山平高速公路平魯樞紐互通立交設計

田兆豐

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

1 工程概況

平魯樞紐互通立交位于朔州市平魯區城北的鋪上村，距平魯區城區約5 km，該樞紐互通立交為山平高速公路與山西省西縱高速公路（右玉至平魯段）呈十字交叉的一級樞紐互通立交。平魯樞紐互通立交的建設不僅可以完善山西省高速公路網及區域路網、促進高速公路間交通流轉移和轉換，而且推動區域經濟的發展、促進朔州市及周邊地區對外交通、交流。

2 交通量預測

根據山平高速公路工程可行性研究報告交通量預測結果，平魯樞紐互通立交全部轉向交通量在設計末年2030年為26 611輛/d，其中主交通流為平魯—山陰方向，為15 216輛/d，占總轉向交通量的57.1%；其次為二道梁—朔州方向，為4 290輛/d，占總轉向交通量的16.1%；另外兩個方向的交通量均較小，如圖1所示。

圖1 2030年轉向交通量分布

3 立交布設的影響因素

3.1 地形地質條件

本樞紐互通立交位于管涔山山前斜坡，屬于山前黃土丘陵區，地勢北高南低，總體上地形較復雜，地貌為坡地和沖溝相連，坡地的坡面坡度較大，并發育有兩條沖溝，溝深達25 m，其中一條沖溝規模較大，沖蝕作用較強，另一條沖溝發育相對較弱，坡地巖性為黃土，沖溝巖性為砂土和少量礫卵石。

3.2 省道S212平朔線（平魯—朔州）

平朔線已建成多年，交通量較大，為朔州市車輛進入內蒙古的重要客貨運通道，因此，平魯樞紐互通立交的選型和設計應充分考慮互通建設期間減小對平朔線車輛正常通行的影響，方案設計需要對平朔線進行局部改移，要對改移方案進行精心設計，在施工建設期間首先要做好保通工程，保證行駛車輛的正常通行。

4 立交選型與設計

4.1 設計原則

a）本互通位于2條高速公路的相交處，匝道設計必須保證相交公路不同方向轉彎車流的快速轉換，并盡量減少交織。

b）互通布設要與現場地形、地貌相協調，應充分利用兩沖溝之間的平緩坡地來布設匝道，并盡量避免對發育強的大沖溝造成破壞。

c）互通所處位置除沖溝外主要為耕地，因而互通結構的布設應緊湊，避免不必要的過多占地，以盡量減少用地為原則。

d）互通設計時應充分考慮主線與主線、匝道與主線、匝道與匝道以及主線與地方道路之間的空間組合方式，盡量避免出現高填深挖的現象，同時在滿足互通使用功能和美觀的前提下，降低工程規模，減小工程造價。

4.2 立交選型

本互通立交為樞紐互通式立交，因此，其采用型式主要受地形、地物、交通量以及是否設置收費站等因素確定。本互通交通量較大且各轉向交通量分布不均勻，不設置收費站，結合互通區的地形地質條件，擬采用山平高速公路上跨西縱高速公路的苜蓿葉型式。

從轉向交通量來看，本樞紐互通立交的主交通流為平魯—山陰方向，設計末年小時交通量為986輛/h，接近規范規定的環形匝道設計小時交通量的最大值（1 000輛/h）[1]，所以該方向匝道設計應采用較高的技術指標；其余方向均小于環形匝道設計通行能力（800～1 000輛/h），采用環形匝道完全可以滿足交通量需求，結合地形條件合理設置。

4.3 立交方案擬定

依據互通立交的設計原則，結合地形地質條件，設計初步擬定了3種樞紐互通立交方案。

4.3.1 方案一 全苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖2）

圖2 方案一全苜蓿葉型樞紐互通立交方案

本方案為帶集散車道的全苜蓿葉型，樞紐互通立交的4條右轉匝道設計速度均為60 km/h，4條左轉匝道均采用環形匝道，A、B、C、D匝道的環圈半徑依次為75 m、75 m、72 m和 70 m，設計速度均為40 km/h。

a）優點 平面線形勻稱，各匝道布置緊湊，與周圍地形結合較好，立交規模較大。

b）缺點 山陰—平魯方向采用75 m半徑的環形匝道，與樞紐互通立交的主交通流（986輛/h）有點不匹配；出入環形匝道的車輛存在交織，主交通流方向轉彎車流比較大，交織程度相應增加，通行能力降低，車輛運行舒適性及安全性下降大；土方量大，占用土地多。

4.3.2 方案二 變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖3）

圖3 方案二變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案

該方案為半定向+環形匝道組合的三環式變異苜蓿葉型[2]，主要針對方案一中山陰—平魯方向環形匝道通行能力與轉向交通量不匹配進行調整設計，將此方向的環形匝道調整為外轉彎式的半定向匝道，提高該方向的平縱面指標，使匝道的通行能力得到提高。山陰—平魯方向采用半定向的雙車道匝道相連接，先上跨西縱高速公路，再下穿山平高速公路，設計車速采用60 km/h，其他3條左轉匝道仍采用環形的單車道匝道設計，A、C、D匝道的環圈半徑依次為75 m、72 m和70 m，設計車速均采用40 km/h。

a）優點 平面線形流暢，各匝道布置緊湊，轉向通行便捷，保證了主交通流方向的快捷順暢轉換，提高了車輛運行的舒適性和安全性；減少了交織，通行能力得到提高；減少了2條集散車道，用地數量較方案一減少19.1畝。

b）缺點 山陰—平魯方向匝道長度增長，車輛繞行距離較遠；橋梁規模有所增加，比方案一多增設1座匝道跨線橋，長76 m；仍然存在兩處交織段。

4.3.3 方案三變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案（見圖4）

圖4 方案三變異苜蓿葉型樞紐互通立交方案

該方案為半定向+環形匝道組合的反對稱兩環式變異苜蓿葉型[2]，主要考慮方案一、方案二中存在的交織段和集散車道問題進行的優化設計，在方案二的基礎上將D匝道（二道梁—右玉方向）由環形匝道調整為內轉彎式的半定向匝道，交叉方式為先下穿山平高速公路，然后再上跨西縱高速公路，A、B、C 3條左轉匝道仍維持方案二中的設計。

a）優點 平面線形流暢，各匝道布置緊湊，轉向通行便捷；消除了交織現象對直行車輛的干擾，提高了車輛行駛速度，增加了行車安全性和舒適性；避免了設置集散車道。

b）缺點 橋梁工程量明顯增加，較方案二多增設2座匝道橋，長202 m；匝道長度增長較多，立交規模有所增大，總體造價較高。

4.4 立交方案比選

4.4.1 交通量分布、功能要求

方案一基本上能滿足轉向交通量的要求，但與主交通流向（占總轉向交通量57.1%的山陰—平魯方向）有所不適應，此方向的遠景交通量接近環形匝道的設計通行能力最大值，勢必造成車輛的擁擠，影響到直行車輛的快速行駛，從而降低了整個樞紐的通行能力；方案二和方案三保證了山陰—平魯方向主交通流的快捷、順暢，其他方向也均滿足通行能力要求；方案三在較小的交通流方向（占總轉向交通量13.6%的二道梁—右玉方向）采用了較高指標的半定向匝道相連接，立交規模較大，此方向的通行能力遠遠大于實際需要的通行能力要求。

4.4.2 交織段影響

方案一存在4個方向上的交織段，盡量減小交織對行車的影響，4個方向均設置了集散車道，增大了立交的規模；方案二在兩個方向上存在交織段，設置了2條集散車道，工程規模較方案一有所減小；方案三消除了交織段和集散車道，但增設了1條半定向匝道，匝道長度增加較多，橋梁增加了2座，土方量也增加不少，立交規模較方案二有所增大。

4.4.3 工程規模、造價

方案一造價最低，但設置集散車道，用地規模大；方案二造價適中，且占用土地最少，土方量最小；方案三造價最高。方案一、方案二及方案三的主要工程數量見表1。

表1 平魯樞紐互通立交比較表

綜合上述分析，方案二與轉向交通量分布相適應，滿足兩條高速公路之間樞紐互通立交的功能要求，與周圍環境相協調，工程造價適中，故推薦方案二：半定向+環形匝道組合的三環式變異苜蓿葉型。

5 結語

樞紐互通立交選型時，設計人員對十字交叉的高速公路所采用的方案，往往首先想到的是全苜蓿葉型式，但全苜蓿葉型立交存在自身的缺陷：主線雙向均存在交織段；環形匝道運行特性差，通行能力低；工程規模大。因此，想設計出合理的立交方案，應充分研究互通區的地形、地質、地貌、交通量分布等基礎資料，綜合考慮各方面因素，并經多方案比選得到。