右玉樞紐互通立交設計

黃 睿

(山西省交通規(guī)劃勘察設計院)

立體交叉是高速公路必不可少的組成部分，隨著高速公路迅速發(fā)展和路網(wǎng)建設的不斷完善，樞紐式互通立交在交通轉(zhuǎn)換功能中扮演越來越重要的角色，為道路交通提供安全、順暢的運行條件。

1 工程概況

山西省西縱高速公路右玉至平魯段，是《山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中“3 縱11 橫11 環(huán)”高速公路網(wǎng)西縱主干線的重要組成部分。項目北接大呼高速公路，向北可延伸至內(nèi)蒙及西北地區(qū)，向東可延伸至大同、東北地區(qū)及京津唐地區(qū);南接朔州西南環(huán)高速公路，向南可延伸至朔州、太原及其以南地區(qū)。項目的實施對完善我省干線公路網(wǎng)、緩解我省西北部地區(qū)縱向的交通壓力、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和沿線旅游事業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。

右玉樞紐為連接右平高速公路與大呼高速公路而設，位于朔州市右玉縣高墻框村東側(cè)，呈丁字交叉，向東距大呼高速右玉互通3.4 km，向西距大呼高速右衛(wèi)互通13.3 km，向南距本項目右玉西互通12.9 km，距離右玉縣城約10 km，是山西省東西向高速公路與南北向高速公路連接的重要節(jié)點樞紐，大呼高速公路已建成通車，設計時速為100 km/h，雙向4 車道，路基寬度26 m，此處大呼高速公路圓曲線最小半徑1 574.697 m，最大縱坡2%，平、縱面線形指標均能滿足樞紐設置要求。

2 設計交通量

根據(jù)《工可》交通量預測，2035年通過該樞紐集散的交通量為38 791 輛小客車/日，右玉←→內(nèi)蒙，右玉←→大同方向轉(zhuǎn)向交通量分別為22 015、14 902 輛小客車/日。右玉←→內(nèi)蒙轉(zhuǎn)向交通量較大，右玉樞紐遠景年預測交通量詳見圖1。

圖1 2035年預測交通量(單位:輛/日)

3 互通方案設計

互通式立交的形式問題實質(zhì)就是各種左右轉(zhuǎn)彎匝道的選擇和組合問題。各種直連、半直連式以及環(huán)形的左右轉(zhuǎn)彎匝道搭配組合形成了形式各異的互通式立交。由于車輛靠右側(cè)通行時右轉(zhuǎn)彎匝道的經(jīng)濟合理形式只有直接式一種，因此所謂立交的形式實質(zhì)上就是左轉(zhuǎn)彎匝道的組合形式，設計一座立交實質(zhì)上就是在當?shù)氐闹鳌⒖陀^條件下如何選擇最優(yōu)的左轉(zhuǎn)彎匝道進行組合。

相較于城市互通靈活和復雜，高速公路互通一般更側(cè)重于為汽車提供快速、安全、直達運輸服務，多采用的是標準型立交。右玉樞紐是典型的丁字交叉，規(guī)劃建設中的準朔鐵路在此轉(zhuǎn)向，根據(jù)遠景預測交通量及實際地形情況，在方案設計階段，互通形式的選擇擬定了半直連式T 形(a、b 兩種形式)和B 型單喇叭三個方案進行比較。由于被交路大呼高速現(xiàn)已建成通車，而且整個樞紐段落填土高度都不高，因此右玉樞紐所有方案均考慮橋梁上跨大呼高速。

4 互通方案比選

4.1 篩選方案

互通式立交方案的選擇，是一個多因素考慮、多目標決策的過程。交通的適應性、環(huán)境的適應性、技術特征和經(jīng)濟效益等，是互通式立交在方案比選階段決策的目標。交通適應性是指互通立交各個部位通行能力與設計交通量的適應性。對于互通來說，左轉(zhuǎn)彎匝道對互通立交起著主導作用，匝道越順適、連接路徑越直捷就越好。就右玉樞紐來說，根據(jù)預測交通量及流向，內(nèi)蒙往右玉方向為主交通流方向，交通量為1 453 pcu/h，大同至右玉為次交通流方向，交通量為983 pcu/h。方案一和方案二其基本形式都是半直連T 形互通式立交，但方案一左轉(zhuǎn)彎半徑R 取值250 m，方案二左轉(zhuǎn)彎半徑R 取值160 m，考慮運行條件和經(jīng)濟效益，雖然方案三的占地規(guī)模小，但方案一的運行條件明顯優(yōu)于方案二，綜合比較后，在初步設計階段舍去方案二，擬定了半直連式T形(方案一)和B 型單喇叭兩個方案進行比較。

4.2 指標選用

(1)匝道設計速度

匝道的線型設計與設計速度分不開，而匝道的設計速度關系到運行安全，因此選取合適的匝道設計速度非常重要。匝道的設計速度主要是根據(jù)立交的等級、轉(zhuǎn)彎交通量大小等確定，其最佳車速Vk簡化計算公式為

式中:L 為車長，m;L0為安全距離，m;C 為制動系數(shù)，S2/m，一般取0.15 ～0.30 S2/m。

但在實際設計中往往采用更為直觀、明確的表1 的取值。由于設計新理念在實際設計中不斷的得到重視和應用，設計中還應該考慮實際的運行速度，尤其應注重匝道分、匯流處匝道的平、縱線型，匝道的加減速車道長度等，以保證匝道設計線型的安全性。

表1 匝道基本路段設計速度取值范圍表

右玉樞紐匝道設計速度，除B 型單喇叭D 匝環(huán)形匝道取40 km/h 外，其余匝道平縱線形指標均按60 km/h 取值，兩方案的各匝道均采用的是單向雙車道匝道，均可滿足樞紐轉(zhuǎn)向需求，考慮到大呼高速公路和本項目的設計速度均為100 km/h，該樞紐是山西省高速公路規(guī)劃網(wǎng)中西縱與第一橫的重要交通流轉(zhuǎn)向樞紐，因此，本著安全、舒適、快捷的行車原則，推薦平縱面指標較高，各匝道行車速度均為60 km/h的半直連T 型樞紐方案，B 型單喇叭做同深度比較。

(2)匝道車道數(shù)的確定

匝道的車道數(shù)和設計交通量QR(輛/小時)和匝道的長度有關，參照規(guī)范，推薦方案半直連T 型樞紐方案B、C、D 匝道為單向雙車道，一般單向雙車道匝道路基寬10.5 m，考慮到規(guī)范要求主線分岔或合流的多車道匝道，其車道、硬路肩的寬度應與主線相同，大呼高速公路和本項目行車道寬3.75 m，硬路肩寬3 m，最后確定各匝道路基寬度為13 m。A 匝道為供超車之需而采用單車道出入口的雙車道匝道，路基寬度13 m。

B 型單喇叭方案B、E 匝道為單向雙車道，與推薦方案單向雙車道匝道一樣，路基寬度也為13 m。C 匝道為供超車之需而采用單車道出入口的雙車道匝道，路基寬度13 m。D匝道為內(nèi)環(huán)匝道，采用單車道匝道，一般單向單車道匝道路基寬8.5 m，考慮到規(guī)范要求主線分岔或合流的多車道匝道，其車道、硬路肩的寬度應與主線相同，大呼高速公路和本項目行車道寬3.75 m，硬路肩寬3 m，最后確定單車道匝道路基寬度為9.25 m。比較方案中考慮到環(huán)形匝道D 匝為單向單車道，E 匝為單向雙車道，因此與之相接的A 匝道采用雙向三車道匝道，路基寬度采用22.25 m。為滿足車道數(shù)平衡，在大呼高速公路影響段視車道數(shù)的變化設置輔助車道。

(3)跨線構造物及排水方案

推薦方案設跨線橋5 座，B 匝道上跨大呼高速公路及虎山線，采用8 －20 m+25 m+35 m+25 m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁+現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，C 匝上跨大呼高速公路及虎山線采用25 m +35 m +25 m +8 －25 m 現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁+裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。A 匝上跨虎山線采用6 －25 m 現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。D 匝上跨虎山線采用3 －20 m+3 －29 m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。B 匝上跨C 匝采用3 －25 m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁。

比較方案A 匝道上跨大呼高速公路及虎山線，采用29 m+40 m+29 m +5 －30 m 現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁+裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，B 匝上跨虎山線采用3 －20 m+3 －25 m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。C 匝上跨虎山線采用6 －25 m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。

結合整個樞紐區(qū)各段的平、縱面線形、地形、水文狀況等，將水排出樞紐區(qū)。同時對大呼高速上有影響的3 座通道、3 座涵洞進行接長改造。右玉樞紐主要技術指標及工程數(shù)量詳見表2。

表2 右玉樞紐互通式立體交叉方案比較表

(4)確定推薦方案

通過比選認為，半直連T 型樞紐方案，優(yōu)點:視野開闊，視覺較好，轉(zhuǎn)彎車輛能提供較高速度的半定向運行，通行能力大，運營安全性高;缺點:設置跨線橋較多(4 座)，造價高，占地大。比較方案B 型單喇叭優(yōu)點:跨線橋較少(3 座)，占地地少，造價低;缺點:大同至右玉方向為環(huán)型匝道，行車速度較低，線形較差，容易造成擁車、堵車現(xiàn)象，從而影響到大呼高速的主線通行能力，對行車的安全性有一定影響。綜合考慮，推薦交通適應性好的半直連T 型樞紐方案。

5 結 語

互通立交形式的選擇是高速公路設計的一項重要內(nèi)容，通過對右玉樞紐互通立交實例的分析，探討高速公路樞紐式互通立交的方案選擇。雖然互通式立交設計已形成了與我國交通流特征和駕駛習慣等相適應的理論和方法，但隨著公路設計理念的更新和相關設計軟件的提升，仍需不斷的在實踐中學習和總結經(jīng)驗，進一步深刻理解專業(yè)知識，靈活運用技術指標，科學選擇立交方案，以獲得最優(yōu)的技術經(jīng)濟效益。

［1］交通部公路司.新理念公路設計指南［M］. 北京:人民交通出版社，2005:201.

［2］孫家駟. 道路立交規(guī)劃與設計［M］. 北京:人民交通出版社，2009:205 －206