互通立交改擴建設計方案比選

原英杰

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

單喇叭互通立交由于形式易于辨認，行車方向明確，橋梁構造物工程量小，收費站集中設置等優點，在一般互通式立體交叉中占比超過90%。互通立交作為交通路網的關鍵節點，承擔著交通轉換功能。隨著交通量的增長，部分互通立交成為了控制整條公路的瓶頸部位，而對現有互通立交進行改擴建，不但可以實現新建與既有高速的全互通，而且可以保證互通間距的合理性，很大程度減少了工程量、降低工程造價，在未來的高速公路設計中將成為一種趨勢。故單喇叭互通改造方案的研究對今后的設計有一定的指導與參考意義。

1 設計原則

互通立體交叉改擴建的方式主要有原位擴建[1]、原位改建、移位重建和合理歸并4種，既要滿足新建工程的要求，又要考慮既有互通改擴建工程的特點，在適應路網結構和交通量增長的前提下，以對現有互通狀況的調查評價為依據，同時考慮互通的功能和等級、建設條件、工程規模、施工難度、施工工期、交通組織等因素，綜合確定改擴建方案。互通立交改擴建設計應遵循以下5個原則：

a）靈活進行線形組合，滿足現行規范要求，保證不降低現有互通的技術標準。

b）選擇合理互通形式或匝道線形，滿足路網系統的交通需求和節點的交通轉換需求。

c）堅持出口一致性、車道連續性和車道平衡性原則，形成人、車、路相互協調的交通系統，將交通事故率降至最低。

d）盡可能利用既有匝道和構造物，合理選擇改擴建方案，兼顧社會影響、經濟效益和改建工期。

e）節約用地，減少對環境的破壞，設計中結合空間造型、自然環境和時代特征，為旅客提供精神和文化層面的享受。

2 工程概況

陽曲大盂至盂縣六嶺關高速公路工程是山西省路網布局調整后“四縱十五橫三十三聯”中第五橫的重要組成部分，是山西省向東通達京、津、冀和環渤海經濟區的一條便捷出省通道。該項目的實施對于進一步完善山西省高速公路網有著重要的意義。該項目起點位于陽曲縣大盂鎮安生村，通過改造大盂東互通為大盂東樞紐立交，實現與太原北二環高速公路的連接與交通轉換。

陽曲大盂至盂縣六嶺關高速公路設計速度為100 km/h，采用雙向四車道斷面形式，路基寬度為26 m。

太原北二環高速公路大盂東互通現狀是一座A型單喇叭互通立交（匝道上跨主線），主要解決陽曲縣車流上下北二環高速的需要。該項目于北二環高速主線和A匝道交叉處同大盂東互通A匝道順接，之后路線向東北方向延伸。大盂東互通平面圖見圖1。

圖1 北二環高速大盂東互通平面圖

經調查與預測，該項目的交通量預測見圖2，交通量方向不均勻系數為51%和49%，設計小時交通量系數為0.095。

圖2 大盂東樞紐交通量預測（單位：pcu/h）

從安全、功能、經濟、環保、節約用地等方面出發，該項目起點互通采用原位改建互通方案。同時根據該項目的功能、交通量、自然條件，結合公路路網現狀與規劃，兼顧地形、地物、地質、用地與造價等因素，提出6種互通改擴建方案。

3 互通設計方案

大盂東互通現狀如圖3，主線采用雙向六車道斷面形式，路基寬度為33.5 m；A匝道采用對向三車道斷面形式（下高速方向為雙車道）；B匝道與E匝道采用單向單車道斷面形式；C匝道和E匝道采用單向雙車道斷面形式。

圖3 大盂東樞紐現狀

改造后的大盂東樞紐的6個方案分別如圖4～圖9所示。

圖4 雙外轉彎半直連式方案（方案一）

3.1 方案一

完全利用B、C、E匝道，將D匝道拆除并南移重建，同時新建F、G、I、J匝道，左轉彎F、G匝道采用外轉彎半直連式。

3.2 方案二

完全利用B、C匝道，對D匝道連接部進行改造，對E匝道拆除重建，新建F、G、I、J匝道，左轉彎F匝道采用外轉彎半直連式，G匝道采用內轉彎半直連式。

圖5 內+外轉彎半直連式方案1（方案二）

3.3 方案三

完全利用B、C、E匝道，對D匝道連接部進行改造，新建F、G、I、J匝道，左轉彎F匝道采用內轉彎半直連式，G匝道采用外轉彎半直連式。

圖6 內外轉彎半直連式方案2（方案三）

3.4 方案四

完全利用B匝道，對C匝道連接部進行拆除并作為I匝道的前半段，新建環形C匝道實現陽泉至陽曲方向車輛通行，拆除新建D、E匝道并新建F、G、I、J匝道，左轉彎F、G匝道采用外轉彎半直連式。

圖7 環形+雙外轉彎半直連式方案（方案四）

3.5 方案五

完全利用B、C、E匝道，將D匝道拆除并南移重建，同時新建F、G、I、J匝道，左轉彎F匝道采用外轉彎半直連式，左轉G匝道采用環形。

圖8 環形+外轉彎半直連式方案（方案五）

3.6 方案六

完全利用B、C、E匝道，將D匝道拆除并南移重建，新建F、G、I、J匝道，左轉彎F匝道采用內轉彎半直連式，左轉G匝道采用環形。

圖9 環形+內轉彎半直連式方案（方案六）

4 方案分析與比選

4.1 安全

方案二中為避免陽泉至陽曲方向車輛與主線上行車輛的沖突，交叉位置處A匝道采用分離路基，主線采用整體式路基；方案四中交叉位置處均采用整體式路基。方案二、四均符合出口方式一致性原則，出口位置與駕駛人的期望達成一致，從而減少事故發生。其他方案均為整體式路基A匝道和分離式路基主線方案，雖將出口設置于左側，但由于此處車輛剛駛過收費站，運行速度較低，駕駛員有足夠的時間作出判斷；同時主線右線于跨線橋前與左線分離，避免駕駛員沒有足夠的反應時間而判斷失誤。

4.2 交通量

根據交通量預測數據可知，佳縣至盂縣方向交通量最大，設計小時交通量已達到1 000 pcu/h，左轉彎匝道宜選用內外轉彎半直連式，所有方案均滿足要求；盂縣至陽曲方向交通量最小，設計小時交通量小于400 pcu/h，方案一、三、四均采用外轉彎半直連式，方案二采用內轉彎半直連式，方案五、六采用環形，雖所有方案均滿足該樞紐立交的功能要求，但相對其他方案，方案五、六更為經濟合理。

4.3 成本

該項目盡可能利用原有匝道、減少新建匝道長度、減少跨線橋的數量等方面進行成本的合理控制。方案一、三、五、六中，陽泉至盂縣方向前半段利用C匝道，縮短I匝道長度，合理減少工程量；方案四雖利用原C匝道，但是拆除原C匝道與A匝道的連接部，新建環形匝道造成新建匝道長度增加。方案二、四無法利用的匝道較多，其他方案均僅為D匝道無法利用。方案二、三、六均設置內轉彎半直連式左轉匝道，由于內轉彎半直連式匝道與其他匝道交叉點較分散，無法統一設置跨線橋，從而造成橋梁工程量的增加。

4.4 用地

經調查得知，大盂東樞紐范圍內的占地均為農業用地，盡可能減小占地對項目的順利實施非常重要。所有方案的I匝道均設置于F匝道的內側，從而減小占地面積；相對于內轉彎半直連式匝道，外轉彎半直連式匝道通過合理選擇平曲線半徑，尋找合適的位置并盡量貼合環形匝道和右轉匝道設置，可以較明顯地減少占地范圍，故方案一、四、五的占地相對其他方案更能得到合理的控制。

通過安全、交通量、成本與用地的角度綜合分析可知，方案五選擇合理的匝道形式，既保證通行安全和功能需求，又減少成本節省占地，綜合比選后確定方案五為推薦方案。

5 結語

互通立交改擴建項目要運用合理的設計理念，把握以人為本、安全、綠色、適用、經濟的原則，充分結合工程項目特點，從安全、功能、環境、成本、占地等多個方面綜合考慮，從而制定合理的設計方案。互通式立體交叉的改擴建工程將是大勢所趨，且互通改擴建的研究對于行業發展具有十分重要而又長遠的意義，而實際工程中存在的問題還很多，這更加需要我們在實踐中不斷學習、探索、總結并積累經驗，不斷將成績推向新的高度。