復雜條件下城市快速路與高速公路立交方案研究

馬向南 殷 威

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

隨著汽車保有量增加，城市交通擁堵問題愈加嚴重，為緩解交通擁堵，建設城市快速路成為趨勢，城市快速路與高速公路交叉處應建設樞紐型互通，錢城分析城市快速路兼高速公路建設復合式樞紐立交思路[1]。張田探討城市建設區在高速公路等因素限制條件下，經立交優化四方案比選確定合適立交形式[2]。宋宇衡以機場高架快速路與高速公路互通節點改造方案為例，闡述利用現有高速公路資源改造提升，實現高速公路與快速路間“客貨分離”、“高快一體“的安全、高效的用途[3]。李巧珍等以廣州高速公路與城市道路銜接為例，剖析現有的問題，綜合考慮道路網車流分布和結構形態，提出銜接優化方案[4]。苑紅強分析了中心城區對外交通與高速公路銜接的關鍵問題，解決城市對外交通問題[5]。國內設計師分享城市快速路與高速公路交叉建設立交的經驗，可以給項目提供參考。

該項目是城市中心城區北部片區進入高速公路緩堵保暢的新通道，現在北部片區進入高速公路主要通道為項目西側城市主干路，交通承載量較大，嚴重擁堵，隨著出行和交通量大幅增長，導致城市內部交通與對外交通重疊，西側互通式立交無法滿足需求。

根據城市綜合交通體系規劃及控制性詳細規劃，城市快速路與高速公路規劃為樞紐型全互通立交，“高快”結合，與規劃統一；改善區域交通重要節點，結合城市路網交通模型，分別對高速公路在城市快速路新增或不新增收費出入口兩種情況進行預測，結果表明，新增收費出入口可更好地適應交通量變化。

1 條件及上位規劃

1.1 建設條件

市政道路A采用高架一跨跨越高速公路（高速公路橫斷面寬為35m，單幅車行道寬為15.25m，土路肩寬為0.75m，中央分隔帶寬為3m），主跨跨徑為50m，并分別跨越城市主干路B南北輔道后落地；在高速公路兩側布置城市主干路B南北輔道，城市主干路B輔道與高速公路間綠帶寬約50m，城市主干路B與市政道路A已建全苜蓿葉型立交，該項目距東側立交中心約2.5km，距西側立交中心約4.0km。非機動車及行人可通過距離市政道路A東側約70m的慢行系統天橋，跨越高速公路南北兩側，總寬約為12m，該慢行天橋采用兩跨跨越高速公路，跨徑均為25m。建設條件如圖1所示。

圖1 建設條件簡圖

1.2 上位規劃

1.2.1 用地規劃

城市快速路—高速公路立交節點規劃立交用地空間布置為星型狀，立交用地范圍與規劃城市快速路—高速公路立交用地范圍基本重合，該立交設置應充分考慮與全苜蓿葉立交相互關系，立交周邊主要以居住、綠化及商業用地為主。

1.2.2 道路路網及控制性詳細規劃

根據城市綜合交通體系規劃，該市政道路A等級為城市快速路，是區域中遠距離、快速通過性交通的重要通道，在與高速公路交叉處規劃布置為樞紐型立交。根據《道路控制性詳細規劃》，在高速公路新增規劃出入口布置互通立交，該節點主要交通流向為南北方向直行，各方向轉向交通量相差不大，根據直行交通量規模，該立交直行方向車道數應控制在雙向六車道，因此維持苜蓿葉立交形式不變，同時為滿足城市快速路與高速公路的銜接轉換需求，須在原立交基礎上增加城市快速路與高速公路的轉向匝道，為立交在結構上不沖突，規劃建議可在原立交基礎上設置1個環形立交和4個右轉定向匝道，在高速公路兩側防護綠地中設置收費口。

1.3 功能定位

高速公路功能定位：該市重要環線高速公路，屏蔽過境交通，緩解城區交通壓力，與通往城市主城區的各條高等級公路形成互通立交，構建立體公路網絡。

城市快速路功能定位：聯系高速公路兩側南北向快速通道；區域內部與高速公路交通互相轉換的重要通道。

樞紐立交功能定位：城市快速路與高速公路交叉點；該市北部片區與高速公路直接聯系的快速轉換節點，按照相交道路等級，應布置為樞紐全互通立交。

2 立交方案設計

2.1 主要技術標準

2.1.1 主線城市快速路技術標準

市政道路A跨越高速公路，因此在市政道路A兩側設置主線城市快速路，分兩幅跨越高速公路，單幅橋寬度為13m（0.5m防撞護欄+0.5m路緣帶+2m×3.75m機動車道+3.5m+0.5m路緣帶+0.5m防撞護欄），主線城市快速路左、右幅主線速度設計為80km/h，技術標準見表1。

表1 主線城市快速路技術標準一覽表

由于高速公路中央分隔帶寬僅為3m，若布設橋墩則會破壞原交通安全設施，橋墩施工會嚴重影響交通，因此建議一跨上跨高速公路通過。主線城市快速路橋墩布置與市政道路A跨高速公路橋墩位置一致，為使橋墩布置不過于凌亂，主線城市快速路橋主跨設置為50m，使主線城市快速路左幅跨線橋墩、市政道路A跨線橋墩和主線城市快速路右幅跨線橋橋墩對應，能增加高速公路車輛行車視距，保障行車安全。

由于50m跨徑較大，如果采用等高梁，較高的梁高就會使結構顯得笨重和壓抑，還會與相鄰跨的橋梁在交界墩處形成錯臺，嚴重影響橋梁美觀，因此，上部結構選擇采用三跨變高度連續鋼箱梁，結構輕盈，同時也能滿足橋下通行凈空要求。

2.1.2 匝道技術標準

該立交涉及市政道路及公路，按照城市道路設計規范設計，將城市匝道用于立交匝道部分；公路匝道用于出入收費站及與高速公路接線端，技術標準詳見表2。

表2 匝道技術標準一覽表

主線城市快速路左、右幅跨線橋墩，與現狀市政道路A跨線橋墩位置保持一致，在高速公路中央分隔帶范圍內不立橋墩，立交匝道跨越高速公路采用鋼箱梁一跨上跨高速公路通過。

2.1.3 變速車道技術標準

根據《公路立體交叉設計細則》 （JTG/T D21—2014）10.2條及《城市道路交叉口設計規程》（CJJ 152—2010）5.5條，變速車道的規定見表3。

表3 變速車道技術標準一覽表

2.2 立交選型方案比較

2.2.1 交通流向定性分析及交通量預測

該節點兩主線直行方向為最重要交通流向，轉向交通由城市內部交通與高速公路的聯系組成，即城市快速路南側交通與高速公路轉換，隨著北部區域發展，北側與高速公路兩者聯系將愈發緊密。因此，該立交直行方向交通等級最高，南側與高速公路流向等級次之，北側與高速公路流量逐步增加，等級與南側基本一致。

高速公路直行交通量最大，城市快速路直行交通量較大，兩直行是最重要的交通流向，各轉向交通量基本相同。

2.2.2 立交方案一

為合理利用紅線空間，采用緊湊、對稱布置的4層半“渦輪型”互通式立交，左轉均采用迂回半定向匝道，如圖2所示，第一層：高速公路主線，第二層：城市快速路分幅主線，在第一層至第四層間布置各轉向匝道。

圖2 立交方案一線位簡圖

立交包括4條左轉和4條右轉匝道，考慮蓄車、拋錨等因素均采用雙車道，車行道凈寬為7.5m，匝道合流及匯入主線通過交通渠化按單車道匯入，利用“苜蓿葉型”立交作為地面交通轉換層，形成層次分明的“快接快，慢接慢”系統。

2.2.3 立交方案二

立交采用4層“雙環+半定向”組合全互通立交，如圖3所示，交通量最大的東—南、南—西采用半定向匝道，交通流量較小的北—東、西—北采用環形匝道，受立交層次限制，兩環形匝道因為須克服較大高差問題，所以導致匝道進出段長度僅為100m，有一定交織。第一層：高速公路主線；第二層：城市快速路分幅主線；第四層布置東—南、南—西匝道半定向匝道；其余匝道在第二層與第三層間。

圖3 立交方案二線位簡圖

立交包括4條左轉和4條右轉匝道，除北—東、西—北環形匝道布置為單車道外，考慮蓄車、拋錨等因素，其余匝道均采用雙車道，車行道凈寬為7.5m，當匝道合流及匯入主線時，通過交通渠化按單車道匯入。利用“苜蓿葉型”立交作為地面交通轉換層，形成層次分明的“快接快，慢接慢”系統。

2.2.4 方案綜合比選

通過綜合對比兩個方案的立交綜合能力、交通功能、線性標準、立交層次、施工難度、景觀效果、環境影響、用地控制和工程造價，該項目推薦采用方案一渦輪型互通式立交方案。比選結果見表4。

表4 城市快速路-高速公路立交方案比選一覽表

2.3 收費站位置比選

參考收費站通常的布置類型，結合現有建設條件，該項目收費站考慮采用與高速公路平行布置式（4個收費島）及與城市快速路共線式（2個收費島）。

方案一：與高速公路平行布置式，如圖4所示，該方案利用高速公路與城市主干路B間的防護綠帶布置收費島，分離布置4座收費島，分別為兩座入口和兩座出口島。

圖4 布置方案一：與高速公路平行式

方案二：與城市快速路共線式，如圖5所示，利用城市快速路集約布置兩座收費島。

圖5 布置方案二：與城市快速路共線式

方案論證：城市快速路在高速公路以南規劃紅線寬為100m，在高速公路以北規劃紅線寬僅為60m，周邊地塊已受規劃控制或已開發，無拓展空間，單島布置寬度通常在80m～120m，紅線范圍內難以滿足收費島布置需求，無空間布置城市快速路、地面輔道及人非等系統，將收費島布置在高速公路兩側綠地內可解決高速公路與城市快速路間聯系，綜合對比兩個方案后推薦采用方案一，將收費站布置在高速公路兩側綠地內。方案比選見表5。

表5 收費站位置方案比選一覽表

3 立交間凈距分析

3.1 與東側立交凈距分析

東側立交南側減速車道漸變段起點距市政道路A主線約1920m，北側加速車道漸變段終點距離市政道路A主線約1850m；根據實際設計匝道及布設收費站后，新建城市快速路—高速公路立交南側加速車道漸變段終點距離市政道路A約890m，北側減速車道漸變段起點距離市政道路A約820m。由此可知：東側立交與新建城市快速路—高速公路立交凈距均約為1030m，滿足主線設計速度120km/h，單向三車道凈距1000m的要求。

3.2 與西側立交凈距分析

西側立交南側加速車道漸變段終點距市政道路A約2000m，北側減速車道漸變段起點距市政道路A約2300m；根據實際設計及收費站布設后，新建城市快速路—高速公路立交南側加速車道漸變段終點距市政道路A約845m，新建城市快速路—高速公路立交北側減速車道漸變段起點距市政道路A約1090m。由此可知：西側立交與城市快速路—高速公路立交南側凈距約為1155m，西側立交與城市快速路—高速公路立交北側凈距約為1210m，滿足主線設計速度120km/h，單向三車道凈距1000m的要求。

4 結語

該立交是北部城區快速進出高速緩堵保暢的新通道，為城市經濟發展提供重要交通保障。立交類型選用渦輪型互通式立交，能更好地適應遠景預測交通量，選型合理。在城市主干路B與高速公路間綠帶內布設收費站。城市快速路—高速公路立交距東側立交及西側立交凈距均滿足規范要求。