太原东环高速公路牛驼寨互通立交方案研究

游晓英

（山西省交通科学研究院，山西 太原030006）

近年来，随着山西省整体经济的迅速发展，太原市城市化战略的不断实施及社会经济的发展步伐加快，太原绕城高速公路上交通量增长迅速，根据调查，作为太原市主城区交通量出行高速公路的主要出入口，近年来太原绕城高速东环段上丈子头互通、杨家峪互通、松庄互通和长风互通交通量呈现出逐年稳步增长的态势，导致各互通的服务水平及等级不断下降，已经不能满足现阶段乘客的出行需求。

图1 项目地理位置图

拟建太原东环高速公路牛驼寨互通立交地处太原市东环高速公路杨家峪互通立交和丈子头互通立交中间，牛驼寨烈士陵园西侧，该互通的修建将对实现太原市北中环、太行路（东中环）与太原市东环高速公路交通流的快速转换，缓解太原东环高速公路上其他互通出入口的交通压力，对进一步完善太原市周边路网具有重要意义。

1 工程自然条件

1.1 地形地貌

拟建牛驼寨互通立交位于太原市杏花岭区，地处太原盆地的东北端，项目区域内海拔最高942.2 m，最低842.7 m。东部丘陵较多，属太行山支脉系舟山延续，山势缓和，基本属于黄土丘陵，山坡和山间谷地被黄土层覆盖，构成黄土沟谷、洪积盆地、冲积扇等多种地貌特征。

太原盆地为一典型的新生代断陷盆地，东有太谷大断裂，西有交城大断层，均属北东走向的高角度正断层，它控制着盆地的形成与发展，地貌属于较为标准的山间黄土台丘地貌。

1.2 水文

勘测区位于东山山前地带，海拔比市内高出约100 m，地势由东向西倾斜，地下水埋藏较深，地表下100 m以上地下水非常贫乏。仅在第四系松散堆积物中，受中下更新统或第三系黏性土隔水层的阻隔，局部残留有微弱的壤中孔隙水或潜水。基岩裂隙水埋置深度在200 m以下，对工程无影响。常因地表水疏通不好，排水不畅，坑凹积水等原因，引起黄土湿陷，造成工程病害，应引起足够重视。

1.3 气候

太原市属温暖带半干旱大陆性气候，平均海拔780 m，年平均气压92.7 kPa，年平均气温9.5℃，汛期一般集中在7—9月份，降水量占全年的70%～80%。风向季节变换，下半年以北风和西风最多，上半年以偏南风最多，主导风向为南风。

1.4 其他控制因素

太原东环高速公路在杨家峪互通立交至丈子头互通立交路段沿山脊布线，两侧多为山体，而北中环、太行路（东中环）位于山麓，两者高程较大，互通布设开挖较大，纵坡较大。

牛驼寨互通立交起点接市政道路北中环、太行路（东中环），即互通立交A匝道设收费站后接北中环与太行路立交位置相接。

图2 北中环—太行路立交方案图

2 技术标准

2.1 设计速度

太原东环高速公路在丈子头互通立交至杨家峪互通立交段的设计速度为80 km/h，根据本项目的性质、沿线地形、服务群体以及东环高速公路的设计速度及线形指标，确定了牛驼寨互通立交匝道设计速度均采用40 km/h的标准。

2.2 转向交通量

通过分析太原市牛驼寨互通辐射范围、周边对外出行的高速公路路网结构，并结合太原市东环高速公路丈子头互通、杨家峪互通、松庄互通和长风互通立交自通车年以来的出入口交通量，采用直接法进行交通量预测，在2034年牛驼寨互通立交转向交通量。

表1 2034年牛驼寨互通交通量预测结果pcu/d

2.3 收费站规模

根据目前太原东环高速公路交通状况及交通量预测结果，结合市政交通流特点以及太原东环高速公路长风收费站、松庄收费站、杨家峪收费站、丈子头收费站4座收费站的建设规模，拟建的牛驼寨互通立交收费站采用4进6出的建设规模。

图3 交通量分布图

3 牛驼寨互通方案布设

根据太原市北中环、太行路与牛驼寨（北中环）互通接线方案，同时考虑到牛驼寨互通立交对东环高速公路西侧城区规划区的土地占用情况、收费站布设条件及互通匝道纵坡等多个因素，共布设3个互通立交方案。

3.1 方案一

3.1.1 方案设计

本方案在北中环—太行路立交以北约400 m处设置匝道与东环高速相接，拟采用A型单喇叭互通（匝道下穿）。互通范围内主线最小圆曲线半径1 000 m，最大纵坡3.078%。匝道最小圆曲线半径60 m（D匝道），最大纵坡3.988%。该方案设计起点距离丈子头互通终点1.7 km，设计终点距杨家峪互通起点1.2 km。

图4 牛驼寨互通方案一

3.1.2 方案特点

3.1.2.1 方案一优点

a）互通直接与市政道路北中环—太行路立交匝道相接，立交形式简单、紧凑，绕行距离短，方便快捷。

b）互通形式采用A型单喇叭，主线左转车辆行车较为顺适，且远期东山高速公路成为城市快速路之后，使市区南北交通流快速转换。

c）该方案总体占地较少，工程量较小，工程造价较低。

3.1.2.2 主要缺点

a）受空间所限，入口处收费站距分流点距离127 m，出口处收费站距分流点距离127 m，D匝道合流点距收费站124 m，均满足规范最小要求75 m，但车流量大时容易造成拥堵，且驶离收费站后判断行驶方向的时间较短，容易误行，设计中须通过加强交通安全设施以改善交通组织状况。

b）右转C、D两匝道由于受到克服高差及控制分合流点距收费站距离的限制，线形较差，平纵指标较低，该项不利因素与缺点a）有叠加的不利因素。

c）D匝道由于展线需要，进入东环高速北涧河特大桥，需加宽拼接5孔180 m桥梁，需要克服新旧桥间沉降不均匀等不利因素。

3.2 方案二

3.2.1 方案设计

鉴于方案一收费站距匝道分合流点较近，个别匝道指标较低，提出绕行增长距离的方案二，即A匝道自市政预留接点向北行至涧河特大桥，下穿大桥后向南布设匝道，采用B型单喇叭互通（匝道下穿）与东环高速相接。互通范围内主线最小圆曲线半径1 000 m，最大纵坡3.078%。匝道最小圆曲线半径57.25 m，最大纵坡3.971%。该方案设计起点距离丈子头互通终点2.0 km，设计终点距杨家峪互通起点1.3 km。

图5 牛驼寨互通方案二

3.2.2 方案特点

3.2.2.1 方案二优点

a）该方案拓展了布设空间，收费站距匝道分合流点距离较远，不易拥堵，判断行驶方向的时间较充足，不易误行，对交通安全有利。

b）立交线形较顺畅，匝道布设未进入原有高速桥梁范围，对东环高速影响较小。

3.2.2.2 主要缺点

a）A匝道较长，上下高速绕行较远，车辆上下高速需绕行约1.2 km。

b）B型单喇叭型式、环形匝道半径较小，不利于北来车辆右转行车。

c）占地多，造价较高。

3.3 方案三

3.3.1 方案设计

方案三以方案一为基础，采用B型单喇叭互通（匝道下穿）进行比较。互通范围内主线最小圆曲线半径1 000 m，最大纵坡3.078%。匝道最小圆曲线半径60 m，最大纵坡3.978%。该方案设计起点距离丈子头互通终点1.7 km，设计终点距杨家峪互通起点1.2 km。

图6 牛驼寨互通方案三

3.3.2 方案特点

方案三与方案一优缺点基本一致，区别在于方案三采用的是B型单喇叭，改善了B匝道纵坡条件，但其B型单喇叭型式不利于主线南来车辆右转行车，且匝道进入东环高速桥梁范围更长。

3.4 互通方案比选

方案一、方案二和方案三比选结果见表2。

综上所述，方案一与方案三相比，方案一A型单喇叭有利于主线行车优于方案三B型单喇叭；而方案一与方案二比较，方案一能使北中环及太行路车辆快速便捷上下高速，不绕行，行车明确简单，工程规模较低，且与城市规划相适应，收费站与匝道分合流点虽较近，车流量大时易拥堵、易误行，但可通过加强交通安全设施等措施使交通组织状况得以改善；而方案二虽有效解决了易堵易误行的问题，但绕行较远、造价较高且为B型单喇叭型式对主线行车不利。因此，推荐方案一A型单喇叭方案为推荐方案。

表2 牛驼寨互通立交方案工程量比较表

4 结语

太原市牛驼寨互通结合交通量分析，在充分研究地形地物的基础上，通过合理布置多个互通方案进行比选研究，因地制宜，灵活设计，同时尽量减少对现有东环高速公路的影响，降低了工程造价，提高了互通服务水平及运营安全性，以获取最大的社会经济效益[1]。