互通式立體交叉設計探討
——以三墩互通為例

程杰

（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北 武漢 430061）

一、互通立交概述

互通立交是現代交通建設的一種形式，包含有三路交叉、四路交叉和多路交叉幾種形式，能夠實現道路的多向連接。三路交叉主要有喇叭型、定向型兩種互通建設模式；四路交叉主要有菱形、不完全苜蓿葉型、完全苜蓿葉型、定向型四種互通建設模式[1]。互通式立體交叉通過設置匝道來實現不同道路之間的連接，并通過匝道在道路之間的連接作用，實現了車流的規避，避免了交通事故的發生，也避免了行車交匯過程中產生交通沖突而導致擁堵的情況[2]。

二、工程案例

杭州繞城高速公路三墩互通改建工程位于杭州余杭區，是在現狀三墩互通基礎上進行立交工程新建，以實現新建城市道路與原有高速公路的有效連接，實現該工程附近道路交通承載力的提升，改善目前的車流擁堵問題。該項目屬于市政和高速的道路交叉節點，除要滿足行車的基本需求，也要兼顧高速公路施工期間不斷流的需要，由于新建工程為城市道路，還應設置人非系統。同時該互通立交項目是繞城高速與城市道路連接的重要位置，其交通流量極大，需要充分考慮工程建設施工完成后通車的順暢性，避免交通擁堵情況的發生。該工程實際施工狀況如圖1所示：根據交通需求，三墩互通擬拆除改建為樞紐互通形式，按繞城高速公路八車道預留，新建八條匝道（四條左轉半定向匝道，四條右轉匝道）。根據互通區主線改建范圍，擬定本項目起點位于繞城高速樁號MK82+450，終點位于繞城高速樁號MK84+000。被交高架橋起點位于留祥路抬升施工的終點位置，與該項目高架平臺k0+202.271順接，終點位于三墩互通區末端，樁號為k1+970。互通區新建匝道總長度約為7.26km，拆除高速公路現狀三墩互通和東側現狀收費站，在工程兩側增設收費站，并新增后期運行需求的相關工程設施。

圖1 互通立交工程項目示意圖

該工程中主要的設計內容包含了主線和互通匝道等內容，主線設計：滿足高速互通建設的相關要求，按我國道路工程建設施工的《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）相關規范內容規劃，路基規劃為41m，通行時速為100km，車輛承載規劃采用公路-Ⅰ級；新建道路設計采用我國道路建設工程一級公路施工要求標準;路基規劃為26.5m，通行時速為80km，車輛承載規劃采用公路-Ⅰ級；互通匝道設計：互通匝道單向路基寬9m，雙向路基寬10.5m，通行時速為40km～60km，推薦方案匝道均以雙車道路基寬度標準設置。

三、城市道路互通立交優化設計

在該項目的設計工作開展中，通過對項目建設背景、項目規劃及當前工程現狀條件等分析，該工程具有較為鮮明的設計特點：建設施工需注重施工區間內繞城高速正常運行；項目要求2022年完成，施工組織需充分考慮工期因素；鐵路建設因素對項目方案影響較大；本項目范圍內分布有重要管線，對管線的定位及保護方案要求高；建設方案需兼顧客貨兩種交通流的需求；施工方案在環境安全方面需進行相應設計。

首先是節點優化設計。在該工程中，豎曲線路段范圍內現狀控制因素較多，包括已拼寬為雙向八車道的上跨海曙路4m～16.5m混凝土矮T梁、（16+22+16）m混凝土空心板的余杭塘河橋和下穿余杭塘河橋的多條污水管線。

根據項目原《留祥路西延通航論證報告》及航道管理部門意見，原則上同意現狀橋梁航行4.4m高度，橋涵水位約2.37m。

該項目在該節點對兩側坡度適當抬高，采取路面加鋪改建方案。該方案影響范圍約900m，其中路基段最高加鋪厚度約32cm，增加投資約1710萬元。該方案需對余杭塘河局部橋梁范圍內抬高約21cm，根據橋梁荷載計算，直接加鋪路面，現狀老橋空心板梁板和蓋梁無法利用，僅可利用下部結構。該方案能滿足凸曲線半徑R=15km要求，施工期可采取先拼寬改建再拆除老橋方案，對繞城高速施工期影響約3個月，但可改善橋梁狀況。

其次是路線優化設計。本工程的施工改造位置處于高速路和市政路的交匯位置，現存三墩互通結構為單喇叭式，與主線呈現為上下交匯形式，并且公路設有交通收費設施。改造實踐中，以原位復建為主，并要實現道路之間的有效互聯，實現市政路與高速公路的有效銜接。設計選擇以渦輪型和苜蓿葉型進行比選，其工程主線建設長度在1.5km左右，區內被交道路（留祥路高架）1.77km左右，匝道長度7.26km左右。工程需對繞城的交通收費結構進行破拆，在新建工程東、西兩側增設收費系統，以及配置必要的綜合用房和設施。

最后是三墩互通優化設計。該項目互通式立交方案是重難點，從城市發展建設、對外交通、城市交通多角度分析比較，合理選用互通形式，對本項目的建設尤為重要。

方案一：渦輪型互通設計

該方案設計總體為渦輪形樞紐互通，盡量利用現狀三墩互通范圍，互通匝道布置緊湊、指標均勻。立交主線用高架形式上跨高速道路，此處施工中，道路基礎結構高度基本不變，主線用雙向四車道路斷面，互通區范圍繞城拓寬至八車道，主線時速規劃為80km，繞城高速設計通行時速100km。該立交節點高四層，繞城處于一層結構位置，轉向匝道位于二層和三層，留祥路主線置于四層結構。左轉半定向匝道和右轉匝道通行時速規劃為60km，公路橫斷面為10.5m的單向雙車道路基寬度。該互通需新增一處收費設施，互通區范圍內主線采用高架橋形式上跨現狀繞城高速公路，繞城高速路面標高基本維持現狀，主線、匝道大多為橋梁。

方案二：半苜蓿葉形互通設計

該方案設計總體為半苜蓿葉形互通，盡量利用現狀三墩互通范圍，互通匝道布置緊湊、指標均勻；立交主線以高架橋形式上跨繞城高速公路，主線為雙向四車道斷面，互通區范圍繞城高速公路拓寬至八車道，主線設計時速80km。

該立交節點高三層，該項目位于第二層，繞城高速公路位于第一層，部分轉向匝道位于第三層。連接路的設計時速為40km，工程橫斷面形式選擇8.5m單向單車道和10m單向雙車道。該互通需新增一處收費設施，互通區范圍內主線采用高架橋方式上跨現狀繞城高速公路，匝道大多為橋梁。

經上述互通方案進行比選，從項目功能、服務水平、施工、經濟進行綜合比選，優化設計推薦方案確定為方案一，在綜合造價、用地、交通功能及交通保通等因素方面都具有顯著優勢。

四、結語

綜上所述，道路互通立交優化設計對于交通建設發展具有重要意義，在設計中，需要根據工程的實際情況，結合交通功能需求，全面保障互通立交設計工作開展的科學性，推動城市交通事業進一步發展。