭互通立交的影響較小。

缺點：車輛在集散車道上交織運行，通行能力低，服務水平較差；仍需局部改造既有九原雙喇叭互通立交。

3.4 方案對比分析

3種互通立交方案的對比見表1。

表1 不同互通立交方案比較

(1)工程規模。方案一匝道長度、土石方數量、橋梁工程、用地面積等指標較大，工程規模最大。方案二次之，方案三最小。

(2)通行能力和服務水平。方案一和方案二能徹底消除車輛交織運行狀態，互通立交通行能力大，服務水平高；方案三集散車道上仍有車輛交織運行，通行能力較低，服務水平差。

(3)建設條件。方案一需完全拆除既有九原雙喇叭互通立交，嚴重影響區域交通轉換和京藏高速公路、國道G210的正常運營，拆遷建筑數量較大，社會負面影響較大。方案二需將國道G210現有跨線橋梁拆除重建，同時新建下穿跨線橋，對國道G210的正常通行有一定干擾。方案三需在國道G210上新建下穿跨線橋，改造現有九原互通立交出入口匝道，對現有九原互通立交和國道G210的影響較小。

(4)比選結論。綜合工程規模和造價、項目建成后的通行能力和服務水平、建設期間對相鄰道路的影響和社會影響，推薦采用工程規模適中、服務水平較高、社會影響小的方案二。

4 結語

擬建九原復合式互通立交與京藏高速公路現有雙喇叭互通間的間距較小，不能采用輔助車道將兩處互通式立交的相鄰出入口直接連通。通過對對稱雙環變形苜蓿葉+A形單喇叭、Y形樞紐互通+分離車道、Y形樞紐互通+集散車道3種互通立交方案的對比分析，從改變滿都拉口岸至包頭高速公路固陽至東河段與相交道路組織形式、匝道之間分離交叉、新建集散車道3種方法深入研究，比較各方案的優缺點，綜合工程規模和投資、服務水平、社會影響和經濟效益確定合理的互通立交方案，為小間距互通立交設計提供參考。