樞紐互通與服務(wù)互通復(fù)合方案設(shè)計(jì)

吳永得

（河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450052）

商登高速公路在K90+005.338處與大廣高速相交，交叉角度79°42′12.3″，位于通許縣東南殷崗村附近，設(shè)殷崗樞紐立交以完成高速公路與高速公路之間的交通流轉(zhuǎn)換。大廣高速為雙向簡(jiǎn)易六車道，設(shè)計(jì)速度采用120km/h，路基寬28m，瀝青混凝土路面。兩高速交叉點(diǎn)南距大廣高速上現(xiàn)有通許東互通約1.5km，該區(qū)域地形平坦，大廣高速縱坡平緩，互通布設(shè)條件適宜。立交選型主要受大廣高速上現(xiàn)有互通、交叉附近的村莊和現(xiàn)有道路及占用土地、工程規(guī)模等影響［1］。

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，本立交主交通流為周口-登封方向，該互通總轉(zhuǎn)向交通量目標(biāo)年12 775輛/日，周口-登封往返交通量占總轉(zhuǎn)向交通量的45%。

1 立交方案選擇

主線與大廣高速交叉位置距大廣高速上通許東互通約1.5km，相距較近，按照規(guī)范要求，首先考慮將兩者合并為復(fù)合式互通式立體交叉?？紤]設(shè)置為復(fù)合式互通式立交需改造大廣高速上原有通許東互通，工程量大，保通困難，社會(huì)影響不好，另外，主線與大廣高速轉(zhuǎn)向交通量較小，故不詳細(xì)研究增加集散車道復(fù)合互通方案［2］。采用輔助車道將兩者加減速車道貫通。

方案一：混合型互通式立交。即商丘至周口、登封至濮陽(yáng)兩個(gè)左轉(zhuǎn)方向采用半徑為72m的環(huán)圈式匝道，周口至登封方向采用半定向式匝道，半定向式匝道最小半徑240m。濮陽(yáng)至商丘方向采用半定向式匝道，半定向式匝道最小半徑240m。G、H匝道采用單車道出口的雙車道，路基寬10.5m，其他匝道路基寬8.5m，為減少與主線的交織，加減速車道均采用單車道，減速車道均采用直接式，加速車道采用平行式。主線最大縱坡1.20%，匝道平曲線最小半徑72m，最大縱坡3.95%，匝道全長(zhǎng)7 427.752m。

圖1 殷崗互通式立交平面圖（方案一）

互通式立交設(shè)計(jì)應(yīng)消除車輛交織或把交織移到主要行車道之外，處理交織可以采用輔助或集散車道，本互通十字交叉位置距離大廣高速公路上通許東單喇叭互通較近，改造通許東互通匝道困難，采用輔助車道來(lái)滿足交織需求［3］。C和H匝道變速車道起終點(diǎn)距通許東互通式立交變速車道起終點(diǎn)不足1km，采用輔助車道將兩者貫通后，H匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為812.447m，C匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為1 314.4m，兩者均滿足規(guī)范規(guī)定的輔助車道長(zhǎng)度。

優(yōu)點(diǎn)：線形順暢，左轉(zhuǎn)半定向式匝道繞行距離短，互通占地較省。

缺點(diǎn)：橋梁長(zhǎng)度長(zhǎng)，造價(jià)高。

方案二：混合互通式立交。即周口至登封左轉(zhuǎn)方向、濮陽(yáng)至商丘左轉(zhuǎn)方向采用半定向式匝道，匝道最小半徑150m，其他兩個(gè)方向左轉(zhuǎn)匝道采用環(huán)形匝道，環(huán)形匝道最小半徑72m，G、H匝道采用單車道出口的雙車道，路基寬10.5m，其他匝道路基寬8.5m，加減速車道均采用單車道，所有匝道減速車道采用直接式，加速車道采用平行式。C和H匝道變速車道起終點(diǎn)距通許東互通式立交變速車道起終點(diǎn)不足1km，采用輔助車道將兩者貫通。H匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為814.886m，C匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為1 190.772m，兩者均滿足規(guī)范規(guī)定的輔助車道長(zhǎng)度。主線最大縱坡1.20%，匝道平曲線最小半徑72m，最大縱坡3.95%，匝道全長(zhǎng)8 806.159m。

圖2 殷崗互通式立交平面圖（方案二）

優(yōu)點(diǎn)：橋長(zhǎng)較短，造價(jià)較省。

缺點(diǎn)：左轉(zhuǎn)半定向式匝道繞行距離較長(zhǎng)，占地較大。

綜上所述，考慮平原區(qū)節(jié)約占地的原則，將方案一作為推薦方案。該方案兩條半定向式左轉(zhuǎn)匝道繞行距離近，線形順暢，互通占地少。

2 通行能力分析

由于殷崗樞紐互通與通許東互通之間存在交織，需進(jìn)行通行能力分析計(jì)算。

方案一中H匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為812.447m，C匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為1 314.4m；方案二中H匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為814.886m，C匝道與通許東互通匝道分合流鼻間距為1 190.772m，根據(jù)《道路通行能力分析》，以交織長(zhǎng)度為750m計(jì)，對(duì)交織通行能力進(jìn)行計(jì)算。

表1 殷崗互通式立交方案比較

圖3 交織區(qū)結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)

分析：

2.1 確定交織區(qū)交通運(yùn)行參數(shù)：已知L=750m，N=4，VFF=120km/h

2.2 計(jì)算交通流率

交織段內(nèi)總的交織流率

QW=QBC+QAD=259+273=532pcu/h

交織段內(nèi)總的非交織流率

QnW=QAC+QBD=2967+117=3084pcu/h

總的交通流率

Q=QW+QnW=532+3084=3616pcu/h

流率比QR=QW/Q=532/3616=0.147

交織比R=QW2/QW=259/532=0.487

2.3 確定交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)

2.3.1 計(jì)算交織強(qiáng)度系數(shù)Ww和Wnw：假設(shè)該交織區(qū)為非約束運(yùn)行，A型交織區(qū)在非約束運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)算交織強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算常數(shù)為：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.80，則交織強(qiáng)度系數(shù)為：

計(jì)算非交織強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算常數(shù)為：a=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，所以，非交織強(qiáng)度系數(shù)為：

2.3.2 計(jì)算交織車輛運(yùn)行速度VW和非交織車輛運(yùn)行速度VnW：已知高速公路自由流速度VFF=120km/h，則

交織車輛平均車速：

非交織車輛平均車速：

2.3.3 確定運(yùn)行狀態(tài)：由于所分析的交織區(qū)為A型交織區(qū)，首先計(jì)算非約束運(yùn)行所需的車道數(shù)Nw：

NW=1.21（N）QR0.571L0.234/VW0.438=，A型交織區(qū)所能提供的最大交織寬度Nwmax=1.4。而NW=1.0＜Nwmax，所以該交織區(qū)確實(shí)處于非約束型運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 計(jì)算交織區(qū)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.4.1 計(jì)算交織區(qū)速度

2.4.2 計(jì)算交織段車流密度

2.5 確定服務(wù)水平

一級(jí)服務(wù)水平，交通流處于自由流狀態(tài)。交通量小，速度高，行車密度小，駕駛員能自由或較自由地按照自己的意愿選擇所需速度，行駛車輛不受或基本不受交通流中其他車輛的影響。超車需求遠(yuǎn)小于超車能力，被動(dòng)延誤少。在交通流內(nèi)駕駛的自由度很大，為駕駛員、乘客或行人提供的舒適度和方便性非常優(yōu)越。

二級(jí)服務(wù)水平，交通流狀態(tài)處于穩(wěn)定流的中間范圍，駕駛員基本上按照自己的意愿選擇行駛速度，但是開(kāi)始要注意到交通流內(nèi)有其他使用者，并可能影響到行駛速度的選擇。相對(duì)于一級(jí)服務(wù)水平而言，交通流中駕駛的自由度略有下降。但只需略微調(diào)整車速即可平穩(wěn)地完成。根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，高速公路、一級(jí)公路應(yīng)按二級(jí)服務(wù)水平設(shè)計(jì)。

一級(jí)服務(wù)水平的臨界密度為7.0pcu/km/車道，二級(jí)服務(wù)水平的臨界最大密度為18.0pcu/km/車道，因此該交織區(qū)為二級(jí)服務(wù)水平，無(wú)須設(shè)置集散車道解決車流交織。

2.6 確定通行能力

由于該交織區(qū)為A型，4車道，自由流速度為120km/h，流量比為0.147，QR為0.1時(shí)，通行能力為8 000pcu/h，QR為0.2時(shí)，通行能力為8 000pcu/h，該交織段在高峰小時(shí)內(nèi)將運(yùn)行二級(jí)服務(wù)水平，交織段內(nèi)的車流密度為7.88pcu/km/車道，估算通行能力為8 000pcu/h。

4 道路保通方案

道路保通設(shè)計(jì)也是原來(lái)高速新增互通設(shè)計(jì)的重要組成部分，保通設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全原則，工程施工期間，必須保障運(yùn)營(yíng)車輛的行駛安全，同時(shí)也必須保障施工車輛和施工人員的安全；暢通原則，工程施工期間，確保現(xiàn)有高速公路道路暢通，避免因施工帶來(lái)的高速公路運(yùn)營(yíng)損失；保證質(zhì)量原則，一般施工期間交通不斷行，須防止行駛車輛震動(dòng)和車輛荷載對(duì)工程質(zhì)量造成的不利影響；確保施工進(jìn)度原則，工程是在原有高速公路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，施工必然帶來(lái)原有高速公路的運(yùn)營(yíng)損失，同時(shí)對(duì)高速公路通行能力有很大的阻礙，因此確保施工進(jìn)度，盡量減短施工周期是非常必要的；效益最佳原則，工程作為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，合理利潤(rùn)的追求必然要求工程在達(dá)到工程質(zhì)量、進(jìn)度等各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，付出最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，因此在施工中對(duì)各項(xiàng)設(shè)施的要求是在保證工程質(zhì)量的前提下選擇最經(jīng)濟(jì)的方案；協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的原則，工程保通方案的實(shí)施，涉及跨區(qū)域、多部門聯(lián)合的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，在領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)一指揮下，各部門應(yīng)職責(zé)明確、落實(shí)責(zé)任，做到獎(jiǎng)懲分明。

項(xiàng)目所在區(qū)域的大廣高速為國(guó)家高速公路網(wǎng)及河南省公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，在國(guó)家路網(wǎng)中的地位非常突出，因此，制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡缆繁Ｍ▽?shí)施方案，是確保本樞紐互通式立交工程能否順利實(shí)施的關(guān)鍵。根據(jù)本工程實(shí)施的特點(diǎn)，重點(diǎn)做好主線及匝道上跨大廣高速橋梁施工階段的保通方案，以及匝道與大廣高速公路銜接路段的保通措施［4］。另外應(yīng)利用項(xiàng)目區(qū)內(nèi)完善的道路網(wǎng)絡(luò)，制定完善的分流應(yīng)急預(yù)案，避免因項(xiàng)目施工影響區(qū)域內(nèi)的道路正常通行。

5 結(jié)語(yǔ)

殷崗樞紐立交由于距大廣高速上通許東互通較近，殷崗樞紐互通和通許東互通出入口之間采用輔助車道貫通，并且經(jīng)通行能力分析滿足交通量需求。該互通通過(guò)設(shè)置輔助車道避免了復(fù)合互通的設(shè)計(jì)，節(jié)約了工程造價(jià)，避免了對(duì)原有高速公路上服務(wù)互通的改造，較好地解決了復(fù)合互通立交中設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。但在互通設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)注意驗(yàn)算通行能力，確保通行能力滿足要求，達(dá)到二級(jí)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)。

［1］JTG B01-2003.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］JTG D20-2006.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］陳寬民.道路通行能力分析［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［4］劉景生，胡明霞，劉開(kāi)健.高速公路復(fù)合式互通設(shè)計(jì)研究［J］.中外公路，2011（8）：42-43.