高速公路單喇叭互通立交改造樞紐兼出入口互通立交方案研究

王富強

(甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司,甘肅 蘭州 730030)

0 引 言

隨著高速路網的不斷完善,不同高速公路間銜接日趨緊密,高速公路沿線路網結點尤其是城市近郊區結點較密,新建高速公路與既有高速公路相接時,若要刻意保持相鄰互通式立體交叉間距,則附近低速路網通行車輛通過既有高速進入新建高速公路實現交通轉換繞行較遠,同時,路網結點過密在一定程度會影響高速公路車輛通行效率,增加工程投資,若能將樞紐立交與入出口立交合并設置,則既能提高不同路網間轉換效率,也能提升高速公路車輛通行效率,節省工程投資;因此,高速公路單喇叭互通立交改造樞紐兼出入口互通立交方案研究具有一定現實意義。

1 立交設計原則

1.1 立交設計原則

根據本項目路段路線總體布局及沿線路網分布及規劃情況,結合各區段預測交通量分布,互通式立體交叉的布設采用以下基本原則。

(1)以交通量預測為依據,充分考慮交通組成和交通流向。

(2)以設計時速為標準,分析其在路網中功能以確定技術標準。

(3)結合地形、地物、地質條件等合理確定互通型式。

(4)充分考慮路網遠期規劃與地方經濟發展,做好預留設計。

(5)從互通選型至互通設計每個細節,注重景觀設計,使每一個互通都成為城鎮周邊一處亮點。

1.2 互通式立體立叉設置依據及數量

根據工可報告交通量預測結果,2046年互通立交轉向交通量預測如下所示。

2 立交設計標準

2.1 設計速度

(1)主線設計速度:100 km/h。

(2)立交設計速度:一般出入口立交匝道均采用40 km/h的最低設計速度,樞紐互通式立交匝道采用40～60 km/h設計速度。在加減速車道及匝道與被交路平交口附近,采用與實際行車速度相適應的運行速度進行設計。如匝道與主線出、入口附近匝道可采用較高設計速度進行設計,平交口及收費站前后路段則可采用較低的設計速度進行設計。

2.2 路線平、縱面指標

立交區線形指標表(主線設計速度為100 km/h)見表1。

表1 立交區線形指標表(主線設計速度為100 km/h)

2.2 路基寬度

(1)主線路基寬度:整體式路基寬度采用26 m。

(2)匝道及被交路路基寬度。

單向單車道匝道:采用9.0 m的匝道斷面(單向匝道交通量小于1 200輛小客車/h),其路基的組成和寬度見表2。

表2 單向單車道匝道路基寬度

單向雙車道匝道。

①交通量大于1 200輛小客車/小時但小于1 500輛小客車/小時采用10.5 m的匝道斷面,其路基的組成和寬度見表3。

表3 單向雙車道匝道路基寬度(10.5 m)

②交通量大于1 400輛小客車/小時但小于1 700輛小客車/小時采用12.25 m的匝道斷面,其路基的組成和寬度見表4。

表4 單向雙車道匝道路基寬度(12.25 m)

3 互通式立交方案

3.1 交叉位置及其在路網中的作用

景泰南樞紐立交位于景泰縣城東南側蘆陽鎮西林村,與G1816烏瑪高速公路景泰至中川段相接,距離G1816景泰東樞紐立交間距約為11.7 km,該互通立交的設置主要為了本項目與G1816景中高速實現交通轉換,同時兼具出入景泰縣城的需要。本互通距離石門互通23.188 km。

3.2 交通量預測

根據交通量預測,該立交2046年預測轉換交通量總計35 581輛小客車/日,根據《工可報告》,方向不均勻系數取0.55,K取0.127。主要交通流向為靖遠～營盤水方向上下高速公路的往返交通,2046年年平均日交通量為19 540輛小客車/日(單向匝道交通量1 489輛小客車/h)。其次為蘭州～靖遠方向的往返交通量,2046年年平均日交通量為4 072輛小客車/日(單向匝道交通量329.832輛小客車/h)。

3.3 技術指標的選用

設計速度:該立交為樞紐立交,主線設計速度為100 km/h,G1816景中高速主線設計速度為80 km/h;匝道采用40～60 km/h的設計速度。匝道路基寬度取值見表5。

表5 景泰南樞紐立交(方案一)匝道寬度一覽表

表6 景泰南樞紐立交(方案二)匝道寬度一覽表

被交路:為G1816景中高速,設計速度80 km/h,路基寬度25.5 m。

變速車道設計:根據交通量預測,匝道A、B采用雙車道雙出入口方式,車道長度及設計方法按照現行規范中單向雙車道的規定執行:減速車道采用直接式,長度不小于190 m,輔助車道長250 m,漸變段長度70 m,加速車道采用直接式,長度不小于350 m,輔助車道長300 m,漸變段長度150 m;C、D、E采用雙車道單出入口方式,車道長度及設計方法按照現行規范中單向雙車道的規定執行:減速車道采用直接式,長度不小于145 m,漸變段長度90 m;加速車道采用平行式,長度230 m,雙車道單出入口加速車道長度加10 m,漸變段長度80 m。匝道F采用單車道,減速車道采用直接式,長度不小于145 m,漸變段長度90 m。

立交連接線設計:景泰南樞紐立交位于景泰縣西林村,為了便于景泰縣城車輛上下本項目,且對縣城過境車輛進行分流,充分吸引周邊交通量,設置立交連接線3.9 km,G338線連接。立交連接線采用設計速度60 km/h,路基寬度22.5 m的一級公路標準。

3.4 立交方案布設情況

初步設計階段經過現場勘察分析,認為工可立交方案所在位置地形較為開闊,地勢較平坦,將景泰南立交改建為樞紐兼出入立交,景泰縣城車輛上下本項目高速公路順捷,但工可立交方案需改造部分匝道,既有匝道利用率低,施工期無法保通,對沿線居民出行影響較大。初設對該段主線優化后,對立交位置及平、縱面進行了適當調整優化,立交位置與工可基本一致。根據現場調查,結合該區地形、地貌、村莊等分布情況,提出該立交的兩個布設方案進行同深度比選,另,從主線可能向西延伸的角度,擬定了一個方案進行定性比選:

(1)方案一:三岔T形+利用單喇叭方案(同深度)

由于該立交既要實現本項目與G1816景中高速交通轉換,又要兼具景泰縣城南出入口功能,而G1816景中高速于2020年11月建成通車,因此,盡可能提高既有立交匝道的利用率同時又能實現預期的立交功能是本此設計的重點及難點所在,設計過程中反復優化立交形式,新建匝道與既有匝道在景中高速側采用主線側連續分合流形式進行設計,增設景泰與靖遠直行方向匝道滿足本項目進出景泰縣城需要,直行匝道與既有立交A匝道相接時采用匝道連續分合流方式進行設計,新設分合流鼻端與既有分合流鼻端、景泰南收費站中心間距滿足規范相關要求,該方案既有匝道利用率100%,項目建設期間對G1816景中高速的正常運營影響較小。

(2)方案二:三岔T形+改造單喇叭方案(同深度)

該方案立交形式與方案一相似,方案一景中高速主線側采用匝道連續分合流方式進行設計,車輛易誤行,因此方案二對蘭州至景泰和營盤水至景泰方向兩條匝道進行改造,出口匝道在景中高速主線側一次分流,后再進行匝道分流;同時將原立交C、D匝道挖除改造后按新匝道線形重新填筑。

(3)方案三:對角象限雙環方案(定性)

該方案主要考慮主線遠期向西延伸的可能性,按四岔交叉進行設計,立交形式采用對角象限雙環式變形苜蓿葉,主線上跨。

3.5 立交方案比選

(1)優缺點比選

①方案一

優點:a該方案既有A喇叭匝道利用率100%;b靖遠至景泰方向直行交通量通過匝道分合流,可有效降低車速后進入收費站,行車安全性高;c立交區改造對進出景泰縣城方向無影響,車輛可正常通行;d該方案工程規模小,造價低。

缺點:a G1816景中高速側采用主線連續分流,車輛易誤行;b若主線遠期向西延伸,則該立交需二次改造,且實施難度極大。

②方案二

優點:G1816景中高速主線側匝道采用一次分流,車輛通行安全性高;

缺點:a該方案需改造營盤水至景泰、蘭州至景泰方向兩條匝道,對進入景泰縣城方向車輛通行影響較大;b橋梁規模較方案一長313 m,工程造價高。

③方案三

優點:a G1816景中高速主線側匝道采用一次分流,車輛通行安全性高;b若主線遠期向西延伸,則該立交不需二次改造,可完全利用;

缺點:a該方案需將既有立交完全改造,匝道利用率低;b該方案靖遠至景泰直行方向直接與既有景泰南匝道收費站相接,且進入收費站前縱坡較大(約為3%),車輛通行安全性較差;c工程規模大,造價高。

(2)工程規模比選

景泰南樞紐立交兩個方案工程規模比較見表7。

綜合考慮交通量、既有設施利用率、當地居民出行便利性等因素,為提高既有公路設施利用率,降低對景中高速正常運營的影響,加之遠期主線向西延伸可能性較小,設計中推薦采用三岔T形+A喇叭組合型立交方案。

4 結 語

通過以上比選論證,新建高速公路與既有高速公路在出入口立交處相接時,采用三岔T形+利用單喇叭方案,既有公路設施利用率達100%,工程投資相比其他改造方案至少節省約4 000萬元左右,既能減少拆除重建既有設施帶來的社會影響,又能發揮最佳投資效益,同時又具樞紐立交兼出入口立交的轉換功能。