城市樞紐互通立交間新增立交方案設計分析

黃欽壽

(廣西交通設計集團有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

城市快速路立體化交通的安全運行與互通立交的間距存在密切關系。立交間距過小將會增加事故發生率和增大項目投資;間距過大則難以協調立交與路網,大范圍地分隔道路兩側土地,使路網的整體效益受到極大影響。因此,連續設置立交時保證和滿足一定的間距要求是重點,同時如何進行立交類型的選擇和論證立交設計方案也是立交設計工作者重點關注的問題。吳江[1]研究得出高速公路互通立交主線同側出入口最小間距指標值。李璨等[2]通過交織車輛強制性變道計算得出車輛最小交織單元長度。康留青等[3]根據城市立交和隧道間機動車的行駛特性,建立立交和隧道出入口的間距計算模型。曹睿明等[4]從互通立交相關控制因素、立交平縱橫設計和橋梁景觀設計等方面分析立交總體設計方案。周約珥等[5]通過統計學分析得出影響山地城市立交基本路段通行能力的主要因素。張慧杰等[6]從互通立交的路網規劃、位置選取、立交型式、方案比較和投資效益等方面闡述互通立交方案的設計思路。曹岳嵩等[7]通過可接受間隙模型計算單喇叭立交和半苜蓿葉式立交與相交道路組成T 型平面交叉路口的通行能力。孫彥卓[8]從立交功能、控制因素和立交方案比選等方面闡述立交方案設計流程。張衛華等[9]通過分析交通流與交通沖突數據構建發生交通沖突概率的回歸模型。高鵬等[10]論述多影響因素的復雜立交方案設計。

本文以南寧市昆侖大道3.3 km范圍內的三座立交為例,對昆侖金橋立交節點進行分析,對該節點增設立交間距是否合理、采取何種立交形式以保證車輛快速和行人安全通行等問題進行論證分析,推薦合理的立交類型和立交方案,為同類型項目提供技術參考。

1 概述

昆侖大道是南寧市區江北向東的主要城市快速路。昆侖廂竹立交和昆侖那安立交均為在建三層樞紐互通立交;昆侖金橋立交節點位于這兩座立交之間,現狀為十字平面交叉信號燈控制路口,立交間距示意圖見圖1。

圖1 立交間距示意圖

2 連續設置立交可行性分析

連續設置立交主要控制因素是要保證和滿足一定的立交間距。影響互通式立交間距的主要因素有:用地規劃、立交間距、合流區分流區交通特性、誘導告知標志牌的設置、司機駕駛順暢度、經濟、景觀因素等。

2.1 用地規劃

立交周邊土地開發強度較大,周邊以倉儲、工業及居住用地為主;道路兩側的金橋客運站、金橋國際物流商區是大型貨車和小汽車的重要交通吸發源;立交控制用地面積約為59 333.33 m2。

2.2 立交間距

立交間距與道路等級和立交形式關系密切,合理的立交間距保證周邊交通可快速、便捷地通過立交進出快速路,對吸引和分流區域交通具有十分重要的作用。廂竹大道、那安快速路和昆侖大道均為城市快速路,金橋大道為城市主干路,扣除在建昆侖廂竹立交和昆侖那安立交建設范圍后,昆侖廂竹立交與金橋大道凈距為850 m,昆侖那安立交與金橋大道凈距為500 m。

2.3 合流區分流區交通特性

為保證立交間運行車輛合理的交織路段長度,根據對國內外立交凈距離(D0值)的分析,德國、澳大利亞規定互通式立交的最小凈距離為600 m;美國為500～600 m[11];《公路通行能力手冊》結論和美國相同[12]。因此,綜合上述取值,最小凈距離值應≥600 m。見圖2。

圖2 國內外研究要求的立交凈距離示意圖

2.4 誘導預告標志牌的設置

為保證機動車駕駛者有足夠的時間讀取路段設置的誘導告知標志牌的信息和做出操作反應,應保證相鄰立交間足夠的距離。根據規范[13],在特殊情況下,立交間距受到限制,且入口誘導預告標志牌只能設置一塊時,應設在入口500 m處,即D0≥500 m。見圖3。

圖3 誘導預告標志牌設置要求的立交凈距示意圖

3 城市快速路立交設計原則

城市快速路立交布設時,一般遵循以下原則:

(1)立交設計要與總體規劃和交通規劃協調一致,因地制宜,與路網規劃、周圍景觀相協調,充分展現城市形象。

(2)立交形式和立交交通量、立交等級相互適應,本著經濟、可行的原則,降低運營管理費用。

(3)快速路上的各個立交要銜接順暢,保證較高的安全性和效率,分布均衡,立交形式的選擇要滿足現有路網交通要求,同時要為未來交通增長提供發展空間,不能一味追求立交的大和全。

(4)充分結合立交范圍內地形地貌和環境特征,盡量降低立交高程,利于排水順暢,減少征地拆遷工程量,實現立交方案經濟合理和美觀實用。

(5)立交優先保證主要轉向功能,在滿足相交道路的等級與交通量的前提下,將次要轉向功能引導至相近立交或道路中,簡化立交形式。

(6)立交需要滿足周邊交通、公共交通和行人通行需求,充分體現以人為本設計理念,實現各種交通走廊的連續性。

4 立交類型的確定

通過前文分析得知,昆侖金橋立交規劃控制用地面積為59 333.33 m2;按照最小立交凈距600 m對昆侖金橋立交進行計算,西側扣除最小立交凈距600 m后的有效長度為250 m;東側昆侖那安立交與金橋大道凈距為500 m,不足以扣除最小立交凈距600 m。

根據設計規范[14],快速路與主干路節點推薦立交形式為立B類(一般立交),主要形式為喇叭形、苜蓿葉形、環形、菱形、迂回式、組合式全互通或半互通立交;可選形式為立A2類(樞紐立交)和立C類(分離式立交)。昆侖大道作為城市快速路,應實現昆侖大道方向主路機動車交通連續通行。根據規劃和統籌考慮立交對周圍用地等的影響,針對昆侖金橋立交提出三個不同立交設計方案進行對比分析,分別為立A2類(樞紐立交)、立B類(一般立交)和立C類(分離式立交)。各立交方案效果圖見圖4,各立交方案優缺點對比說明見表1。

表1 各立交方案優缺點對比表

(a)樞紐立交

交通需求與經濟需求的性價比分析:對目標年的交通需求進行預測,采取樞紐立交時服務水平為B級,采用帶平面式一般立交時服務水平為C級,雖服務水平有所下降,但仍能滿足目標年的交通需求,并未出現交通擁堵現象。而從建設投資來看,建設樞紐立交需引入巨額的投資。因此,巨大的經濟投入雖換來了更好的交通環境,但該交通環境的提高并不明顯,交通需求與經濟需求的性價比不高,反之采用一般立交,更能夠達到經濟投資和交通運行的平衡。

從表1可知,采用一般立交方案能夠充分利用立交控制用地,不突破規劃用地;能夠與昆侖廂竹立交和昆侖那安立交有效銜接,保證昆侖大道主線連續快速行駛;有利于增強金橋國際物流園區對外交通聯系;與南寧市快速路系統規劃協調一致。綜合表1優缺點分析結果,推薦采用一般立交方案。

5 一般立交方案的確定

根據前文分析,提出兩個一般立交方案進行比選:方案一為昆侖大道主線上跨金橋大道地面層菱形立交;方案二為金橋大道地面層上跨昆侖大道主線菱形立交。見圖5。

(a)方案一 菱形立交(昆侖大道主線上跨金橋大道)

5.1 方案一:菱形立交(昆侖大道主線上跨金橋大道地面層)

保證昆侖大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持金橋大道主線和縱斷面不變,昆侖大道主線上跨金橋大道地面層,金橋大道為十字平面交叉口。方案一立交標準路段和交叉口路段路幅標準橫斷面圖見圖6。

(a)昆侖大道主輔路結合處

金橋大道在第一層(地面層),與昆侖大道輔道平交,昆侖大道跨線橋在第二層,層間凈空按5 m控制。圖6(a)中昆侖大道主輔路結合處昆侖大道主線跨線橋寬度為27.5 m,機動車為雙向六車道;地面輔道交叉口進口段寬度為20.25 m,機動車為單向三車道;地面輔道交叉口出口段寬度為16.75 m,機動車為單向雙車道。圖6(b)中昆侖大道地面輔道交叉口進口展寬段寬度為25.75 m,機動車為單向五車道;地面輔道交叉口出口展寬段寬度為19.75 m,機動車為單向三車道。

5.2 方案二:菱形立交(金橋大道上跨昆侖大道主線)

保證昆侖大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持昆侖大道主線和縱斷面不變,金橋大道上跨昆侖大道,通過在昆侖大道設計四個地面輔道,抬高輔道標高與金橋大道組成十字平面交叉口,金橋大道作為交通轉換層位于最上層。方案二立交標準路段和交叉口路段路幅標準橫斷面圖見圖7。

(a)昆侖大道主輔路結合處

該方案中昆侖大道主線在第一層(地面層);金橋大道在第二層,與昆侖大道輔道平交,金橋大道跨越昆侖大道,層間凈空按5 m控制。圖7(a)中昆侖大道主輔路結合處昆侖大道主線跨線橋寬度為27.5 m,機動車為雙向六車道;地面輔道交叉口進口段寬度為20.25 m,機動車為單向三車道;地面輔道交叉口出口段寬度為16.75 m,機動車為單向雙車道。圖7(b)中昆侖大道地面輔道交叉口進口展寬段寬度為25.75 m,機動車為單向五車道;地面輔道交叉口出口展寬段寬度為19.75 m,機動車為單向三車道。

5.3 一般立交方案對比說明

兩個一般立交方案技術經濟比較表見表2。

表2 立交方案技術經濟比較表

綜合表2分析得知:方案一交通組織和景觀性較好,立交周邊出行便利,與水系沖突點少,投資省,因此推薦采用方案一。

6 結語

隨著城市規模不斷增大和經濟快速發展,城市立交發揮著越來越重要的作用。本文結合城市立交設計理念,通過對南寧市昆侖大道廂竹大道至那安快速路范圍內三座立交進行研究,在現狀互通立交間增設新的立交,合理確定立交間距和立交形式,滿足近遠期交通增長需求、高效使用土地資源和節約工程投資,推薦合理的立交方案,對類似工程具有一定的借鑒意義。