城市近郊高速公路立交拓能改建方案研究
——以西安繞城高速北客站立交工程為例

范 燕

（中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

0 引言

繞城高速公路是中心城市迅速擴散交通流的主要通道。隨著國民經濟的不斷發展，省會城市郊區城鎮化不斷深化，新開發區不斷形成，周邊沿線路網不斷完善加密，新形成的交通集散需求均需通過與繞城高速公路連接來實現，而互通式立交正是這種連接的節點工程。

能否增設互通式立交的首要條件是相鄰互通式立交的間距是否滿足規范規定的最小間距要求。《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）[1]和《公路立交交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]對相鄰互通式立交的平均間距、最小間距均有一致的明確規定。部分區域受相鄰立交的凈距影響，不具備新增立交的條件，可考慮對現有立交進行拓能改建，增設專用匝道，滿足新增交通集散功能的需求。此類改建方案對路網的總體影響小，在立交密度大的區域有很強的可實施性。

本文重點討論的問題：如何在城市近郊高速公路立交密集區實現新增立交功能的技術手段；如何在滿足安全和交通功能要求的前提下，合理地進行立交選型及匝道布設；分析闡述立交拓能改建方案的依據、考慮的因素、參考的規范條例以及設計流程等。

1 工程概況

隨著社會經濟的發展，城市外部路網骨架大都已形成，新增的開發區要實現與高速公路高效連通十分困難。隨著交通量的不斷攀升，過境交通、樞紐集散以及片區的交通混雜通行所呈現出來的矛盾將愈發突出，并成為制約城市發展及片區開發建設的重要因素。因此，進一步改善交通運輸條件，實現開發區與周邊高速路網的直接連通，合理優化區域交通組織，實現樞紐客流快速集散十分必要，也十分迫切。

繞城高速北客站立交工程位于現有機場專用高速收費站以東、繞城高速以北，立交匝道起于繞城高速朱宏路立交節點，終點接入北客站落客平臺。項目實施后，將有效促進樞紐集散系統與高速公路的直接連通，顯著提升北客站客流的集散能力，對增強西安作為國家中心城市的輻射能力，進一步提升北客站的交通樞紐地位，緩解區域交通擁堵，提高北客站旅客到發的便捷性均具有十分重要的意義。圖1 為項目地理位置圖。

圖1 項目地理位置圖

2 北客站區域路網現狀及存在的問題

2.1 區域高速公路網現狀

目前，北客站周邊分布有3 條高速公路，分別是：南側繞城高速，距離北客站約700 m ；東側西銅高速（二通道），距離北客站1.6 km；西側機場高速，距離北客站1.88 km。其中繞城高速為雙向6 車道，西銅高速為雙向6～8 車道，機場高速為雙向8 車道，設計速度均為120 km/h。除繞城高速外，其余兩條高速公路在北客站區域內均為高架橋。西銅高速與機場高速通過繞城高速上的呂小寨立交和漢城立交可以互相轉換。

2.2 北客站與高速路連接線路現狀

目前，北客站與高速公路之間的交通往來主要通過繞城高速漢城立交、呂小寨立交以及北環收費站立交上下。具體線路為：

（1）由東繞城方向過來的車輛自呂小寨立交駛離高速，向南右轉進入鳳城十二路，然后沿鳳城十二路向西至鳳城北路，右轉后沿鳳城北路向北至北客站；返回時可采用同路線（見圖2、圖3）。該線路總長2.36 km（該長度為高速公路收費站至北客站進場道路入口的距離，下同）。

圖2 出站交通組織

圖3 進站交通組織

（2）由西繞城方向和西銅高速（二通道）過來的車輛從漢城立交下高速，出收費站后向南由漢城立交匝道進入北三環輔道，沿北三環輔道向東至鳳城北路，左轉后沿鳳城北路至北客站，線路長4.4 km；返回時可沿文景路向南至北三環輔道，然后沿北三環輔道向西直接到達漢城立交入口，返回線路長2.7 km（見圖2、圖3）。

（3）由機場方向過來的車輛可由北環收費站立交下高速，然后沿尚宏路向南至尚稷路，沿尚稷路向東至明光路后右轉，再沿明光路向南至尚新路左轉，沿尚新路向東便可至北客站。該線路長4.7 km，沿線道路均已建成，標準為雙向4 車道或6 車道。

2.3 北客站與高速公路之間交通轉換存在的問題

根據現場調查，目前北客站與高速公路之間進行交通轉換時主要存在4 個方面的問題：

（1）高速公路與北客站之間無專用道路連接，無論從哪一座立交下高速，均需通過城市道路轉換，沒有實現高速公路、高鐵之間的無縫對接，存在“最后一公里”的問題。

（2）高速公路上的指示標志中無“北客站”標識，城市道路指示標志缺失，且信息不連續，導致無法給司乘人員提供一條清晰、準確、快速的行駛線路，使不熟悉路網布局的車輛容易誤行和繞行。

（3）呂小寨立交和漢城立交規模龐大、功能復雜，且相距較近，不熟悉路況的司乘人員難以快速判斷方向，特別是漢城立交，在高速公路與城市道路轉換時，部分匝道存在繞行，不能快速與進入北客站的道路相接，容易發生誤行。

（4）現有城市路網還在不斷建設和完善中，部分道路還存在斷頭路，部分已開放的城市道路由于管線施工或周圍土地開發等原因，存在臨時或間隔封閉的情況，致使部分便捷進站道路不能發揮功能。造成上述問題的主要原因是：繞城高速建設較早，北客站規劃在后，且規劃時沒有與高速公路系統進行有效銜接，在區域城市路網建設時，也沒有預留快速、直達通道。

3 立交位置的選擇

通過研究高鐵新城周邊路網發現：高鐵新城東側已有草灘立交，實現了與西銅一級路的快速連通；高鐵新城西側機場高速北環收費站立交與朱宏路立交距離約1 km，不滿足新增立交條件；高鐵新城南側繞城高速朱宏路立交與呂小寨立交已部分連通。根據表1，該區域高速公路網不具備新增立交的條件。

表1 互通式立體交叉的最小凈距

為滿足新增北客站連接高速公路網的集散需求，只能考慮在既有立交上改建。通過比選周邊各立交改建方案，推薦繞城高速北客站立交工程采用以下方案：對繞城高速朱宏路雙喇叭立交進行拼寬拓能，利用該立交既有出、入口進行拼寬拓能，新建4條匝道，結合北客站站區“腰部落客+端部利用”進出站方式，以高架連接線將繞城交通流直接引入北客站落客平臺。該方案對土地分割小，與主流交通流吻合，與高鐵新城規劃吻合，可實施性強。圖4 為方案設計效果圖。

圖4 方案設計圖

4 設計要點

既有立交在繞城段為單喇叭立交，承擔繞城高速與機場立交之間的交通轉換，承擔樞紐功能；新增匝道為北客站與高速公路網連通通道，也承擔樞紐功能，采用雙車道匝道。推薦繞城高速北客站立交工程利用既有繞城高速朱宏路立交雙車道出、入口，在既有匝道上拼寬，新增4 條匝道，包括2 條分流匝道、2 條合流匝道。

（1）分流匝道

既有立交匝道采用雙車道匝道，根據交通量需求，新增匝道也采用雙車道匝道。從兩個車道分流出4 個車道，不滿足車道平衡法則。《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]10.4.1 規定：在車道不平衡時，可增設一條輔助車道，輔助車道應不小于150 m。該立交分流匝道采用該方式（見圖5）。

圖5 車道不平衡時加設輔助車道分流方式示意圖（分流匝道）

根據《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]10.5.1 條的規定，匝道連續分流鼻端之間的距離不應小于表1 的要求。本設計采用240 m（見表2）。

表2 匝道上相鄰分流鼻端最小間距

（2）合流匝道

既有立交匝道采用雙車道匝道，新增匝道根據交通量需求也采用雙車道匝道。將2 個車道合流至4個車道，顯然車道不平衡?！豆妨Ⅲw交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]10.4.2 規定：在車道不平衡時，應增設一條輔助車道，輔助車道應不小于150 m。該立交合流匝道的設置采用該方式（見圖6）。

圖6 車道不平衡時加設輔助車道合流方式示意圖（合流匝道）

根據《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]10.5.2 條對高速公路匝道相鄰合流口之間的距離的規定，合流鼻端之間的距離依據匝道設計速度決定。本次匝道設計速度為70 km/h，采用值是180 m（見表3）。

表3 匝道上相鄰合流鼻端最小間距

《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）[1]和《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]對匝道合流最小間距的要求略有不同。《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）[1]采用主線設計速度控制，繞城高速主線設計速度為120 km/h，樞紐立交匝道連續合流最小間距應大于240 m。本次西繞城方向合流口設計采用《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2017）[2]規定值（180 m）。原因如下：一是該處立交合流口設計位置選擇在既有橋梁分跨處唯一合適的位置；二是對匝道與主線合流處進行改建會影響繞城通行，導致擁堵，社會影響大；三是西繞城交通合流后，交通量不大，采用既有間距能滿足要求，但在合流口前需要加強預告標志設計。

5 交通量核查

推薦繞城高速北客站立交工程采用既有朱宏路立交匝道拼寬拓能方案。朱宏路立交繞城高速匝道出、入口均采用標準的雙車道出、入口形式，為盡量減少該項目對繞城高速運營的干擾，對該出、入口匝道連接部不作改造。因此，需要根據交通量預測來核查該出、入口連接部是否滿足拓能后交通量增長的需求。根據交通量預測結論：目前機場專用高速與繞城高速轉換總交通量為17 549 pcu/d，且趨于穩定，遠期增長有限。各方向立交轉向交通量見表4。

表4 朱宏路立交轉換交通量表

對立交進行功能拓展后，北客站方向遠景年限范圍內新增總交通量為34 704 pcu/d。各方向立交轉向交通量見表5。

表5 西安繞城北客站遠景年（2042 年）各方向交通量表

目前西繞城入口方向交通量最大，合計為19 788 pcu/d。朱宏路立交出、入口均采用標準的雙車道出入、口形式，單個方向通行能力約為24 000 pcu/d，故既有匝道出、入口的通行能力滿足立交功能拓展后交通量的需求。遠期如機場高速交通量有顯著增加，可結合繞城擴能工程綜合考慮，新建繞城高速與機場高速的轉換立交，滿足新增交通量的需求。故設計方案不需要對繞城高速朱宏路既有標準雙車道匝道出、入口進行改造。

6 具體設計

依據相關規范確保匝道上跨繞城高速、北三環等公路以及城市道路的安全凈空。本次工程在既有單喇叭立交基礎上進行拓寬，匝道采用橋梁工程上跨既有道路設施形式。匝道的設計車速為40 km/h，單向雙車道匝道路基寬度為10 m。本次設計范圍內的工程均采用公路工程設計標準，收費站以外的工程采用市政工程設計標準。立交由4 條匝道組成，匝道的設計速度為40 km/h，新建匝道總長2 778.467 m（不含變速車道）。圖7 為總體方案設計圖。

圖7 繞城高速北客站立交總體方案設計圖

7 結語

該項目于2020 年5 月開始實施，并于2021 年6月實施完成。作為第十四屆全運會配套基礎設施，該方案實施后將實現高鐵與高速公路之間的無縫對接，滿足北客站客流量快速向城市擴散的功能需求。該方案符合相關法律法規要求，為后續高速公路立交密集區的立交改擴建工程研究及方案制定提供了思路，可為今后類似建設條件下的互通立交改擴建提供借鑒。