既有高速公路新增復合式樞紐互通方案設計分析
——以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復合式樞紐互通為例

■林聯泰

（福建省陸海工程科技有限公司，福州 350007）

樞紐互通作為高速公路網的重要節點，擔負著高速公路之間交通流快速轉換的重要功能。 近年來，隨著交通強國戰略的逐步實施，高速公路建設加速推進，高速公路網絡由最初的縣縣通到目前的鄉鎮便捷通，以既有高速公路為骨架，路網層層加密，于既有高速公路上新增樞紐互通連接新增高速屢見不鮮。 本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復合式樞紐互通為工程實例，具體闡述既有高速公路新增復合式樞紐互通方案的設計過程，分析其選址及方案構型的重難點，以期對類似項目具有借鑒意義。

1 項目概況

大田廣平至安溪官橋高速公路（以下簡稱“田安高速”）為福建省“十三五”高速公路網規劃“六縱十橫”中五橫支線，南北貫穿三明、泉州兩地市，為閩西南協作區內重要的快速通道，其中三明段位于大田境內，起點連接莆炎高速，終點連接泉南高速。

田安高速三明段路線全長約72.511 km（其中新建里程51.623 km，與泉南高速共線里程20.888 km），采用高速公路標準設計，設計速度100 km/h，路基寬度26 m，雙向四車道，見圖1。廣平復合式樞紐互通布設于大田縣廣平鎮，為田安高速起點，其作為莆炎高速與田安高速交通流快速轉換的重要節點，同時兼顧服務型互通功能，方便廣平鎮及周邊車輛上下高速。

圖1 田安高速路線平面圖

2 樞紐互通選址

高速公路作為現代的交通設施，具有“快速、舒適、安全、高效、低耗”的特點，它對促進沿線區域經濟的健康、快速發展起著重要的帶動作用，它聯系重要城鎮，服從國家高速公路網規劃布局。 確定互通式立體交叉位置時，應綜合考慮公路網的現狀和規劃情況，并設在兩相交公路線形指標良好，地形、地質和環境條件有利的位置[1]。

在服從新增高速規劃走向前提下，為減少對高速運營的影響并降低造價，既有高速公路上新增樞紐互通應盡量減少對既有高速的改造，樞紐互通的選址更多受限于既有高速公路的線形條件及構造物分布情況。 廣平樞紐互通選址既服從主線的規劃走向，同時充分分析莆炎高速大田段的線形條件及建設條件，從而確定互通位置。

2.1 主線功能定位分析

根據高速公路規劃，田安高速為大田縣的南北干線通道，在規劃走向變化不大的情況下，以盡可能服務大田鄉鎮為原則，助力鄉村振興。 因此，田安高速起點于大田縣境內銜接莆炎高速較為合適，且節點位置應服從主線走廊，盡可能擴大高速服務范圍，同時符合地方意愿及百姓期望。

2.2 莆炎高速線形條件分析

現行規范從運行效能、安全要求出發，對交叉道路的線形條件，互通與互通、服務區及隧道間的間距提出了嚴格的控制指標[1-3]。 因此，在廣平樞紐互通位置選址時，在服從規劃走向前提下，對大田境內莆炎高速的線形條件進行了分析并結合互通與隧道的間距控制，選取可能布設互通的位置。

2.2.1 平縱指標

莆炎高速設計速度100 km/h， 路基寬度33.5 m，雙向六車道，大田段途經文江、奇韜、廣平3 個鄉鎮，路線里程約23.162 km，全線平曲線最小半徑為1 150 m，最大縱坡為3.9%（800 m/1 處）。經分析全線除3.9%大坡段外，其余路段平縱指標均滿足互通布設線形指標要求。

2.2.2 隧道設置情況

大田縣自然地貌為“九山半水半分田”，地形條件復雜，為山嶺重丘區域，因此莆炎高速大田段橋隧比例高，為58.86%，全線共設置隧道8 063 m/9座。隧道設置情況見表1，平面分布情況見圖2。

表1 莆炎大田段隧道設置情況

圖2 莆炎高速現狀分析圖

JTG D20-2017《公路路線設計規范》[1]條文及說明指出，隧道出口與前方互通式立體交叉間的距離，應滿足設置出口預告標志的需要； 條件受限制時，隧道出口與前方互通式立體交叉出口起點的距離不應小于1 000 m，地形等條件嚴格受限制時，宜滿足現行JTG/T D21-2014《公路立體交叉設計細則》[2]的相關規定，即不小于600 m（設計速度100 km/h，單向3 車道）。 因此，從控制隧道出口與前方互通出口間距的角度出發，莆炎高速大田段滿足樞紐互通布設條件的共有4 處，分別為南山頂隧道至巖峰隧道段、蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段、蜈蚣山隧道至際山隧道段、 樂善隧道至文筆山1 號隧道段。 其中3.9%大坡段位于蜈蚣山隧道至際山隧道段。

2.2.3 互通、停車區設置情況

莆炎高速大田段共設置互通2 座、停車區1處，分別為奇韜互通、廣平互通、廣平停車區。 其中奇韜互通布設于南山頂隧道至巖峰隧道段，廣平互通布設于蜈蚣山隧道至際山隧道段，廣平停車區布設于樂善隧道至文筆山1 號隧道段，具體見圖2。 另外，根據《福建省高速公路規劃（2016-2030 年）》，田安高速起點與莆炎高速銜接的節點位于蘇橋村，即蘇橋隧道至蜈蚣山隧道段。

綜上所述，根據莆炎高速大田段主線平縱指標及隧道布設情況，可布設樞紐互通的位置共計4處，結合隧道間路段長度及既有互通、停車區位置，分別為奇韜互通、蘇橋村、廣平互通、廣平停車區，具體情況見表2。

表2 樞紐互通主線情況

2.3 位置綜合比選

根據地形、地質條件、礦區分布情況，結合田安高速路線走廊，從建設里程、運營里程、居民出行及對沿線經濟帶動性、礦區影響、互通改造難度等方面對互通位置進行綜合比選，見表3。其中奇韜互通位置作為B 線方案的起點，蘇橋村作為F 線方案的起點，廣平互通位置作為K 線方案的起點，廣平停車區位置作為G 線方案的起點，見圖3。

圖3 田安高速起點樞紐互通位置比選平面圖

表3 田安高速起點樞紐位置比選情況

綜上所述，既有廣平互通處地形平緩，改造為復合式樞紐互通難度小， 對應主線新建里程適中，運營里程較短，服務范圍廣，串聯鄉鎮，帶動地方經濟發展，對礦區影響小，故確定改造廣平互通為復合式樞紐互通，連接莆炎高速與田安高速，同時服務于廣平鎮及周邊居民出行。

3 樞紐互通方案設計分析

互通式立交的方案設計應根據交通量、社會經濟和自然地理條件，合理分配車流，保證交通安全，選擇合適的互通立交型式和適當的規模，經多方案比選確定滿足交通功能要求、與周圍地形地貌相匹配、適合現場情況、便于運營管理并獲得最大的社會經濟效益的設計方案。

3.1 功能定位

通過樞紐互通選址分析可知，廣平樞紐互通布設于蜈蚣山隧道至際山隧道之間， 除去3.9%大坡段外，僅有1.85 km 范圍可布設互通，需與既有莆炎高速廣平互通構成復合式樞紐互通。 因此，本互通作為田安高速與莆炎高速交通快速轉換節點的同時，兼顧服務大田縣廣平鎮及周邊車輛上下高速公路。

3.2 主要控制因素

3.2.1 既有廣平互通

既有廣平互通為A 型單喇叭互通， 主線上跨，設置3 進4 出收費站，連接線與國道G534 線平交，見圖4。 既有廣平互通的利用率為復合式樞紐互通方案布設的重難點。

圖4 既有莆炎高速廣平互通

3.2.2 莆炎高速蜈蚣山隧道

蜈蚣山隧道出口與既有廣平互通A 匝道出口間凈距為615.048 m，略大于規范值600 m，互通改造空間受限。

3.3 交通量分析

由圖5 可知，本互通遠景年總出入交通量36 960 輛/日，其中大田往返三明的交通量為18 720 輛/日，大田往返莆田的交通量為15 104 輛/日，大田往返廣平的交通量為3 136 輛/日。大田往返三明方向為主要交通流。

圖5 廣平樞紐互通遠景交通流量

3.4 方案設計思路

（1）以大田往返三明方向為主匝道進行方案構形，保證主交通流線的連續性。 （2）盡可能利用既有廣平互通，不改移收費站，出入地方公路的交通均通過收費站。 （3）控制與東側莆田方向蜈蚣山隧道的間距，保證運行安全。

3.5 互通方案比選

受限于莆炎高速主線線形條件及隧道設置情況，樞紐互通與既有一般互通距離過近無法設置集散車道，互通方案均采用匝道相連的方式構成復合式立體交叉。 互通方案主交通流方向大田往返三明匝道均采用具較好線形指標的直連式匝道上跨莆炎高速及既有匝道， 保證主交通流向的快速通行。另外， 完全利用既有廣平收費站及落地主匝道，對A 型單喇叭互通局部改建。

3.5.1 方案1

在盡量利用現狀廣平互通，減小對莆炎高速影響的前提下，為使互通與蜈蚣山隧道凈距滿足規范要求，方案1 匝道集中布設于三明方向，遠離莆田方向蜈蚣山隧道，莆田往大田次交通流于莆炎高速西北方向繞行，下穿現狀莆炎高速棟仁1# 大橋，改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間的凈距為600 m，滿足規范要求。方案1 共布置12 條匝道，完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道， 改建A匝道，廢棄C 匝道，見圖6。

圖6 方案1平面圖

3.5.2 方案2

方案2 匝道集中布設于莆田方向，莆田往大田次交通流向布設為內轉彎半直連式匝道，下穿既有莆炎高速及D 匝道路基段。改建后蜈蚣山隧道與前方樞紐主線出口之間凈距為345 m。 方案2 共布置11 條匝道， 完全利用已建廣平互通B、D、E 3 條匝道，廢棄A、C 兩條匝道，見圖7。

圖7 方案2 平面圖

3.5.3 兩個方案比選

廣平復合式樞紐互通方案比選見表4。

表4 廣平復合式樞紐互通方案比選

綜上所述，從既有互通利用率、對正在運營高速的影響及與隧道間距離等方面出發，推薦采用方案1。 方案1 大田往廣平方向及莆田往大田方向于N 匝道交織， 交織情況見圖8， 交織段長度647 m，參照《公路通行能力手冊》計算后，交織段通行能力滿足要求。 同時可于較長的交織段范圍內加強交安等措施，引導大田往廣平方向車輛，避免誤行掉頭。

圖8 方案1 N 匝道交織情況

4 結語

本研究以大田廣平至安溪官橋高速公路三明段廣平復合式樞紐互通為工程實例，系統闡述既有高速公路新增復合式樞紐互通方案設計過程，重點分析既有莆炎高速的線形條件及隧道分布對互通選址的制約， 以及利用既有互通改建為復合式樞紐互通的方案設計思路，以期對類似項目具有借鑒意義。

相較于兩條新建高速上設置樞紐互通，既有高速公路新增復合式樞紐互通的制約因素更多，互通方案研究過程中應分清主次，抓住重點，理清思路。樞紐互通選址應綜合國家及沿線路網現狀和遠期規劃，服從主線走廊優劣，選取自然條件有利的位置，避開不良地質、礦區、地形陡峭區域，并從運行安全要求出發綜合考慮既有高速的線形條件及隧道分布情況確定。 方案構形應結合樞紐互通功能定位，綜合安全、功能、環境、用地和成本等要素，平衡交通功能需求與既有工程利用率的關系，以期達到功能完備、經濟合理。