限制條件下某樞紐互通式立交方案設(shè)計分析

王杰

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610017）

1 建設(shè)背景

在受客觀條件所限的情況下，互通式立交的布設(shè)需確立好設(shè)計原則把握重點，做出分析論證、比選優(yōu)劣后才能確定合適的實施方案。受山區(qū)特殊地形條件限制，王杰[1]在蘆稿樞紐互通中進行了多方案比選。在受城市規(guī)劃、用地受控的限制下，張平[2]在蘇州北延互通中比選了城市互通立交的方案比選。本文將在多客觀條件限制條件下，進行互通方案比選論證。

資中—樂山高速公路[3]（以下簡稱“資樂高速”）是銅梁—滎經(jīng)高速公路的一段，該項目作為四川南部地區(qū)東西向大通道的重要組成部分，也是東南向出川通道、重慶市向西進藏通道的一段，對四川加速融入國家長江經(jīng)濟帶發(fā)展、“一帶一路”建設(shè)、新一輪西部大開發(fā)等；對串聯(lián)川西生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、川南經(jīng)濟區(qū)以及成渝經(jīng)濟區(qū)，促進川南及川西地區(qū)快速溝通成渝經(jīng)濟區(qū)；進一步完善區(qū)域路網(wǎng)，加強川南城市群間的路網(wǎng)連接；對推動成渝雙城經(jīng)濟圈國家戰(zhàn)略落地等起著至關(guān)重要的作用。李子溝樞紐互通作為該項目的起點，可實現(xiàn)資樂高速公路與被交叉道路成渝高速公路之間的交通快速轉(zhuǎn)換，為確定該樞紐互通合理的設(shè)計方案，該文考慮了各項受控條件，做出比選論證達到了綜合效益最大化。

2 互通設(shè)計原則

第一，要結(jié)合上階段設(shè)計成果，進一步研究為后續(xù)互通方案設(shè)計提供可靠依據(jù)。在項目開展前應(yīng)通過充分調(diào)查，對工程可行性研究報告及批復(fù)意見中關(guān)于互通式立交的位置等做進一步的研究、論證。應(yīng)進一步調(diào)查、分析核實轉(zhuǎn)彎、相交公路的交通量，分析地方路網(wǎng)布局、路網(wǎng)規(guī)劃和主要交通源的產(chǎn)生、方位、交通方式，為互通式立交方案設(shè)計提供依據(jù)。深入吸收上階段成果文件能從多視角掌握互通設(shè)計理念，為后續(xù)方案設(shè)計提供研究方向，且為后續(xù)外業(yè)、內(nèi)業(yè)設(shè)計提供資料支撐。

第二，互通式立交位置的選定，要以現(xiàn)有公路網(wǎng)或已批準的規(guī)劃為依據(jù)，一般應(yīng)選擇地勢平坦開闊，地質(zhì)條件良好，拆遷較少之處。立交匝道的布設(shè)盡可能緊湊，以減少占地。靠近城鎮(zhèn)的互通式立交，要考慮該地區(qū)的經(jīng)濟、城鎮(zhèn)規(guī)劃及同其他運輸設(shè)施的關(guān)系和銜接方式等。

第三，要與預(yù)測轉(zhuǎn)換交通量相適應(yīng)?；ネㄊ搅⒔粦?yīng)根據(jù)其功能要求和遠景年直行、分流及合流交通量的分布情況，并綜合考慮地方規(guī)劃、現(xiàn)場條件、技術(shù)特征、投資成本、經(jīng)濟效益、美學(xué)效果和遠期發(fā)展等因素，并結(jié)合路線的總體布局，使互通方案更貼合實際需求，在多方案比選的基礎(chǔ)上，合理選定互通式立交的型式，確定匝道的行車速度及技術(shù)指標。同互通式立交相連接的公路要具有足夠的通行能力并對附近公路上的交通能起到集散作用，與主要交通源的連接應(yīng)短捷、通暢，同時分配到附近公路網(wǎng)的交通量應(yīng)適當(dāng)，不應(yīng)使現(xiàn)有公路或其局部路段負擔(dān)過重。

第四，根據(jù)互通處的地形、地質(zhì)等條件[4]，結(jié)合被交叉道路線位，兩相交公路均應(yīng)具有較高的平、縱面線形指標，并擬定不同位置、不同型式的多互通方案進行比較?；ネㄊ搅⒔坏拈g距及同相鄰其他設(shè)施的間距也應(yīng)滿足規(guī)范要求，受條件限制又有設(shè)置必要時，應(yīng)通過論證，在交通安全方面采取措施以確保行車安全的情況下確定。

第五，在互通式立交匝道布局合理的前提下，通過經(jīng)濟技術(shù)論證，提出滿足交通功能要求、工程量小、投資省的比較方案，優(yōu)選線形流暢、型式緊湊、主要交通流向順捷、用地和造價節(jié)省的互通式立交方案及型式。特別是沿線土地資源較為緊張的地區(qū)，互通布設(shè)應(yīng)根據(jù)其功能定位，采用相應(yīng)技術(shù)標準，不宜過于追求高指標，在滿足功能的前提下，盡可能節(jié)約集約用地，少擾動、少破壞、少占地，同時降低對環(huán)境的影響。

3 互通選型要素

3.1 交通量預(yù)測與分析

經(jīng)過核查上階段設(shè)計成果，根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)論，李子溝樞紐互通式立交2044 年設(shè)計小時交通量（小客車輛/小時）分布情況如下：成都—銅梁往返方向交通量為678pcu/h，為主要交通量；銅梁—內(nèi)江往返方向交通量為456pcu/h，為次要交通量，其余方向交通量均較小，不足200pcu/h。總體來看，該樞紐互通各轉(zhuǎn)向交通量絕對值均較小，交通量不是制約樞紐互通方案設(shè)置的決定性因素。另外，根據(jù)上階段設(shè)計成果，該樞紐互通設(shè)置于兩條高速相交處，為避免遺漏有價值的比選方案，下階段互通選址應(yīng)進一步論證研究其他位置的可行性。

3.2 既有高速線形指標

樞紐互通式立交的設(shè)置，優(yōu)先考慮在交叉點位置設(shè)置互通，對于被交叉道路線位不適合設(shè)置互通時，應(yīng)在走廊帶方位內(nèi)重新選擇位置。首先，李子溝樞紐互通考慮在成渝高速與資樂高速十字交叉處設(shè)置互通立交，但是經(jīng)過反復(fù)論證，在交叉點設(shè)置樞紐互通存在成渝高速平縱指標均不滿足指標要求、交叉點位需要與成渝高速既有互通復(fù)合、項目主線與成渝高速交叉角度極小的多種不利因素，導(dǎo)致在交叉點設(shè)置互通的工程投資巨大且安全風(fēng)險較高，且強行設(shè)置互通會導(dǎo)致被交叉道路改建路段過長，對既有高速公路運營帶來較大的影響。因此，最終選擇取消在交叉點位設(shè)置互通立交而另行選址。通過在走廊帶范圍內(nèi)對被交叉道路平縱線形排查，僅存在一處設(shè)置樞紐互通條件的點位，因此最終擬在該處做方案比選，本文互通方案比選主要在此點位開展雙T 方案優(yōu)化工作。

3.3 工區(qū)地形、地物條件

其一，通過現(xiàn)場調(diào)查，在被交叉道路成渝高速西側(cè)平行鋪設(shè)了最小間距約為70m 的輸油管道，根據(jù)輸油管道規(guī)范要求，與鐵路并行敷設(shè)時需保留一定間距[5]，因此輸油管線是制約互通立交布設(shè)的限制條件之一。其二，互通區(qū)地形呈現(xiàn)西高東低，成渝高速高、資樂高速低的特征，因此匝道拉坡縱面受控必定限制匝道上跨下穿關(guān)系，對匝道交叉型式有一定影響。其三，互通區(qū)房群密布，多為連片布局且存在學(xué)校等公共建筑，若較大規(guī)模連片拆遷對社會影響較大，也是互通選型的一大受控因素。其四，沿線土地類型多為耕地水田，經(jīng)濟作物種植較多，而“節(jié)約集約用地、嚴守耕地紅線”作為我國的一項根本國策，互通式立交作為占地規(guī)模較大的一種結(jié)構(gòu)物，節(jié)約集約用地也是互通選型的重要理論支撐。

4 互通方案比選

通過對互通選型要素的分析，在設(shè)計原則的指導(dǎo)下，該樞紐互通在非交叉點位共擬定了三套方案進行比選，另外，由于該樞紐互通東側(cè)已設(shè)計完成不在此次設(shè)計界面，以下不做方案比選論證，僅在西側(cè)與成渝高速交叉處做方案比選。

4.1 方案一（T 形跨越方案）

擬定的該方案為T 形立交方案，為三層立交結(jié)構(gòu)，圖1 為方案一互通平面布置圖。2 條左轉(zhuǎn)匝道采用半直連式，形成外交叉點分別上跨被交叉高速公路，且通過橋跨布置分別跨越2 條輸油管線預(yù)留規(guī)定凈距，技術(shù)指標均按60km/h 進行設(shè)計。兩條右轉(zhuǎn)匝道技術(shù)指標也按60km/h 進行設(shè)計分別與成渝高速相接。該方案充分考慮樞紐互通匝道轉(zhuǎn)向功能，在保證滿足輸油管線的限制條件下，適當(dāng)提高平面線形指標，有利于高速公路間的快捷轉(zhuǎn)換，但該方案也存在布局稍微松散，占地面積較大的缺點。

圖1 方案一平面布置圖

4.2 方案二（梨形繞避方案）

擬定的該方案為梨形立交方案，為2 層立交結(jié)構(gòu)，圖2 為方案二互通平面布置圖。為降低互通橋梁規(guī)模，充分利用地形條件將2 條左轉(zhuǎn)匝道迂回設(shè)計分別上跨被交叉高速，并預(yù)留與輸油管線的凈距，技術(shù)指標按50km/h 進行設(shè)計。由于結(jié)合預(yù)測交通量，遠景年各轉(zhuǎn)向交通量總體來看均不大，為減少土地占用，在滿足線形指標的條件下，設(shè)計將至內(nèi)江向的左轉(zhuǎn)匝道外置，成都向流出左轉(zhuǎn)匝道內(nèi)收，能有效減少土地占用，有利于土地資源集約節(jié)約利用。2 條右轉(zhuǎn)匝道均設(shè)置于左轉(zhuǎn)彎匝道內(nèi)側(cè)，技術(shù)指標按60km/h 進行設(shè)計。該方案在考慮與預(yù)測轉(zhuǎn)換交通相適應(yīng)、線形指標合理流暢的前提下，充分考慮了降低橋梁規(guī)模，控制投資造價，不過分追求高指標高標準，但該方案降低了立交層數(shù)卻也增加了土石方工程，難以達到土石平衡，也增加了廢方工程。

圖2 方案二平面布置圖

4.3 方案三（T 形繞避方案）

擬定的該方案為外交叉T 形立交方案，為三層立交結(jié)構(gòu)，圖3 為方案三互通平面布置圖。該方案充分利用地形地貌，2 條右轉(zhuǎn)匝道未設(shè)置橋梁，2 條左轉(zhuǎn)匝道均預(yù)留與輸油管線的凈距，在內(nèi)側(cè)設(shè)置橋梁避免因放坡影響輸油管線，技術(shù)指標分別按50km/h、60km/h 進行設(shè)計。

圖3 方案三平面布置圖

同時，考慮交通量大小把控技術(shù)指標收緊匝道布設(shè)，2 條右轉(zhuǎn)匝道最大程度地減小占地和房屋拆遷及工程投資，技術(shù)指標按60km/h 進行設(shè)計。該方案與預(yù)測轉(zhuǎn)換交通相適應(yīng)，考慮節(jié)約用地，壓縮三角區(qū)無效區(qū)域收緊互通匝道線形，適當(dāng)設(shè)置橋梁，控制工程規(guī)模的同時減小土石方大填大挖。

4.4 方案對比

上述三個方案在各項限制條件下均做出了方案設(shè)計，其方案量化對比見表1。針對輸油管線，方案一采用橋梁跨越，經(jīng)征求權(quán)屬單位意見后認為建設(shè)期存在安全隱患不予同意，因此不再進行繼續(xù)論證，而方案二與方案三均進行了繞避。針對交通量匹配、地形適宜性、房群占用情況來看，方案二與方案三處理相當(dāng)。從工程投資的角度來看，方案三較方案二多1000余萬元，方案三橋梁規(guī)模大于方案二，但從互通總造價著眼，兩個方案投資相差并不大，且方案三匝道指標明顯高于方案二，能提供的交通轉(zhuǎn)換能力更高。從占用土地面積來看，方案三用地規(guī)模最小，在節(jié)約土地方面更有優(yōu)勢。經(jīng)綜合比較，在造價相差不大的情況下，方案三的每個方面均優(yōu)于方案二，且方案三更符合設(shè)計原則，因此擬將方案三作為推薦方案。

表1 方案對比表

5 結(jié)語

本文確立了樞紐互通式立交布設(shè)的設(shè)計原則，并通過剖析客觀限制條件，梳理了該互通的設(shè)計要點，最終舉例三個互通立交方案進行比選，分別從對設(shè)計原則的符合性、限制條件的適應(yīng)性、綜合效益最大化等方面確定了最終的推薦方案，該方案在施工圖設(shè)計中進行了細化設(shè)計，現(xiàn)已開展施工。