穿越城區段高速公路互通立交型式的選擇

何俊裕

(東莞市路橋投資建設有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

互通式立體交叉是一種重要的線路交叉類型，也是構成高速公路網的重要部分，對高速公路與其他交通干道具有連接作用[1]。當高速公路穿越城區時，立體交叉設置合理與否將影響城市路網效益的發揮。隨著高速公路建設及交通運輸量的快速增長，存在著許多立體交叉節點定位不明確，規劃不合理，功能不完善等現象，造成由于交通流不能流暢轉換而引起的交通擁堵等現象[2-4]。因此，如何優化互通式立體交叉，將高速公路網與城市路網有機的結合，有效的集散交通流，緩解城市路網交通壓力顯得尤為重要[5-6]。

本文通過對互通式立體交叉選擇原理進行研究，并以莞番高速中的常平西互通為例，尋求解決穿越城區段高速公路互通式立體交叉型式的選擇問題。

1 互通式立體交叉選擇原理

莞番高速公路是《廣東省高速公路網規劃(2013-2030)》中的加密聯絡橫線，經對工程可行性研究報告認真分析，結合該地區沿線城鎮布局、路網結構、節點交通轉換量及地形條件，在充分調查研究與本項目交叉或搭接的公路、城市道路的現狀、規劃、實施情況的基礎上，根據交通量預測、相交道路等級、性質和路網結構的平衡，對沿線互通式立交進行總體布設，選擇合理的立交設置位置，以有利于集散和吸引區域交通，提高公路的整體營運效益，滿足高速公路網交通的轉換需要，同時也滿足沿線地方車輛出入，帶動地方經濟的發展。

莞番高速公路互通式立體交叉作為東莞路網與高速路網的關鍵節點，在一定程度上影響城市結構空間布局，應實際情況合理的選擇位置及型式。

1.1 常見立體交叉型式

1.1.1 喇叭型立體交叉

喇叭型立體交叉是一種三岔互通式立體交叉，左轉彎匝道采用半直連式和環形，如圖1所示。由于喇叭型立體交叉一般只需要修建一個構造物，經濟實惠，且使得高速公路干線車輛出入順暢，因此廣泛應用于高速公路路網與其他路網相交[7-9]。

圖1 喇叭型立體交叉

1.1.2 T型立體交叉

T型立體交叉一般適用于干線交通量明顯與左轉彎交通量差別較明顯時的情況，如圖2所示，T型立體交叉的主線保車道的連續性，出入口匝道采用半直連式[7]。

圖2 T型立體交叉

1.1.3 Y型立體交叉

當高速路網與相交的城鎮路網交通量相當時可采用Y型立體交叉，其結構如圖3所示。Y型互通式立體交叉的左轉彎匝道均為左出左進直連式的三岔互通式立體交叉，匝道間的地位相當，是高速公路的延續路段，能使路段間的車輛運行速度保持連續性[7]。

圖3 Y型立體交叉

1.1.4 菱型立體交叉

菱形互通式立體交叉具有造價低、型式簡單和布局緊湊等特點，如圖4所示。通常使用在不收費的高速干道與城市干道相互交叉地方，由于占地較小，運行路程較短，因此使用菱形互通式立交可以解決用地問題。

圖4 菱形互通式立體交叉

1.2 互通立交型式選擇原則

互通立交型式設置是為了適應現代化城市發展，提高交通運輸效率。選互通型式應根據公路交叉口的通行能力、交通流和行車安全等進行選擇。根據東莞市路網特點及相關地理現在，可以根據以下原則選擇交叉型式[3-5]：

(1)在選擇互通立交的型式時，應首先了解清楚東莞市相交道路的使用性質和長期規劃情況，在確保行車安全和保證車流連續的情況下進行選擇。

(2)需要全面考慮選擇型式。既要滿足近期交通需求，又要注意將來需要擴建或改建時留出足夠的可能。

(3)要根據實際情況選擇類型，設計時要注意建成后方便施工養護，施工時為能降低成本和提高質量，盡量采用新技術和新工藝。

(4)要全面了解當地情況，在滿足要求的情況下合理利用東莞地形優勢，與周圍環境協調，符合城市形象。

(5)選型和布設匝道時需要分清主次關系，在滿足高速公路要求的基礎上，在合理布設次要道路。一般情況下，不能變動或少變動高速公路，將次要道路的標準降低，使得高速公路交通保持順暢，配合路線的總體布局。

(6)選型與定位相結合。一般情況下需要先地位，使得地表建筑和環境與互通式立體交叉相協調。

2 莞番高速公路常平西互通立體交叉設計

2.1 常平西互通式立體交叉簡介

莞番高速公路是東莞市中部東西方向的重要交通干線，連接廣深沿江高速公路、廣深高速公路、莞深高速公路等，是廣東省高速路網中的重要一環。莞番高速公路的修建方便東莞市各鎮區之間的交流，對促進各鎮區的經濟發展具有重要意義。莞番高速公路的地理位置如圖5所示。

圖5 莞番高速公路地理位置

常平西互通式立體交叉位于東莞市常平鎮的蘇坑村附近，莞番高速公路與東莞市常平鎮進行交通轉換的服務型互通立交。線位位置地勢平坦，互通布設地形條件相對較好。其位置如圖6所示。

圖6 常平西互通式立體交叉

2.2 位置及型式選擇原則及標準

根據莞番高速公路的相關設計原則及規劃方案，對已經建成的公路盡量減少影響，并充分利用常平的地形、地質等條件，互通式立體交叉的位置確定應遵循如下原則：

(1)明確相交道路的性質，根據相交道路的等級及功能選擇相適應的互通式立交；

(2)施工前應查明地形和地質掉件，布設互通式立體交叉時，需要充分考慮施工地的地質及地形條件能夠滿足施工要求。通常施工地需要選擇地質條件良好、地勢開闊并且可使布設互通式立交的相關要求得到滿足的位置。

互通式立交型式選定所遵循的主要原則：

(1)應能滿足預測的交通量；

(2)應根據被交的公路等級進行選擇；

(3)應考慮交叉處的相關地質條件，在合理布局的條件下盡量降低工程造價。

根據《公路立體交叉設計細則》、《公路路線設計規范》和《新理念公路設計指南》等有關規范要求，結合本項目的實際情況，在對被交道路等級、地形地質條件、交通量分布以及公路收費等諸多因素進行充分后，盡量選擇滿足行車安全以及經濟合理的布設方案，保證布局滿足緊湊、流暢、簡捷，并能夠使主交通流通過以及轉彎交通分合流快速的要求得到良好滿足；針對具有特殊地形條件并且交通量相對較小的互通，則需要重視其連通功能，不對平縱線形指標進行刻意追求，保證其能夠與城鎮規劃以及地形變化相適應。

2.3 城區相交道路情況及交通量預測

2.3.1 環常西路

環常西路為主道雙向八車道、輔道四車道的城市主干道，設計速度為60km/h，輔道設計速度40km/h，路基寬度最寬地段為102m，路基橫斷面示意圖如圖7所示。

圖7 環常西路路基橫斷面

2.3.2 松山湖大道延長線

松山湖大道延長線東接環常西路，與橋梓路、環常西路形成平面交叉，全長1 176.595m，紅線寬度為25/40m，按照城市主干道的標準已經進行施工圖設計，設計速度60km/h。松山湖大道延長線橫斷面如圖8所示。

圖8 松山湖大道延長線標準橫斷面

根據近幾年的交通情況，進一步對項目區域路網進行交通分析和研究，預測公路區間交通量分布如圖9所示。

圖9 常平西互通立交交通量預測

根據交通量預測，主要交通流向為番禺往返黃江鎮方向，其轉換交通量為729pcu/h，番禺往返常平鎮方向為595pcu/h，惠州往返黃江鎮方向為446pcu/h，惠州往返常平鎮方向為365pcu/h。

2.4 方案比選

2.4.1 方案一：變異菱形

變異菱形選擇在松山湖大道延長線上，將松山湖大道延長線納入立交范圍，設置四條菱形匝道與之相交，如圖10所示，間接實現與環常西路的交通轉換。

圖10 常平西互通式立交方案一

方案一主線設計長度為1 999m；匝道長度3 034.59m，匝道最小平曲線半徑150m，最大縱坡3.889%。互通區設置主線橋2座長1 477m，匝道橋2座長506m，立交區挖方184 510.368m3，填方146 974.1574m3，互通占地252.718畝。

2.4.2 方案二：單喇叭形

方案二選擇與松山湖大道延長線相交，采用單喇叭形，如圖11所示，主線設計長度為2 105.873m；匝道長度2 370.816m，匝道最小平曲線半徑60m，最大縱坡3.839%。互通區設置主線橋2座長1 432m；立交區挖方276 437m3，填方61 254m3，互通占地267.747畝。

圖11 常平西互通式立交方案二

2.4.3 方案比選

通過對比方案一的變異菱形方案和方案二的單喇叭方案，如表1所示，可以看出，變異菱形方案收費站布置零星，不集中，但總體用地面積較小，與地方規劃協調性較好；方案二采用單喇叭方案，收費集中，但占地面積較大，對地方規劃干擾大。綜合考慮路網規劃、服務功能、地方意見等因素，特別是在城鎮建成區，將占地規模小，與地方規劃干擾小的方案一作為推薦方案。

項目建成后的實際應用結果表明，采用方案一變異菱形方案是比較合適的。菱形互通式立交占地面積小，布局緊湊，造價較低，其結構特點使其可以確保主干道上的車輛通行率較高，標準化的單一進出口使得高速公路 的管理和指示標志較少，非常適合在主干道與次要 道路相互交叉并且左轉交通流量不太大的區域使用，大大提升了高速通行能力。

表1 常平西互通式立交方案比較

3 結語

本文通過對互通式立體交叉的位置與型式的分析，并根據莞番高速常平鎮路網結構特點、城鎮布局型式及地形條件，簡要說明了穿越城區段高速公路互通式立體交叉型式的選擇原理。并從常平地理位置及路網情況入手，提出兩種互通式立體交叉型式，通過對比，最終采取菱形方案。通過實例，得出以下結論：

(1)分析對比喇叭型和菱型互通式立體交叉，可知菱型結構占地面積小、結構型式簡單以及布置緊湊等顯著特點，此種方案可實現節約用地，并且還能夠使主線直行車流快速暢通要求得到滿足，同時輔以采用合理的交通組織管理，會使得通行能力提高。

(2)菱型互通式立交的主要優點是使得高速公路上直行方向的車輛暢通無阻，主線下穿時的匝道縱坡能夠有利于使車輛駛出高速公路時的速度相應減慢，而駛入高速公路的車輛能夠相應加速，因此保障交通流的順暢。

(3)菱型互通式立交的主要缺點是：當被交公路上平面交叉較多時會使得交通組織和管理存在一定困難，會對被交公路的直行方向車流產生較大的干擾，同時也會對直行方向的交通效率以及安全性造成影響；并且當被交公路在上層時，可能存在行車視認性、行車等待等問題。

在實際工程中，首先應當對與項目交叉或搭接的公路、城市道路的現狀、規劃等情況進行充分調查研究，并根據相交道路等級、性質、交通量預測以及路網結構的平衡等情況，總體布設沿線互通式立交，選擇適宜位置設置立交，便于集散和吸引區域交通，使公路的整體營運效益以及高速公路交通轉換需要均得到相應提高，同時也滿足沿線地方車輛出入，帶動地方經濟的發展。