既有高速公路延伸互通改造方案研究

文∕馬藝春

1 概述

南京至滁州高速公路（以下簡稱寧滁高速）不僅是《江蘇省高速公路網規劃（2017—2035年）》中新增的蘇皖省際高速，還是江蘇省規劃“十五射六縱十橫”高速公路網中的“十五射”。新增寧滁高速作為南京繞城高速西延線，起點位于程橋樞紐交叉處，向西延伸連接安徽省來六高速（來安至六合）。程橋樞紐位于南京市六合區程橋鎮附近，是寧連高速與南京繞城高速交通流轉換節點，現狀為三岔互通式立交。由于寧滁高速公路西延，程橋樞紐需要從現狀的三岔互通式立交改造為四岔互通式立體，以滿足新的交通轉換需求。

2 高速公路西延存在的問題

既有高速T 型交叉，樞紐互通由現狀T 型互通延伸改為十字樞紐互通主要存在以下兩個問題：

2.1 原互通設計方案沒有考慮南京繞城高速西延線的需求，故未預留其后期改造條件。

2.2 現狀互通形式整體較為緊湊，改造成四岔互通的條件相對較差。

3 建設條件

程橋樞紐位于平原微丘區，地形、地貌起伏不大，整體走勢北高南低，總體建設條件較好，但在互通范圍內有1 處市級文物，需要注意避讓。

圖1 程橋樞紐現狀

圖2 遠景年預測交通量

4 交通量分析

遠景年交通量預測結果主轉向交通流G25 往返揚州方向為18456pcu/d，G25 往返滁州方向次之為9426pcu/d，南京往返滁州方向最小為4468pcu/d，主線交通量為72014pcu/d。

5 高速公路西延起點改造思路和方案分析

根據程橋樞紐預測轉向交通量，結合現狀樞紐互通形式、樞紐周邊的其他控制條件，從互通功能、建設條件、施工期交通組織、工程造價等角度出發，對程橋樞紐改造方案提出了完全利用既有互通、部分利用既有互通以及完全拆除既有互通新建三種改造思路，分別在三種思路下提出互通改造方案，并進行方案比選[1]。

5.1 思路一：完全利用既有互通方案

完全利用方案是為了方便施工期交通組織，保留了程橋樞紐既有的匝道主體工程，僅對匝道部分分合流端部進行改造。

方案一：主線原位高架西延跨越既有互通，設置全直連式樞紐。

該方案主線自繞城高速東北段原位高架向西，連續上跨現狀C、B 匝道及寧連高速，位于樞紐互通最高層；同時結合現狀匝道布設西北、西南兩個象限的轉向匝道。該互通方案分為三層，寧連高速位于地面層，匝道均位于1～2 層，新建主線位于第三層，互通整體層位較高。

互通改造施工期保通設計：該方案施工期保通性好，完全保留了現狀互通功能，且在互通改造期不影響現狀互通功能的使用。

方案優缺點：方案一完全利用現狀程橋樞紐各個匝道主體工程，施工期交通組織好，在其新增用地較少的同時，匝道線形指標較好，服務水平較高；但是該方案主線位于整個樞紐最高層，工程規模大、造價高，同時市級文物徐鼒墓位于樞紐互通內部，后期其修繕維護條件受限。

圖3 程橋樞紐方案一

圖4 程橋樞紐方案二

方案二：主線北移跨越寧連高速，設置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

基于上述方案一主線原位連續上跨后主線橋梁規模大的情況，提出方案二調整主線向北偏移，避開既有C 匝道橋梁段，并結合現狀匝道布設其余兩個象限的轉向匝道。該方案分為上下兩層，寧連高速位于地面層，主線位置第二層，左轉彎匝道位于1～2 層之間。

互通改造施工期保通設計：方案二施工期保通性好，完全保留了現狀互通功能，在互通改造期不影響現狀互通功能的使用。

方案優缺點：方案二與方案一均完全利用了現狀程橋樞紐匝道主體工程，施工期交通組織好，但是橋梁規模較方案一小，同時主線寧滁高速北移后避開文物徐鼒墓，能夠方便后期對其進行修繕維護。但該方案對繞城高速東北段老路改造范圍增加約0.6km，新增用地大，且主線北移后橫穿兩個村莊，拆遷量大。

5.2 思路二：部分利用既有互通方案

通過對上述方案一及方案二的分析，雖然完全利用方案交通組織好，但互通總體工程規模大，所以提出兩個部分利用既有互通匝道改造方案，以此盡可能降低互通改造規模。

方案三：主線北移下穿寧連高速，設置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

因為主線寧滁高速北移上跨方案拆遷規模大、造價高，又考慮調整主線在方案二北偏主線線位的基礎上進行南移，設置隧道下穿C 匝道橋梁及寧連高速路基，同時避開沿線村莊拆遷。程橋樞紐現狀B、C 及D匝道完全利用，但由于主線下穿右轉A 匝道，考慮到互通施工期間保通需要，因此拆除既有A 匝道并移位新建。西北、西南兩個象限的轉向匝道結合現狀匝道布設。

互通改造施工期保通設計：該方案完全利用現狀匝道橋梁工程，匝道保通條件較好，但隧道下穿寧連高速，寧連高速保通條件差；施工期間需對東北象限右轉A 匝道及寧連高速主線進行保通。互通改造分三個階段進行，第一階段：既有互通正常運行，在A 匝道內側及寧連高速兩側修建保通道路；第二階：段新建A 匝道后拆除既有匝道，同時實施主線；第三階段：其他匝道同步實施。

方案優缺點：方案三完全利用既有匝道橋梁工程，且主線采用隧道下穿寧連高速，所以其整體橋梁規模小；但施工期間寧連高速保通時間長、條件差、成本高，對運營中的寧連高速通行能力影響大，同時隧道后期維護成高，致使該方案建安費較高。

方案四：主線南移跨越寧連高速，設置直連式+1/4變形苜蓿葉互通。

考慮到現狀程橋樞紐中C 匝道位于樞紐最高層（第二層），且為轉向交通量主流向，樞紐范圍內寧連高速高程北高南低，故該方案選擇主線向南偏移，避開既有C 匝道后，在寧連高速高程較低點跨越；利用程橋樞紐現狀東北象限A、C 兩條主流向匝道，拆除東南象限既有B、D 兩匝道重建，同時結合現狀匝道利用情況布設西北、西南兩個象限的轉向匝道。

互通改造施工期保通設計：該方案保留利用既有北轉東C 匝道橋梁及A 匝道，保通條件較好，施工期間需對東轉南左轉B 匝道及寧連高速主線進行保通。互通改造分三個階段進行，第一階段：既有互通正常運行，新建南轉東D 匝道以及所有新建匝道；第二階段：拆除既有南轉東D 匝道，新建東轉南左轉B 匝道；第三階段：拆除既有東轉南左轉匝道，同步實施其他匝道及主線。

方案優缺點：方案四主線南移跨越寧連高速高程較低點，主線橋梁規模較小、拆遷小，同時文物徐鼒墓位于互通范圍外，方便后期修繕維護；但是受既有匝道限制，部分匝道存在反彎，繞越高速改造范圍增大，主線寧滁高速平面圓曲線半徑由5600m 調整為3000m，需要調整繞城高速東北段超高，施工期交通組織困難。

圖5 程橋樞紐方案三

圖6 程橋樞紐方案四

5.3 思路三：完全拆除既有互通新建方案

考慮到部分利用既有互通方案雖然工程橋梁規模略有減少，但主線及部分匝道線形指標較低，樞紐方案布設受限制條件較多，所以提出三個完全拆除既有互通新建方案。

方案五：主線原位跨越寧連高速，設置對稱雙環（1、2 象限）式變形苜蓿葉形互通。

該方案完全拆除現狀程橋樞紐既有匝道，并結合樞紐預測轉向交通量及周圍控制條件，設置對稱雙環式變形苜蓿葉。其中，主流向東北象限及次流向西北象限左轉彎匝道采用半直連式，東南、西南兩象限左轉彎匝道采用環形，主線北側設置集散道將兩環形匝道之間的交織區與主線直行車道隔離。

互通改造施工期保通設計：該方案完全拆除現狀互通匝道新建，施工期間需對現狀匝道及寧連主線進行保通。互通改造分三個階段進行，第一階段：既有互通正常運行，新建東轉北右轉彎A 匝道、東轉南左轉彎E 匝道的保通道路，利用互通北側寧連高速主線橋孔修建保通道路，替代既有東轉南B 匝道功能；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉東左轉彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實施其他匝道及主線。

方案優缺點：方案五主線寧滁高速上設有集散車道，歸并主線分合流端部，主線行駛安全性高，但同時會導致工程規模增大；既有B 匝道保通需通過在寧連高速上設置保通便道或利用寧連高速既有地方道路橋梁實現，保通條件很差；東南象限左轉彎匝道原設計車速80km/h，新建后該匝道設計車速40km/h，指標低。

方案六：主線原位跨越寧連高速，設置單環式變形苜蓿葉形互通。

該方案考慮到東南象限左轉彎車道轉向交通流與西北象限左轉彎交通量相近，在方案五的基礎上調整東南象限左轉彎匝道為用半直連式，避開現狀C 匝道橋梁段，在其路基段上跨后下穿主線匯入寧連高速，次流向左轉彎匝道均采用半直連式，交通量最小的西南象限左轉彎采用環形匝道。

互通改造施工期保通設計：該方案完全拆除現狀互通匝道新建，施工期間需對現狀匝道及寧連主線進行保通。互通改造分三個階段進行，第一階段：既有互通正常運行，新建東轉南左轉彎B 匝道以及寧連高速兩側保通道路；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉東左轉彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實施其他匝道及主線。

方案優缺點：方案六主線寧滁高速自繞城高速東北段原位高架向西，主線線形指標高，施工期間寧連高速保通時間短、保通條件較好；但B 匝道受既有C匝道限制，向北繞行，匝道較長，匝道橋梁規模較大。

圖8 程橋樞紐方案六

方案七：主線原位跨越寧連高速，設置對向雙環（2、4 象限）式變形苜蓿葉形互通。

基于上述對稱雙環方案（方案五）設置集散車道后，橋梁規模大且既有匝道在施工期間保通困難的情況，該方案調整對稱雙環（東南、西南象限）變形苜蓿葉互通為對向雙環（東南、西北象限）變形苜蓿葉互通，其余左轉彎匝道采用半直連式。其中，東南方向左轉彎環形B 匝道受程橋樞紐既有北轉東左轉彎匝道（現狀標高27.6m）及施工期間保通影響，該匝道需上跨既有北轉東左轉彎匝道，位于樞紐最高層（第3.5層），其余匝道均位于1～3 層之間，寧連高速位于地面層，主線位于第2.2 層。

方案優缺點：方案七布局緊湊、占地小、拆遷量較小，但互通匝道層位高、橋梁規模較大、造價較高。西北象限轉向交通量為9426pcu/d，采用環形匝道指標低；東南象限左轉彎車道原設計車速80km/h，新建后該匝道設計車速40km/h，指標較低。

互通改造施工期保通設計：該方案拆除現狀互通部分匝道新建，施工期間需對現狀拆除匝道及寧連主線進行保通。互通改造分三個階段進行，第一階段：既有互通正常運行，新建東轉南左轉彎B 匝道以及寧連高速兩側保通道路；第二階段：拆除既有B 匝道，新建北轉東左轉彎C 匝道；第三階段：拆除既有C 匝道，實施其他匝道及主線。

圖9 程橋樞紐方案七

互通方案工程量及造價比較表

上述方案都能滿足程橋樞紐交通轉換的功能，單從總造價上看，方案四最省，方案六次之，但是方案四北轉東匝道存在反繞，并且主線南移后需要調整既有繞越高速超高，施工交通組織差；而方案六施工期間交通組織好，匝道線形指標高、行車舒適性好、對既有高速的影響范圍小，綜合比選，推薦采用方案六。

6 結語

既有互通改造工程方案設計中，我們在滿足交通轉換功能的基礎上，會盡可能利用既有工程，以達到節約工程投資、縮短改建工期的目標。本文通過對寧滁高速程橋樞紐互通改造的實例分析可見，完全利用現狀工程的方案并非為最合理方案。由于高速公路互通改造涉及的影響因素較多，因此我們應根據改造互通現狀調查情況及自身的特性，從工程建設投資、既有工程利用、對高速公路運營的影響、施工期間的交通組織情況等方面進行綜合分析考慮，多方案、全方位比選出綜合性價比最高的改造設計方案。