金盆互通式立交設計

彭智，羅杰昌

(廣州市市政工程設計研究院，廣東廣州510060)

金盆互通立交位于花都—東莞高速公路(以下簡稱“花莞高速”)與北京—香港—澳門高速公路(即北京—珠海高速公路線位，以下簡稱“京港澳高速”)相交處，本立交的設置主要為滿足兩條高速公路之間的交通轉換。

1 工程概況

花莞高速公路為廣州市公路規劃“四環十六射十二條重要公路”的高快速路網系統中的第七條重要公路，起于廣州市機場高速太成立交，經白云區人和鎮、鐘落潭鎮，蘿崗區九龍鎮，增城市中新鎮、新塘鎮，最后至增城市石灘鎮，接增莞深高速公路。花莞高速設計車速100 km/h，路基寬度為33.5 m，雙向六車道。京港澳高速雙向六車道，設計速度為100 km/h，路基寬度為33.5 m。本立交范圍內，京港澳高速采用路基形式，平面線形由兩個圓曲線(半徑R分別為5 000 m和5 250 m)和一段直線構成。

立交中兩相交道路夾角約為63.5°。

金盆互通立交用地條件復雜，多方面制約立交的布置形式。場地北側(京港澳高速兩側)為軍事用地;西南象限為金盆村，房屋密集區距立交中心不足350 m;村中有兩處宗祠，其中一處為宋氏祠堂，均需避讓;東側為山體，與京港澳高速路面標高的最大高差為75 m，項目主線在立交范圍縱坡為1.9%，與京港澳高速交叉處標高高18 m;主線南北兩側各有一座高壓電塔(110 kV)位于山體上，路基挖方邊坡將影響到電塔。

2 交通量預測

見圖1。

圖1 金盆互通立交2034年交通量(單位:pcu·d-1)

根據遠景交通量預測結果，互通總的轉向交通量為38 805 pcu/d。其中北京方向往返東莞的交通量最大，最大轉向交通量為6 093 pcu/d;北京方向往返花都的交通量最小，最小轉向交通量為3 208 pcu/d。

3 立交方案設計

3.1 設計要點

1)金盆立交西北象限和東北象限均為軍事用地，立交設計應盡量避免占用軍事用地紅線范圍。

2)金盆立交西南象限有兩處宗祠，考慮到金盆村村民拜祭等因素，應盡量避免拆遷或者征用宗祠用地。

3)京港澳高速與村道相交處，現狀設置有涵洞通道。本項目立交的建設，對該通道影響較大，立交的設置要考慮周邊村民出行需求，結合匝道布置改造過路設施。

4)項目主線與該村主要的縣級道路相交，同樣需要考慮對縣級道路的改造。

5)立交東側為帽峰山，最高峰海拔534.9 m，是廣州市老八區的最高峰，海拔200 m以上的山峰20多個，形成復雜的地形，山的絕對高度不大，但相對高差大，山坡陡峭，溝谷幽深，山勢險峻。立交的設計應本著減少山體開挖、保護自然景觀的原則，避免對山體造成破壞。

6)根據相交公路的等級和立交在路網中的功能，本互通立交不設置收費站。

7)從交通流量預測分析，立交匝道的布設，對于車速高、流量大的主流向應采用定向或半定向匝道，而相對車速低、流量小的次要方向則可采用環形匝道。當受到建筑物、山體、軍事用地等限制因素影響，不能滿足定向匝道設計標準時，在預測交通量滿足小于匝道設計通行能力的前提下，可以改為標準較低的環形匝道。

3.2 立交方案設計

在互通立交位置、主要設計原則、匝道選取形式確定的前提下，金盆互通立交的設計初步擬定了4個方案。

3.2.1 方案一(混合式)

如圖2，方案一為東側設置環形匝道的三層半混合式樞紐立交。本項目主線最高，位于三層半，上跨京港澳高速;兩環形匝道，為最小的左轉交通轉向，且符合用地條件;其余兩左轉采用半定向，最小半徑為120 m;避免匝道直接侵占軍事用地，A匝道半徑最小為100 m;避免拆遷宗祠，E匝道最小半徑為80 m;立交高差較大，盡量減少匝道長度，出口匝道縱坡最大3%，入口匝道縱坡最大3.5%。改善環形匝道與主線相連時的行車變速條件，變速車道長度采用高一個檔次(120 km/h)標準，漸變段暫不提高。房屋拆遷集中于西南側金盆村。

圖2 金盆互通立交方案一

本方案優點:避開軍事用地及金盆村宗祠;布置環形匝道符合用地條件和交通量;立交形式緊湊規模小。

本方案缺點:線路穿越山體較高，挖方邊坡高度約為66 m，金盆村拆遷量略有增加;立交層數為三層半。

3.2.2 方案二(混合式)

如圖3，該方案為主線下穿京珠高速公路。受縱坡坡度控制，立交范圍主線高差與東側山體高差較大，故立交東側主線為隧道方案。

根據交通流量預測，考慮到避讓相關建筑物，在西北、東南兩個象限設置環形匝道，立交共3層。

圖3 金盆互通立交方案二

方案優點:降低了立交高度;減短了與主線相接匝道長度;除主線出入口匝道拓寬部分外，基本未占用軍事用地面積，也避開了宗祠、電塔等建筑。

方案缺點:右轉匝道線形較差;立交東側路基段標高較低，同時，為滿足匝道出入口與隧道洞口間距等規范要求，需將東側山體開挖約520 m，平均開挖高度約60 m，最高開挖高度接近90 m;主線隧道段長約750 m，但其中有約260 m長范圍的山體偏壓段。本方案實施的代價較大。

3.2.3 方案三(全定向式)

如圖4，該方案為全定向式立交，共四層，主線上跨京珠高速公路，位于最上層。

圖4 金盆互通立交方案三

方案優點:與方案一、二相比，線形指標高，行車流暢;匝道布置明確，司機易于辨識車道;與方案二相比，無需開挖山體，景觀較好。

方案缺點:因層數較高，受縱坡影響，立交匝道長，占地面積大。

3.2.4 方案四(部分定向式)

根據路網圖(圖5)分析，經過本項目起點太成立交的交通，往北可直接由機場高速北延線轉入京珠高速公路，往南可通過北二環高速到達京珠高速公路;若本項目建成，可在擬建的太和立交處轉入新廣從路到達京珠高速公路。

圖5 項目路網分析圖

結合以上路網分析，在本立交線位處，可通過路網解決京珠高速公路與本項目主線西側交通的轉換。另外，考慮到軍事用地、宗祠等因素限制，故立交方案四取消主線西側與京珠高速公路的交通功能匝道。見圖6。

圖6 金盆互通立交方案四

方案優點:本方案的優點與方案三一樣，不再贅述，同時，造價比方案三低。

方案缺點:立交功能不全。

4 立交方案比選

1)功能要求方面:方案一、二、三均能保證互通功能，方案四只能實現部分互通。

2)交通量分布、線形標準方面:方案一、方案三、方案四線形標準高，能滿足交通量大的左轉交通順暢、快捷;方案二標準較低。

3)工程規模、環境保護方面:方案一、三占地較大;方案二立交高度小;方案四占地最小。

綜合以上分析推薦方案一為推薦方案。

5 結語

結合金盆互通立交的設計，對建設場地限制因素諸多的互通立交設計，總結以下幾點思路，供類似工程參考:

1)簡化立交形式，優化匝道布設，在立交整體的高度和范圍上進行對比，選取適合場地條件的立交形式。

2)靈活處理限制建筑物處的匝道設計，在滿足通行能力的條件下，可以適當降低匝道標準的要求，選取環形匝道。

3)如果既要保證匝道設計標準，又要避讓限制因素，則可以考慮結合周邊路網，取消非主流方向的匝道布設，但這種方法除非無計可施或者全互通代價太大的情況下，其他情況下僅為參考，應盡量保證立交，尤其是樞紐互通立交的全互通功能。

［1］JTG B01-2003，公路工程技術標準［S］.

［2］JTG D20-2006，公路路線設計規范［S］.

［3］王兵，吳善根，楊崇民.花山北樞紐互通式立交設計［J］.公路，2011(5).

［4］白浩晨，張堂仁，江賢章.連州樞紐互通式立交設計［J］.公路，2008(7).