既有T型樞紐互通立交改造方案設計研究

王劉振,趙 倫,王史記

(廣西交通設計集團有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

近年來,隨著我國經濟的持續快速發展,高速公路骨架網已基本形成,但由于交通量的迅速增長及區域路網結構的不斷變化,部分路段已不能滿足交通需求[1],因此加密線和聯絡線的補充正逐漸成為當前高速公路建設的重點之一。由于建設時序不一致,先期建設的互通立交未對路網加密、擴容所需條件進行預留,對既有樞紐互通進行改造是加密線和聯絡線建設所必須要面臨的難點之一[2],其中把既有T型樞紐改造成十字型樞紐,用以進行既有高速公路的銜接和延伸是既有樞紐互通改造的一種常見情況。

特別是對于山區高速公路,地形地質條件復雜,土地資源受限,在樞紐互通建設時已充分考慮了地形地質條件和土地資源,互通布設緊湊,因此對既有樞紐互通進行改造必將面臨眾多的限制條件。在互通方案研究時,除了需要綜合考慮路網規劃、轉換交通量、地形地質和拆遷等控制因素外,還要結合既有樞紐互通的現狀選擇合適的互通型式,并處理好施工期間既有樞紐互通的交通組織,以確保樞紐互通改造方案的合理性和可實施性[3-4]。

本文通過實際工程案例,對既有T型樞紐互通改造所需注意的問題進行分析,可為未來類似樞紐互通的改造提供參考。

1 工程概況

本項目是《廣西高速公路網規劃(2018—2030年)》中“聯25線”的一段,是G78汕昆高速公路(宜柳高速公路)的加密線。項目起點位于汕昆高速公路上既有全村樞紐互通,全村樞紐互通是汕頭至昆明高速公路和河池至融水高速公路相交而成的T型樞紐互通,新建高速公路在全村樞紐互通位置接上汕昆高速公路,需要將全村樞紐互通由T型改造為十字型,以滿足交通轉換的需求。

2 建設條件

既有全村樞紐互通建設時,未預留改造成十字型樞紐的建設條件,互通布設緊湊,互通改造場地有限。隨著汕昆高速公路交通量的逐年增加和路網功能的變化,既有全村樞紐互通改造過程中,同時需要預留汕昆高速公路“四改八”的建設條件。全村樞紐互通改造設計方案的控制因素較多,主要影響因素有:(1)既有全村樞紐互通匝道;(2)既有汕昆高速公路平縱橫指標;(3)既有融河高速公路;(4)既有全村樞紐互通立交D匝道右側高邊坡;(5)500 kV超高壓線走廊帶;(6)輸油管道;(7)基本農田;(8)黔桂鐵路。

3 交通量分析

根據交通量預測結果,2044年全村樞紐互通預測交通量轉換出入總數為30 927輛/d,其中柳州往返河池方向為最大交通流方向,交通量為23 355輛/d,占互通總出入流量的75.52%;柳州往返融水方向交通量為5 783輛/d,占互通總出入流量的18.70%;柳州往返宜州方向交通量為1 784輛/d,占互通總出入流量的5.78%。互通各轉向交通量主次分明,差異明顯,交通量預測如圖1所示。

圖1 2044年全村互通轉向交通量預測結果示意圖(輛/d)

4 設計思路和方案比選

4.1 互通型式方案比選

全村樞紐互通為在既有T型樞紐的基礎上改造而成的異型十字型樞紐互通,進行汕昆高速公路、融水高速公路、河池(宜州)西過境線3條高速公路的交通轉換。由于全村樞紐布設受現狀T型樞紐互通、融水高速公路和地形等方面的限制,考慮到柳州—河池方向為主要交通流,融水—柳州方向為次要交通流,故將融水—柳州方向的交通采用匝道連接。

若將融水—柳州方向交通采用主線貫通,方案如圖2所示,圖中實線為融水—柳州方向主線貫通方案;虛線為融水—柳州方向匝道連接方案,其中A、B、C、D四條匝道為已建匝道,E、F、G、H、I、J六條匝道為新建匝道。從以下幾個方面對比分析。

圖2 全村樞紐融水—柳州方向主線貫通方案平面圖

4.1.1 線形指標

主線貫通方案可保障融水—柳州方向的交通順暢,主線線形指標高;匝道連接方案,融水—柳州方向車輛從C匝道右側分流,需繞行580 m。從線形指標來看,主線貫通方案融水—柳州方向的線形指標更高,車輛行駛無繞行,更加順暢。

4.1.2 建設規模

主線貫通方案需對現狀融水高速公路改建約2.5 km,拆除既有A、B、C、D 四條匝道,新建八條匝道;匝道連接方案僅需對現狀全村樞紐局部路基段落進行改造,新建六條匝道。從建設規模來看,主線貫通方案建設規模遠大于匝道連接方案。

4.1.3 社會影響

由于融水高速公路剛建成通車不久,若改建融水高速公路2.5 km和拆除現狀全村樞紐互通匝道,將造成巨大的工程浪費和不良的社會影響;而匝道連接方案僅改造局部已建路基段落,減少了工程浪費,降低了不良社會影響。從社會影響來看,匝道連接方案更優。

（2）加入雙氧水后，COD濃度明顯呈10倍濃度增加，其原因可能是雙氧水將水體中不可溶有機碳氧化為可溶性有機碳；

4.1.4 涉鐵情況

主線貫通方案上跨黔桂鐵路,需辦理涉鐵方案、施工、用地、賠償等手續,協調部門較多,增加了項目實施的協調難度,延長了項目建設工期。全村樞紐互通是本項目建成通車的主要控制性工程,上跨黔桂鐵路橋梁需進行轉體施工,增加了項目實施難度;匝道連接方案則避讓了黔桂鐵路,降低了項目的協調難度和實施難度。從涉鐵情況來看,匝道連接方案的可實施性更強。

綜合考慮融水—柳州方向的交通量較小,并結合以上4個方面的分析比較,推薦采用融水—柳州方向匝道連接方案。

4.2 匝道方案比選

融水—柳州方向采用匝道連接,在此基礎上,綜合考慮全村樞紐互通的功能定位、交通量、工程規模、基本農田、實施難度等方面,提出方案一和方案二兩個互通方案進行比選,兩個方案的差異主要在融水—柳州方向的H匝道,其他匝道相同,比選結果如下。

4.2.1 全村樞紐互通方案一

方案一的布設原則是在滿足互通服務功能的前提下,控制互通的規模、減少基本農田的占用、避免與黔桂鐵路產生交叉。融水—柳州方向的H匝道從C匝道右側分流,后匯入J匝道。互通方案如圖3所示,圖中實線為新建匝道,虛線為已建匝道。

圖3 全村樞紐互通方案一平面圖

4.2.2 全村樞紐互通方案二

方案二的布設原則是保證融水—柳州方向交通的直行暢通,減少匝道的迂回繞行,共包含H匝道、G匝道共兩條匝道,其中G匝道圓曲線最小半徑為150 m,匝道指標可滿足60 km/h的通行需求,故G匝道仍與方案一保持一致,僅對H匝道進行進行調整。融水—柳州方向的H匝道從融水高速公路右側分流,后匯入E匝道,其他匝道與方案一相同。互通方案如圖4所示,圖中實線為新建匝道,虛線為已建匝道。

圖4 全村樞紐互通方案二平面圖

4.2.3 互通方案比選

4.2.3.1 線形指標對比

從表1線形指標來看,方案二的H匝道線形指標相對較高,但從立面來看,方案一為三層互通式立交,方案二為四層互通式立交,方案二互通層數較多,橋梁布設更為復雜,實施難度更高,且方案二比方案一的匝道長度長1 539.556 m。

表1 H匝道指標對比一覽表

4.2.3.2 工程規模對比

從表2工程規模來看,方案二比方案一的匝道長度為1 539.556 m,橋梁長度為1 680 m,占地多38.34畝,其中20.86畝為基本農田,造價多9 680萬元。從工程規模和占地角度分析,方案一的工程規模更小,更加經濟,且占地更少,方案更優。

表2 主要工程規模對比對比一覽表

4.2.3.3 用地政策

方案一用地均在用地預審紅線范圍內,方案二用地則超出用地預審紅線,占地規模較大,不符合節約集約用地政策的要求。

4.2.3.4 實施難度

方案二的H匝道在最上層,形成4層樞紐互通式立交、橋梁布設及施工更加困難;方案二的H匝道上跨黔桂鐵路,上跨鐵路橋梁需要進行轉體施工,橋梁施工難度大,技術要求高;H匝道上跨黔桂鐵路,需辦理涉鐵方案、施工、用地、賠償等手續,影響項目建設推進。

從以上分析可以看出,方案二的工程造價較高,不符合工程經濟性要求;方案二占地較多,且多為基本農田,不符合節約集約用地政策要求;方案二的互通型式更為復雜,橋梁布設困難,施工難度大,H匝道上跨黔桂鐵路,增加了項目的施工和協調難度,可實施性較差;方案一的H匝道雖比方案二多繞行580 m,但由于融水—柳州方向的交通量較小,方案一能夠滿足交通運行需求。經綜合比選,采用方案一作為推薦方案。

5 結語

從全村樞紐互通改造方案研究及比選過程可知,互通改造方案的設計在路網規劃和交通量分析的基礎上,綜合考慮安全性、經濟性、可實施性等多方面因素,著重提升樞紐互通主交通流向的轉換效率以最大化實現互通的轉換功能,利用既有互通匝道以減小工程規模和降低社會負面影響,降低施工期間對既有高速公路的干擾以保證高速公路正常運營,減少基本農田的占用以節約土地資源,避讓鐵路以降低施工和協調難度。通過多方面的綜合比選,確定合理的互通改造方案。

隨著高速公路網加密線和聯絡線的不斷完善,類似全村樞紐互通改造的情況會較為常見,全村樞紐互通的改造實施可為未來類似樞紐互通的改造提供參考。