與公路交叉的城市快速路互通式立交設(shè)計(jì)

劉 昊

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 引 言

互通式立交是在兩條或多條道路交叉時(shí)，采用上跨或下穿形式實(shí)現(xiàn)道路之間立體交叉，并設(shè)匝道使相交道路相互連通的交叉方式。

由于公路和城市道路的服務(wù)對(duì)象不同，前者主要服務(wù)長(zhǎng)距離的機(jī)動(dòng)車(chē)輛行駛，后者則兼顧機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)及行人。同時(shí)，二者的建設(shè)主管部門(mén)不同，前者為交通運(yùn)輸部，后者為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部。此外，公路與城市道路對(duì)應(yīng)規(guī)范、規(guī)程、細(xì)則的編制時(shí)期和主編單位也不盡相同。以上種種原因?qū)е铝斯放c城市道路在指標(biāo)選取上存在較多差異，以互通式立體交叉為例，主線(xiàn)及匝道的平縱面線(xiàn)形、連接部設(shè)計(jì)、匝道超高加寬、加減速車(chē)道均存在很大差別。

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南京市八卦洲西樞紐互通式立交(以下簡(jiǎn)稱(chēng)本互通)位于南京市八卦洲街道七里村，由南京市和燕路過(guò)江通道八卦洲接線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)和燕路)與浦儀公路交叉形成，如圖1所示。其中，和燕路為城市道路，呈南北走向，是南京市井字三環(huán)快速路網(wǎng)中內(nèi)環(huán)東線(xiàn)的北延線(xiàn)。浦儀公路為一級(jí)公路(兼顧城市快速路功能)，呈東西走向，是南京市井字三環(huán)快速路網(wǎng)中的繞城北線(xiàn)。

圖1 本互通地理位置圖

和燕路主路采用城市快速路標(biāo)準(zhǔn)、雙向六車(chē)道斷面，設(shè)計(jì)速度80 km/h，輔路采用城市主干路標(biāo)準(zhǔn)，雙向六車(chē)道斷面，設(shè)計(jì)速度40 km/h，互通范圍內(nèi)采用高架式快速路形式，利用高架橋下空間布設(shè)輔道及慢行系統(tǒng)。

浦儀公路采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)、雙向六車(chē)道加硬路肩斷面，設(shè)計(jì)速度100 km/h，互通范圍內(nèi)采用分幅橋梁形式。

3 交通量及互通形式比選

3.1 轉(zhuǎn)向交通量

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果(如圖4所示)，本互通轉(zhuǎn)向交通量以南側(cè)兩個(gè)象限為主，北側(cè)兩個(gè)象限為輔。其中，西南象限交通量最大，雙向轉(zhuǎn)換交通量約2 246 pcu/h；東南象限交通量次之，雙向轉(zhuǎn)換交通量約1 503 pcu/h；東北象限交通量較小，雙向轉(zhuǎn)換交通量約809 pcu/h；西北象限交通量最小，雙向轉(zhuǎn)換交通量約137 pcu/h；如圖2所示。

圖2 本互通交通量分析圖(單位：pcu/h)

3.2 互通形式比選

由于本互通為快速路與一級(jí)公路(兼顧城市快速路功能)相交形成，根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》(GJJ 152-2010)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《城市規(guī)程》)第3.1.4條規(guī)定，應(yīng)設(shè)置樞紐型全互通。

結(jié)合交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，提出雙環(huán)組合式互通和單環(huán)組合式互通兩種方案進(jìn)行比選。經(jīng)綜合比選，推薦采用不設(shè)集散車(chē)道、通行能力大、工程造價(jià)及占地規(guī)模小的單環(huán)組合式互通方案。

3.3 互通方案

由于浦儀公路在八卦洲范圍內(nèi)采用橋梁形式，且本互通距離長(zhǎng)江左汊較近，浦儀公路設(shè)計(jì)標(biāo)高較高，宜將其置于最高層；和燕路采用連續(xù)高架形式，布設(shè)于第2層；左右轉(zhuǎn)匝道采用橋梁形式，布設(shè)于2～3層；本互通規(guī)模為地上3.5層。

主要匝道布設(shè)情況如下。

南轉(zhuǎn)西匝道(市區(qū)往浦口方向)自和燕路駛出后下穿浦儀公路，此后展線(xiàn)上跨和燕路，然后駛?cè)肫謨x公路。

東轉(zhuǎn)南匝道(儀征往市區(qū)方向)自浦儀公路駛出后上跨和燕路，此后連續(xù)下穿南轉(zhuǎn)西匝道以及浦儀公路，然后駛?cè)牒脱嗦贰?/p>

北轉(zhuǎn)東匝道(江北往儀征方向)自和燕路駛出后連續(xù)下穿東轉(zhuǎn)南匝道、南轉(zhuǎn)西匝道以及浦儀公路，然后上跨和燕路以及南轉(zhuǎn)西匝道，最終駛?cè)肫謨x公路。

西轉(zhuǎn)北匝道(浦口往江北方向)自浦儀公路駛出后經(jīng)環(huán)圈匝道駛?cè)牒脱嗦贰?/p>

4 指標(biāo)選取

4.1 互通區(qū)主線(xiàn)指標(biāo)

《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D21-2014)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《公路細(xì)則》)中對(duì)于互通區(qū)主線(xiàn)指標(biāo)的要求較《城市規(guī)程》更為嚴(yán)格，例如《公路細(xì)則》要求主線(xiàn)識(shí)別視距(物高0 m)不小于1.25倍停車(chē)視距，而《城市規(guī)程》僅要求停車(chē)視距(物高0.1 m)≥1.25倍停車(chē)視距。

考慮到本互通范圍內(nèi)和燕路及浦儀公路線(xiàn)形指標(biāo)較高，提高線(xiàn)形指標(biāo)對(duì)工程規(guī)模的影響較小，因此互通區(qū)主線(xiàn)指標(biāo)遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。

4.2 匝道速度

根據(jù)《公路細(xì)則》，匝道的設(shè)計(jì)速度應(yīng)根據(jù)互通式立交類(lèi)型和匝道形式等取值。一般而言，半直連式匝道取40～60 km/h，環(huán)形匝道取40 km/h。

結(jié)合本互通總體方案及交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，各象限匝道設(shè)計(jì)速度選取如下。

東南、西南象限轉(zhuǎn)換交通量較大，左轉(zhuǎn)采用半定向匝道形式，左右轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)速度均采用60 km/h。

東北象限轉(zhuǎn)換交通量較小，左轉(zhuǎn)采用半定向匝道形式，左右轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)速度均采用40 km/h。

西北象限轉(zhuǎn)換交通量最小，左轉(zhuǎn)采用環(huán)形匝道，左右轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)速度均采用40 km/h。

4.3 匝道平縱指標(biāo)

考慮到浦儀公路采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì)速度100 km/h)，本項(xiàng)目采用城市快速路標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì)速度80 km/h)，為提升該樞紐互通式立交的通行能力及行車(chē)安全性，匝道平縱面線(xiàn)形指標(biāo)(平面、縱斷面、橫斷面、超高加寬等)應(yīng)以公路行業(yè)相關(guān)規(guī)范規(guī)定的指標(biāo)為主，具體指標(biāo)遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。對(duì)于同等條件下市政行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更高的情況(例如最小緩和曲線(xiàn)參數(shù)、豎曲線(xiàn)切線(xiàn)長(zhǎng))，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足市政標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)遵照《城市規(guī)程》執(zhí)行。

4.4 匝道橫斷面

結(jié)合各匝道設(shè)計(jì)速度及交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，各匝道橫斷面選取如下。

東南、西南象限設(shè)計(jì)小時(shí)交通量分別達(dá)到902 pcu/h和1 348 pcu/h(考慮到城市交通的潮汐現(xiàn)象，方向不均勻系數(shù)按0.6計(jì)，下同)，左右轉(zhuǎn)均采用Ⅱ型雙車(chē)道斷面。

東北象限轉(zhuǎn)換交通量較小(設(shè)計(jì)小時(shí)交通量約485 pcu/h)，由于左轉(zhuǎn)半定向匝道長(zhǎng)度大于350 m，因此左轉(zhuǎn)匝道采用Ⅱ型雙車(chē)道斷面，右轉(zhuǎn)匝道采用Ⅰ型單車(chē)道斷面。

西北象限轉(zhuǎn)換交通量最小(設(shè)計(jì)小時(shí)交通量約82 pcu/h)，左右轉(zhuǎn)均采用Ⅰ型單車(chē)道斷面。

4.5 加減速車(chē)道

(1)加減速車(chē)道數(shù)

結(jié)合個(gè)匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量，加減速車(chē)道數(shù)及形式選取如下。

西側(cè)：西轉(zhuǎn)北出口匝道與西轉(zhuǎn)南出口匝道采用主線(xiàn)側(cè)連續(xù)分流形式，其中西轉(zhuǎn)北匝道采用環(huán)圈形式，采用平行式單車(chē)道出口；西轉(zhuǎn)南匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，變速車(chē)道采用直接式雙車(chē)道。入口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量疊加后約1 430 pcu/h，大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用直接式雙車(chē)道。

東側(cè)：出口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量疊加后約1 387 pcu/h，大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用直接式雙車(chē)道出口。入口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量疊加后約1 387 pcu/h，大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用直接式雙車(chē)道入口。

南側(cè)：出口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量疊加后約2 249 pcu/h，大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用直接式雙車(chē)道出口。入口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量疊加后約2 249 pcu/h，大于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用直接式雙車(chē)道入口。

北側(cè)：出口匝道采用主線(xiàn)側(cè)連續(xù)分流形式，北轉(zhuǎn)東出口匝道及北轉(zhuǎn)西出口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量均小于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用單車(chē)道直接式出口(其中北轉(zhuǎn)東匝道為雙車(chē)道匝道采用單車(chē)道出入口)；入口匝道采用主線(xiàn)側(cè)連續(xù)合流形式，西轉(zhuǎn)北入口匝道及東轉(zhuǎn)北入口匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量均小于單車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力，采用單車(chē)道平行式入口。

(2)加減速車(chē)道長(zhǎng)度

為控制工程規(guī)模，并保證同一條道路上出入口指標(biāo)的延續(xù)性，與浦儀公路銜接的分合流端部及加減速車(chē)道按公路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，與和燕路銜接的分合流端部及加減速車(chē)道按市政行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。具體加減速車(chē)道長(zhǎng)度選取如表1所示。此外，加減速車(chē)道長(zhǎng)度需要考慮上坡減速車(chē)道、下坡加速車(chē)道、雙車(chē)道采用單車(chē)道出入口等因素導(dǎo)致的修正。

表1 本互通加減速車(chē)道長(zhǎng)度取值一覽表

4.6 其它指標(biāo)

(1)建筑限界

本互通建筑限界遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行，機(jī)動(dòng)車(chē)凈高為5.0 m，行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)凈高為2.5 m。

(2)鼻端線(xiàn)形

本互通鼻端處平縱線(xiàn)形指標(biāo)(包括出口處匝道曲率半徑、出口處回旋線(xiàn)參數(shù)、出入口處豎曲線(xiàn)半徑以及入口處通視三角區(qū)等)遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。

(3)超高加寬

考慮到《公路細(xì)則》允許的u值更小，行車(chē)舒適性更好，因此本互通超高值及漸變率遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。

雖然《城市規(guī)程》要求的加寬值比公路高，但本互通所有匝道均已設(shè)置硬路肩，從工程經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，加寬及漸變率遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行(僅環(huán)圈匝道需設(shè)置0.25 m加寬)。

(4)連續(xù)分合流設(shè)計(jì)

本互通連續(xù)分合流設(shè)計(jì)(包括匝道上連續(xù)分合流、主線(xiàn)側(cè)連續(xù)分合流等)遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。

(5)輔助車(chē)道設(shè)計(jì)

本互通距離東側(cè)五一路互通較近，南北兩側(cè)鼻端間距分別約710 m和860 m，均低于《公路細(xì)則》中設(shè)計(jì)速度100 km/h對(duì)應(yīng)的900 m凈距要求，因此設(shè)置輔助車(chē)道將二者將本項(xiàng)目與五一路互通相連。

(6)鼻端構(gòu)造

本互通鼻端構(gòu)造設(shè)計(jì)(包括鼻端偏置加寬及漸變、鼻端圓角、分流鼻端后移設(shè)計(jì)等)遵照《公路細(xì)則》執(zhí)行。

5 結(jié) 論

結(jié)合南京市和燕路過(guò)江通道八卦洲西樞紐工程案例，對(duì)公路和城市互通式立交的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析比較，介紹了與公路交叉的城市快速路互通式立交的指標(biāo)選取原則，通過(guò)將公路標(biāo)準(zhǔn)與市政標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合考慮，提高了互通式立交的指標(biāo)連續(xù)性、安全性、舒適性，同時(shí)有效控制了工程規(guī)模。

由于項(xiàng)目周邊主要以農(nóng)業(yè)用地為主，控制因素相對(duì)較少，因此其它工程可參考本案例，并結(jié)合實(shí)際情況合理選用相關(guān)指標(biāo)，以期工程合理可行、綜合最優(yōu)。