多路交叉的鳳凰山樞紐互通式立交方案選型設(shè)計(jì)

周春東

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司，南京 210000)

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市環(huán)線高速逐漸增多，城市的放射線高速及環(huán)線高速內(nèi)部的城市快速路、城市主干道也在不斷加密。城市放射線高速與環(huán)線高速交叉時(shí)除了需考慮兩者間的交通轉(zhuǎn)換問(wèn)題，同時(shí)還需考慮設(shè)置落地互通與城市地方道路銜接，但往往由于早期城市規(guī)劃考慮不足，城市路網(wǎng)距離環(huán)線高速間距過(guò)近，導(dǎo)致互通的主線收費(fèi)站以及匝道布設(shè)難度較大。

在我國(guó)加密城市放射線高速建設(shè)過(guò)程中，此類情況將會(huì)越來(lái)越多。此類工程的關(guān)鍵是如何在諸多控制因素中突破思維，將一個(gè)看似復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，最終達(dá)到能在滿足功能要求的前提下合理控制工程規(guī)模，最大限度發(fā)揮互通綜合效益的目的[1]。

2 項(xiàng)目概況

鳳凰山互通位于湖北省武漢市武陽(yáng)高速（擬建）與武漢擴(kuò)建的四環(huán)線高速（滬渝高速）交叉位置，該交叉節(jié)點(diǎn)現(xiàn)狀為一處單喇叭落地互通連接四環(huán)線高速與光谷大道及光谷二路，如圖1 所示。

圖1 鳳凰山樞紐互通周邊路網(wǎng)關(guān)系圖

隨著四環(huán)線高速的擴(kuò)建以及武陽(yáng)高速的新建，該節(jié)點(diǎn)將形成一個(gè)典型的城市環(huán)線高速與放射線高速、城市主干道多路交叉的復(fù)合型樞紐互通。該樞紐互通改擴(kuò)建的關(guān)鍵是如何處理好新建的武陽(yáng)高速、改擴(kuò)建的武漢四環(huán)線高速、光谷大道、光谷二路四條路的相互關(guān)系。

武陽(yáng)高速為新建武漢市城市放射線高速，是連接武漢至江西南昌的重要通道，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向6 車道高速公路，設(shè)計(jì)速度為100 km/h；武漢市四環(huán)線高速（滬渝高速）現(xiàn)狀為雙向4車道高速公路，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，根據(jù)武漢市總體規(guī)劃，該段落將改建成雙向8 車道高速公路，成為武漢市四環(huán)線高速東段的重要組成部分；光谷大道作為武漢市東湖高新區(qū)重要的快速化通道，目前正在改造成主六輔六城市快速路，主線設(shè)計(jì)速度為60 km/h；光谷二路現(xiàn)在為城市主干道，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，連接武漢市三環(huán)線與四環(huán)線高速，順接武陽(yáng)高速主線。

3 交通量預(yù)測(cè)情況

根據(jù)交通預(yù)測(cè)結(jié)果，鳳凰山樞紐互通遠(yuǎn)景年2041 年的交通量，如圖2 所示，江夏至陽(yáng)新、江夏至光谷二路、陽(yáng)新至光谷大道方向轉(zhuǎn)向交通量為主流向，分別為12 268 pcu/d、16 218 pcu/d、11 380 pcu/d，其余方向?yàn)榇瘟飨颉?/p>

圖2 遠(yuǎn)景年2041 年預(yù)測(cè)交通量（單位：pcu/d）

4 方案設(shè)計(jì)

4.1 主要控制因素

鳳凰山樞紐主要互通控制因素具體如下：

1）四環(huán)線高速距離光谷大道與光谷二路的間距過(guò)短僅650 m，是該互通布設(shè)最主要的限制因素，距離短，增加了匝道布設(shè)的難度；

2）武廣高鐵上跨既有四環(huán)線高速，現(xiàn)狀鐵路橋跨徑難以滿足四環(huán)線高速原位擴(kuò)建需求，需調(diào)整四環(huán)線高速交叉角度或采用分離式路基；

3）在滬渝高速與鳳凰山之間有四排油氣管線與高速公路平行布設(shè)以及鳳凰山頂有一道220 kV 高壓電塔均需遷改保護(hù)，遷改規(guī)模大；

4）鳳凰山南麓分布有多處公墓，規(guī)模較大，需避讓；

5）現(xiàn)狀鳳凰山互通需拆除。如圖3 所示。

圖3 鳳凰山樞紐互通控制因素

4.2 立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）簡(jiǎn)化交通形式，減少匝道布設(shè)數(shù)量，該互通是由3 條道路形成了一個(gè)小的三角區(qū)，共有3 處交叉點(diǎn)，考慮到現(xiàn)狀控制因素，立交方案只考慮四環(huán)線高速與武陽(yáng)高速交叉點(diǎn)以及光谷二路與光谷大道交叉點(diǎn)，光谷大道延長(zhǎng)線與四環(huán)線高速采用分離式立交方案，該節(jié)點(diǎn)交通轉(zhuǎn)向通過(guò)另外2 處節(jié)點(diǎn)互通實(shí)現(xiàn)。同時(shí)光谷二路與光谷大道交叉節(jié)點(diǎn)的匝道也盡量簡(jiǎn)化，部分小轉(zhuǎn)向交通量可通過(guò)地面平交系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

2）立交匝道形式的選擇與預(yù)測(cè)交通量相匹配，優(yōu)先保證主流向出行的通行能力。

3）盡量減少對(duì)現(xiàn)狀控制因素的影響，如山體開(kāi)挖盡量避免對(duì)公墓的影響，匝道布設(shè)減少下穿高鐵次數(shù)。

4）該互通涉及與地方道路銜接，需要設(shè)置落地收費(fèi)站。

5）合理設(shè)置匝道的層位關(guān)系，有效地控制工程總體規(guī)模。

4.3 立交方案選型對(duì)比

根據(jù)互通現(xiàn)狀及沿線城市道路、高速公路規(guī)劃，鳳凰山互通功能已由單一的滿足城市交通上下四環(huán)線高速，轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足四環(huán)線高速、武陽(yáng)高速、光谷大道快速路、光谷二路等多條道路交通轉(zhuǎn)換的樞紐互通，既有鳳凰山互通已無(wú)法滿足互通功能需求。

按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，武陽(yáng)高速與四環(huán)線高速交叉設(shè)置互通后應(yīng)設(shè)置1 處主線收費(fèi)站，而后與光谷二路及光谷道路等城市道路相連。但現(xiàn)狀的2 個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)間距過(guò)短，僅650 m，難以滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)方案突破常規(guī)思維，采用武陽(yáng)主線收費(fèi)站與四環(huán)線匝道收費(fèi)站分設(shè)的思路，這樣既解決了主線收費(fèi)站設(shè)置間距不足問(wèn)題，又有利于2 條高速后期的獨(dú)立運(yùn)行管理。設(shè)計(jì)階段，結(jié)合交通量預(yù)測(cè)結(jié)果以及互通區(qū)的武廣高鐵跨線橋、武陽(yáng)高速、油氣走廊、公墓等控制因素，并考慮盡量減少山體開(kāi)挖對(duì)公墓的影響，制訂了2 個(gè)方案進(jìn)行論證比較，如圖4、圖5 所示。

圖4 鳳凰山樞紐互通方案一平面圖

圖5 鳳凰山樞紐互通方案二平面圖

方案一：對(duì)角雙環(huán)變形苜蓿葉形方案（四環(huán)線高速部分利用）

該方案受四環(huán)線高速擴(kuò)建雙向8 車道下穿武廣高鐵位置限制，四環(huán)線高速主線需采用分離式路基分幅下穿武廣高鐵。該方案采用對(duì)角雙環(huán)式變形苜蓿葉形方案，光谷二路上跨光谷大道，武陽(yáng)高速往光谷大道方向采用左轉(zhuǎn)迂回式匝道，保證通行效率。

該方案為保證與光谷大道之間有更多空間布設(shè)匝道收費(fèi)站，導(dǎo)致總體方案匝道布設(shè)繞行復(fù)雜，主流向采用指標(biāo)較低的環(huán)線匝道，且與預(yù)測(cè)交通主流向不匹配。

方案二：對(duì)稱雙環(huán)變形苜蓿葉形方案（四環(huán)線高速局部改線）

考慮到擴(kuò)建的四環(huán)線高速距離光谷大道與光谷二路間距過(guò)短，限制了收費(fèi)站及匝道的布設(shè)，該方案的主要思路是對(duì)現(xiàn)狀四環(huán)線高速進(jìn)行局部改線，向鳳凰山一側(cè)靠攏，為收費(fèi)站及匝道的布設(shè)，盡可能擠壓出空間，為互通布設(shè)提供有利條件。

該方案采用常規(guī)的對(duì)稱雙環(huán)式變形苜蓿葉形方案，光谷二路上跨光谷大道，武陽(yáng)高速往光谷大道方向采用左轉(zhuǎn)迂回式匝道，保證通行效率。該方案與交通主流向匹配，總體方案形式簡(jiǎn)潔明了。

鳳凰山互通方案主要通過(guò)6 個(gè)方面進(jìn)行比較：（1）土石方，方案一和方案二的挖方分別為1 520 883 m3、1 468 449 m3，填方分別為764 195 m3、577 552 m3；（2）方案一和方案二的路基分別為128 32.8 m、15 253 m；（3）橋梁，方案一和方案二的工程量分別為88 740.8 m2、55 392 m2；（4）征地拆遷方面，方案一和方案二的占用土地面積分別為4.75×105m2、4.71×105m2，拆遷房屋面積分別為22 118 m2、27 485 m2；電力電信桿分別拆遷87 根、90 根；（5）建安費(fèi)（含四環(huán)線高速及武陽(yáng)高速主線）分別為1 373 400 000 元、1 291 900 000 元。

方案綜合評(píng)價(jià)：綜上所述，方案一，四環(huán)線高速主線指標(biāo)較高，同時(shí)四環(huán)線高速主線分幅修建，施工期保通條件好。但主流向匝道采用了指標(biāo)較低環(huán)形匝道，與預(yù)測(cè)交通量不匹配，總體方案匝道布設(shè)復(fù)雜，過(guò)于糾纏，同時(shí)需對(duì)四環(huán)線主線進(jìn)行路基改橋，總體工程規(guī)模大。

方案二與方案一相比，將四環(huán)線高速改線后，擠壓出更多的空間供匝道布設(shè)，可以將一個(gè)復(fù)雜的樞紐型式簡(jiǎn)單化，匝道布設(shè)與主流向匹配，同時(shí)減少了對(duì)山體的開(kāi)挖，4 排油氣管線的遷改條件也相對(duì)較好。但該方案需對(duì)四環(huán)線高速改線較多，老路利用率相對(duì)較低，但總體工程規(guī)模比方案一低，因此，推薦采用方案二。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鳳凰山樞紐互通的方案設(shè)計(jì)，筆者對(duì)城市環(huán)線高速與放射線高速以及城市主干道多路狀況交叉的樞紐總結(jié)以下幾點(diǎn)思路和經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供參考[2]。

1）多路交叉狀況下的復(fù)合型樞紐互通方案，應(yīng)根據(jù)交叉道路在路網(wǎng)中的重要性強(qiáng)化主要交叉節(jié)點(diǎn)的交叉形式，弱化次要交叉節(jié)點(diǎn)交叉形式。

2）在互通布設(shè)空間受限時(shí)，考慮對(duì)改擴(kuò)建高速進(jìn)行局部改線，可以給樞紐互通布設(shè)擠壓出空間，在設(shè)計(jì)思路上做出了轉(zhuǎn)變。

3）城市環(huán)線高速與放射線高速、城市主干道交叉節(jié)點(diǎn)的主線收費(fèi)站設(shè)置普遍存在間距不足問(wèn)題，本項(xiàng)目思路為將主線收費(fèi)站與匝道收費(fèi)站一分為二，錯(cuò)位設(shè)置，為今后類似項(xiàng)目提供一定參考。

4）在有限的空間，結(jié)合交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，簡(jiǎn)化部分交叉節(jié)點(diǎn)的交叉型式，優(yōu)先保證主流向通行效率，次流向的交通轉(zhuǎn)換可以借助地面道路的平交系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。