城市立交改擴建設計及評價方法研究

梅子俊

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司 上海 200092)

立交節點工程作為城市交通轉換的核心樞紐，影響著區域交通甚至城市整體交通的正常運行。然而，隨著城市路網不斷發展和城市交通量的日益增長，許多既有立交功能已不能滿足城市交通的需求[1]。

對原有立交進行升級改造成為現代城市全面提升城市交通功能的有效舉措，文中以青島市環灣路立交改擴建為例，對改擴建設計方案進行進行分析比選，并對其作出效果評估[2]。

1 城市交通梳理

1.1 路網規劃

環灣路立交工程是城市高速公路(G22青島市區段)拓寬改造工程的重要組成部分，現狀環灣路立交不能滿足交通發展需求，迫切需要改建此節點，以充分發揮城市高速公路(市區段)拓寬改造工程的交通效益。

根據規劃，城區道路網絡骨架由“四橫三縱”的快速路網構成，其中“四橫”為仙山路-雙流路、青黃海灣大橋連接線(高速公路-銀川路)、遼陽路-鞍山路及其延長線、延安路-寧夏路-銀川路；“三縱”為海底隧道接線-高速公路城區段、山東路-重慶路、青銀高速公路城區段。

1.2 立交功能定位

環灣路立交位于城市高速公路(市區段)的最北端，即現狀高速公路的東北轉角處，處于城市中心城區的西北端，向南由城市高速公路(市區段)至市中心，向北由雙元快速路至規劃中的北部新城，向東由雙流高架路至機場，向西由高速公路至膠州，見圖1。

圖1 立交區位

環灣路立交在市規劃路網中處于高速公路、雙流高架路和規劃雙元快速路3條快速路的交匯點，同時又是高速公路在東北轉角處向東、向北的切向“放射點”，是連接市區與膠州、城陽、高新區及流亭機場的重要節點，是出入市區骨干路網的咽喉，因此，在功能上應定位為實現上述3條快速路之間交通快速轉換的樞紐型互通立交。

1.3 交通量預測

根據城市高速公路(市區段)拓寬改造工程可行性研究報告，交通流量預測結果見表1。同時,對立交節點交通預測分布見圖2。

表1 交通量預測結果 pcu/h

圖2 立交節點交通預測分布(單位：pcu/h)

根據交通量預測結果可見，遠期南北向交通占33.51%，西南方向占27.51%，東西方向占12.04%，東南向占12.17%，東北向占8.66%，西北向占6.11%。流量分配的等級與定性分析的結果基本吻合，即南北向切線方向、城市高速公路(市區段)方向為最大，西北方向為最小。

2 改擴建設計方法

2.1 總體方案

環灣路立交是連接高速公路及其切向線快速路的重要交通樞紐，為3條城市快速路相交的節點，立交應確保城市快速路交通的連續性，特別是城市高速公路(市區段)及其切向線雙流高架路、雙元快速路交通流的連續性，并實現3條快速路之間交通的連續快速轉換。因此，根據立交地理位置及在路網中的重要程度，環灣路立交的等級應定位為樞紐型互通立交。推薦采用的立交總體方案為部分利用現狀立交的“全互通樞紐型立交”方案[3-4]。

2.2 主要技術標準

1) 立交等級。樞紐型互通立交。

2) 道路等級。城市高速公路(市區段)：城市快速路，設計車速60 km/h；雙流高架路：城市快速路，設計車速60 km/h；雙元快速路：城市快速路，設計車速60 km/h。

3) 設計車速(立交范圍)。主線：60 km/h；匝道：40～50 km/h；輔路：30 km/h。

4) 路面結構計算荷載:BZZ-100標準軸載。

5) 橋梁荷載標準。主線與匝道：公路-I級；人群荷載：4 kN/m2。

6) 道路建筑限界最小凈高。主線≥5.0 m；匝道≥5.0 m；人行通道、非機動車道≥2.5 m；橫向道路凈空高度≥4.5 m。

7) 抗震標準。橋梁抗震設防烈度為6度，水平向設計基本地震動加速度峰值為0.05g，橋梁抗震設防類別為B類，橋梁抗震設防措施等級為7度。

8) 車道寬度。根據城市高速公路(市區段)拓寬改造工程的總體方案。

高速公路主線：機動車雙向8車道,單向15.0 m=0.5 m+3.75 m×2+3.25 m×2+0.5 m。

匝道：雙車道匝道，橋面凈寬8.5 m；單車道匝道，橋面凈寬7 m。

2.3 設計方案

環灣路立交位于高速公路東北轉角處，地理位置極為重要，立交向東經雙流高架路可達流亭機場，向西經高速公路可達膠州，向南經城市高速公路(市區段)可至市中心，向北經雙高路至市高新區，也可接濟青高速公路。

城市立交方案的選型應根據立交在路網中的地位與作用，結合周邊節點的規劃統籌考慮，其次再根據交通流量的定量、定性分析，結合立交周邊地形、地物，橋梁等重要控制物，進行總體設計并選取主線、匝道的型式。立交方案共分3個[5]，見圖3。

圖3 立交方案

2.4 方案比較

針對以上3個設計方案，根據總體需求、交通功能、線型指標等要素進行了方案比選，見表2。

表2 方案比較表

由表2可見，方案一是在功能上實現3條快速路之間交通快速連續轉換的樞紐型互通立交，與“突出重點、滿足功能、充分利用、適度超前”的設計指導思想相吻合。即立交總體方案要確保3條快速路主線具有較高的主流向線形標準(即“突出重點”)；滿足3條快速路之間各個轉向交通快速連續的需求(即“滿足功能”)；因地制宜地合理利用現狀立交的有關結構設施、減少廢棄工程降低造價(即“充分利用”)；在功能和標準上“適度超前”，體現開放型大都市的地位和風貌[6]。

基于以上分析，環灣路立交推薦采用方案一，即全互通樞紐型立交方案。

3 通行能力服務水平評價

本立交作為路網的樞紐級節點，它的建設要求保證在遠期也能提供較高的服務水平(C～D級)[7-8]。根據立交的預測交通量、機動車道數、設計車速等條件，路段與匝道的服務水平預測見表3，表4。

表3 2030年路段服務水平表

表4 2030年匝道服務水平表

由表3、表4可見，路段的服務水平均可達到D級服務水平，而各匝道的服務水平也在D級之上。

4 結語

文中從交通功能定位角度出發，采用交通預測的手段，確定了項目的規模及技術標準。結合實際情況構思了3種設計方案，并從總體需求、交通功能、線形標準、對現狀立交的影響、立交建筑高度、項目投資估算等方面進行了方案比選，從而推薦全互通樞紐型立交方案。同時,文中采用通行能力服務水平為指標，得出膠州灣高速環灣路立交方案能夠滿足未來交通發展需求的結論。

[1] 汪鋒.山區高速公路互通立交設計新思路[J].交通科技,2006(2)：27-29.

[2] 龍科軍,周志剛,楊曉光,等.城市立交區域交通改善基本對策[J].長沙交通學院學報,2006(1):48-52.

[3] 李艷琴.城市立交方案選型[J].工程技術,2016(6):79-81.

[4] 張文,李雪蓮.新型螺旋式喇叭形互通立交設計探討[J].交通科技,2011(3):14-17.

[5] 施耀忠,唐偉.互通式立交設計中公路與城市道路常用設計標準比較[J].交通科技,2003(4):16-18.

[6] 崔巍.城市立交橋設計分析[J].建筑設計管理,2014(25):56-58.

[7] 王永清.立交分(合)流區主線通行能力的研究[J].交通科技,2008(6):91-94.

[8] 房瑞偉,張謝東.城市樞紐立交匝道選型評價及靈敏度分析[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2017,41(3):434-438.