雙層立體復合高速公路與兩條相鄰城市道路互通立交改擴建方案設計

許江杰，田 瑞，陳炯昭

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安710075）

1 工程概況

深圳機場—荷坳高速公路（機荷高速）是國家高速公路網G15 沈陽—海口高速公路的重要組成部分，東起深圳市龍崗區荷坳立交，西至寶安區鶴洲立交，與南北向的廣深高速和東西向的深中通道（計劃2024 年建成）連接?，F狀機荷高速于1999 年全線建成通車，線路總長約43 km，雙向6 車道，設計速度100 km/h。全線分布有14 座互通立交，平均間距3 km。道路兩側已高度城市化。隨著深圳市的高速發展，截至2016 年底，全線日均交通量為123 078 pcu/d。目前全線為6 級服務水平，部分路段呈現擁堵常態化。

機荷高速主線改擴建總體方案為雙層立體復合高速，其中地面層由雙向6 車道拓寬為雙向8 車道，立體層在原路走廊帶內緊鄰原路采用橋梁或隧道方案新建雙向8 車道通道，地面層和立體層共同構成雙層立體復合高速通道，設計速度均采用100 km/h。

在總體改擴建方案下，結合沿線各立交交通功能、交通量及周邊條件進行改擴建設計。如圖1 所示，現狀福民互通為機荷高速與觀瀾大道（主干路）交叉處的B 型雙喇叭互通，位于龍華區福城街道竹村社區南側。主線上跨觀瀾大道，主要功能是實現機荷高速與觀瀾片區的交通轉換。近期建成的龍瀾大道（快速路）與觀瀾大道鄰近，路線走向基本平行，間距約720 m，與機荷高速未設互通。已市政化改造的梅觀高速也基本平行于觀瀾大道?，F狀福民互通與清湖樞紐互通相距1.5 km。龍瀾大道與梅觀高速的存在導致觀瀾大道的集散功能與之重疊，且加大了觀瀾大道的交通壓力。為提高觀瀾大道和福民互通節點的交通服務水平，對其進行改擴建設計。

圖1 福民互通所在區域路網圖

2 現狀分析及交通量預測

如圖1 和圖2 所示，福民互通周邊城市化發展成熟，路網也較為成熟，東西向主要有坂李大道、機荷高速、觀天路、環觀南路以及石清大道（在建）等，南北向主要有龍瀾大道、梅觀高速、觀瀾大道、大和路等。周邊限制條件較多，主要控制因素有龍湖山莊、璽園（在建）、天然氣管線、石清大道（在建）、工業園區、地鐵4 號線及大和路（含有軌電車）跨現狀機荷高速的跨線橋等。

圖2 主要控制因素分布示意圖

觀瀾大道為城市主干路，雙向6 車道，設計速度60 km/h，道路規劃紅線寬60 m。道路沿線出入口眾多，交通擁堵較為嚴重。龍瀾大道為城市快速路，道路紅線寬70 m，主路為雙向6 車道，設計速度80 km/h，輔路為雙向4 車道，設計速度40 km/h，2017 年建成，交通運行情況良好。

調查資料顯示：現狀福民互通擁堵點為機荷高速互通區主線及西→南向，互通范圍主線斷面交通量大；現狀福民互通匝道使用情況良好，均為II 型雙車道匝道[1]，平縱指標一般。

現狀福民互通與東側清湖樞紐互通間距較近，清湖樞紐互通主線的擁堵交通倒灌至福民互通主線；惠州→機場方向出口匝道為環形匝道，服務水平較低，較半定向匝道的安全風險大[2]?，F狀福民互通為雙喇叭型互通立交，在遠期“自由流收費模式”下，收費廣場段存在交通交織，交織段長度短、通行效率低，存在安全隱患?，F狀福民互通距離觀瀾大道與石清大道的交叉口僅200 m，交叉口容易擁堵。

從路網結構和功能定位來看，龍瀾大道的建成使福民互通周邊路網結構發生重大變化，同時觀瀾大道的交通壓力也隨之增大。結合交通量預測結果，考慮提高觀瀾大道和福民互通節點的交通服務水平，加大福民互通與清湖樞紐互通節點之間的間距，機荷高速應與作為城市快速路的龍瀾大道設置互通，實現機荷高速與龍瀾大道及周邊片區的交通轉換。圖3 為遠景年交通量預測結果。

圖3 遠景年交通量預測結果

3 方案設計

機荷高速互通立交設計總體思路為：立體層與國家高速公路網連接，地面層與省級高速公路、快速路及城市主干路連接，兩層之間設置上下匝道，實現路網功能和立交功能的完善，個別交通量特別大的立交或匝道考慮雙層分流。為滿足雙層立體復合高速公路與龍瀾大道的快速交通轉換，設計方案提出了兩個思路：一是龍瀾大道僅與地面層連接（通過機荷主線兩層之間的上下匝道實現與立體層交通的轉換）；二是龍瀾大道與立體層、地面層都連接。

梅觀高速（國家高速公路G94 中的一段）現狀道路等級為高速公路，市政化改造后道路等級定位為城市快速路，設計速度80 km/h，主線雙向8 車道，輔路雙向6 車道。雖然龍瀾大道也為城市快速路，但是從路網功能定位上來看，梅觀高速是承擔干線功能的快速路，龍瀾大道是承擔集散功能的快速路。機荷高速與梅觀高速交叉處的清湖樞紐互通（改擴建方案為梅觀高速與立體層、地面層都連接的雙層立體互通）2044 年總轉向交通量為127 314 pcu/d，機荷高速與龍瀾大道交叉處的福民互通2044 年總轉向交通量為69 610 pcu/d。從立交總體布設思路和交通量預測數據方面綜合分析，確定龍瀾大道設置僅與機荷高速地面層連接的互通立交。

龍瀾大道與梅觀高速距離約2.2 km（改擴建后），可通過輔助車道、集散車道或匝道交織分離的形式將福民互通與清湖樞紐互通連接起來[1]。當采用集散車道的形式時：一方面，受大和路（含有軌電車）、梅觀高速上跨現狀機荷高速的跨線橋條件制約，無法布設集散車道；另一方面，地面層占地過寬，導致立體層線位外移，立交規模過大。故放棄研究。當采用匝道交織分離的形式時，受大和路（含有軌電車） 上跨現狀機荷高速的跨線橋條件制約，無法布設匝道，且兩個立交的交織匝道布設導致大量征拆，故放棄研究。3 種形式中可以使用的僅剩輔助車道。

從路網交通功能角度分析，當龍瀾大道與機荷高速設置互通后，觀瀾大道與機荷高速的互通是否保留應進行比較。結合輔助車道的連接形式，提出2 個方案。

（1）方案一：變異雙T 型互通（保留觀瀾大道與機荷高速連接）

如圖4 所示，機荷高速同時與龍瀾大道、觀瀾大道連接。機荷高速與龍瀾大道主路相接，輔路設置出入口與匝道相接，滿足輔路與機荷高速的交通轉換，同時設置聯絡匝道連接既有立交。為避開現狀兩側地塊，方案采用匝道迂回方式，形成變異雙T 型互通，同時對龍瀾大道輔路進行部分改造。除利用舊匝道維持舊斷面，新建匝道結合交通量預測，采用II 或III 型雙車道匝道斷面、雙車道出入口，設計速度為50～60 km/h。

圖4 方案一示意圖

（2）方案二：對稱雙環混合式互通立交（取消觀瀾大道與機荷高速連接）

如圖5 所示，機荷高速僅連接龍瀾大道。匝道與被交路龍瀾大道主路連接，輔路設置出入口與匝道相接，滿足輔路與機荷高速的交通轉換。為盡量利用現有空間，減少匝道繞行，立交采用對稱雙環和半定向混合式布設，同時對龍瀾大道輔路進行部分改造。結合交通量預測，匝道采用II 或III 型雙車道匝道斷面、雙車道出入口，設計速度為40～60 km/h。

圖5 方案二示意圖

（3）方案比較

從交通功能特點、優缺點、通行能力等方面，對方案一和方案二進行比較（見表1）。

綜上所述，通過各方面因素的對比，最終推薦方案一。

表1 互通立交方案比較表

4 結 語

該互通立交改擴建設計時，結合各方面因素對各種方案進行了比較，包括對被交路與立體層和地面層連接方式的選擇，對間距較短的兩立交連接形式的選擇，以及對是否保留既有互通的被交路與主路連接的選擇。該互通立交周邊既有控制因素眾多，對施工保通要求高，改擴建設計較為復雜。經仿真評估，推薦方案立交整體服務水平良好，交通運行順暢。通過對被交路的通行能力分析，龍瀾大道和觀瀾大道均滿足遠景年交通量需求，同時因龍瀾大道的互通設置，觀瀾大道的交通壓力也得以大大緩解。

高速公路立交改擴建時，應綜合考慮交通功能、交通量、周邊既有控制因素、施工期間保通問題、既有工程利用情況、占地規模及造價等各方面因素，對設計方案擇優選擇。同時，應注意分析主線改擴建后對現狀被交路通行能力的影響，若其通行能力不滿足需求，須對被交路進行改擴建，否則被交路的擁堵交通會倒灌入主線，造成主線擁堵。