商庄枢纽互通改扩建方案研究

刘立权 罗士彬 范 伟

(1.河北省高速公路荣乌管理处 保定 072550; 2.中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉 430056)

随着我国社会经济的高速发展，新建高速公路里程不断增长，高速公路网已基本形成，早期建成的部分高速公路因交通量增长迅猛而急需改扩建。互通式立体交叉为高速公路建设工程中的关键节点，特别是作为高速公路之间交通量转换用的枢纽互通，其改扩建方案受多种因素制约。如何在通行能力、环境影响、安全与经济等方面达到最优，是枢纽互通改扩建方案研究的关键所在。

1 项目概况

1.1 互通立交现状

荣成～乌海高速公路(G18)，由东至西横贯山东、河北、天津、山西、内蒙古，是我国北部地区东西向主通道，是西北部地区通往环渤海湾地区的出海通道之一。荣成～乌海高速公路河北徐水至涞源(冀晋界)段位于河北省保定市西北部，是河北省高速公路网中横三、纵五的一部分，也是保定地区的重要运输通道。

商庄枢纽互通作为荣乌高速公路河北徐水至涞源(冀晋界)段高速公路路线起点，及荣乌高速公路与京港澳高速转换的重要节点，对促进2条高速公路之间交通量的转换，带动沿线区域经济发展等有着十分重要的作用[1]。

荣乌高速公路徐水至涞源段的起点与已建成通车的保津高速公路相接，商庄互通是荣乌高速公路徐水至涞源段起点的互通立交，连接保津高速公路和京港澳高速公路。二者位置示意见图1。

图1 商庄互通现状图

随着荣乌高速的开工建设，现有商庄单喇叭形互通已不能满足各高速公路之间交通相互转换的需要，同时京港澳高速公路即将由双向4车道扩建为双向8车道，考虑原有互通的利用，须对商庄互通进行原位改扩建。

1.2 交通量分布情况

交通量分布状况如图2所示，该互通预测转向交通量为46 531 pcu/d，其中主线往北京方向 13 497 pcu/d，占29.0%，主线往珠海方向33 034 pcu/d，占71.0%；京港澳高速往天津方向29 846 pcu/d，占64.14%，京港澳高速往涞源方向为16 685 pcu/d，占35.86%。

图2 商庄枢纽互通2032年转向交通量(单位：pcu/d)

2 商庄枢纽互通式立交方案

2.1 设计原则

商庄互通设计主要考虑以下方面的因素：形式美观，运行顺畅，交通组织明确；考虑原互通利用，降低工程造价；减小施工期对京港澳高速公路及原商庄互通的影响，同时考虑京港澳高速公路改扩建的需要[2-3]。因此，设计拟采用以下3个方案进行比选。

2.2 互通改扩建方案

1) 方案一。同侧内环变异苜蓿叶方案，互通内匝道与京港澳现状4车道进行顺接，京港澳高速预留8车道设计。

方案一为变异苜蓿叶方案(见图3)，两交叉高速公路主线设计车速均为120 km/h，荣乌高速公路为双向4车道高速公路。原商庄互通全部拆除，京珠高速公路互通区范围内按8车道加宽预留。在主转向交通流方向(天津至珠海方向)设置半直连式匝道，设计车速80 km/h，路基宽度采用单向双车道，宽12.0 m。次转向交通流向(涞源至珠海方向)设置半直连式匝道，设计车速60 km/h，路基宽度按单出双行路基宽10.5 m设计。其余2个方向设置环形匝道，设计车速40 km/h，横断面类型为单向单车道，路基宽度为10.5 m。考虑到主线直行交通量较大，为减少主线出入口数量及转向交通量对主线直行车流的影响，采用集散车道将内环匝道与主线分离，横断面类型为单向单车道，路基宽度为10.5 m[4]。

图3 商庄互通方案一

2) 方案二。三环变异苜蓿叶方案(见图4)，互通内匝道与京港澳现状4车道进行顺接，京港澳高速预留8车道设计。

方案二结合天津至珠海为主交通流方向，采用变异苜蓿叶方案，主流向左转采用半直连式匝道，其余3个匝道左转采用环形匝道，主线上跨。原商庄互通部分利用(珠海至天津右转匝道)，京珠高速公路按照双向8车道拓宽预留设计。在主交通流方向(天津至珠海方向)设置半直连式匝道，设计车速80 km/h，路基宽度采用12.0 m。环形匝道采用40 km/h，路基宽度为10.5 m单向单车道。右转匝道采用60 km/h的设计车速，横断面类型为单向双车道，路基宽度为10.5 m。

图4 商庄互通方案二

3) 方案三。1个内环加3个半定向匝道方案(见图5)，互通内匝道与京港澳现状4车道进行顺接，京港澳高速预留8车道设计。

图5 商庄互通方案三

商庄互通方案三为1个内环加3个半直连式匝道方案，原商庄互通全部拆除，京珠高速公路互通区范围内按8车道加宽预留。在主交通流方向(天津至珠海方向)设置半直连式匝道，设计车速80 km/h，路基宽度采用单向双车道匝道，路基宽12.0 m。珠海至涞源方向、涞源至北京方向设置半直连式匝道，设计车速60 km/h，路基宽度按单出双行路基宽10.5m设计。天津至北京方向设置环形匝道，设计车速40 km/h，横断面类型为单向单车道，路基宽度为单向单车道10.5 m。

3 方案比选

各种方案的优缺点及工程量比较见表1、表2。

表1 各方案优缺点

表2 各方案主要工程数量

对表1、表2进行分析后可知：

1) 商庄互通方案一。能很好地满足采用同侧两内环匝道变异苜蓿叶方案，主线上跨，主交通流珠海至天津方向、珠海至涞源方向平、纵面线形指标较高，交通运行顺畅。通过设置集散车道，将交织区转移至匝道上，交通组织单一明确，相对比较方案，主线出入口的数量为4个(少于方案二7个)，且主线上无交织区，有效地减小了转向车辆对主线直行车辆的影响。对于被交路京港澳高速公路近期将扩建为双向8车道，匝道顺接原4车道远期预留8车道，相对比较方案而言，方案一与京港澳高速公路进出口数量为6个(少于方案二7个)，有效地减小匝道衔接不确定因素及对京港澳高速公路直行车流的影响。

2) 商庄互通方案二。采用三环变异苜蓿叶方案，主线上跨，主交通流向珠海至天津方向左转采用半定向匝道，其余方向左转采用内环匝道。该方案桥梁及用地规模较小，工程造价较低，施工组织较方案一简单，原互通珠海至天津方向右转匝道可以利用。但荣乌高速与京港澳高速上各存在一交织段，相对于方案一出入口数量较多，交通转换对主线及被交路直行车辆均存在影响，交通组织相对较差。且两相邻环圈匝道预留8车道设计，设计较为困难。

3) 商庄互通方案三。本方案涞源至北京方向左转匝道较推荐方案指标高，车辆运行顺畅。互通内部无交织段，车辆转向、交通组织明确。但是存在以下缺点：由于匝道相互穿越，互通整体桥梁规模有所增加。涞源至北京方向将内环改为半直连式匝道，绕行距离增加；互通交通量匹配较差，对涞源至北京方向(较小交通流方向)，采用半直连式匝道，相对浪费；F匝道位于互通内部，且需要上跨京港澳后穿越荣乌高速，纵断面指标较低。

综上所述，商庄枢纽互通推荐采用方案一变异苜蓿叶方案。

4 推荐方案施工交通组织设计

考虑到商庄枢纽的改建不能中断保津高速与京港澳高速的交通运行及转换，以下共分4步对其改建施工方案进行组织[5-6]。

步骤1。建成部分主线桥梁及路基，建成天津至北京方向、北京至涞源方向及珠海至天津方向的右转匝道，部分建成涞源至珠海方向右转匝道。将原商庄互通天津至北京方向和珠海至天津方向的右转匝道拆除，见图6a)。

步骤2。在步骤1的基础上，建成主线跨线桥梁，建成天津至珠海左转方向半定向匝道桥及部分路基工程，建成部分集散车道，修建临时匝道，见图6b)。

步骤3。在步骤2的基础上建成北京至天津方向左转环圈匝道，连通涞源至珠海方向右转匝道。拆除天津至珠海方向左转半定向匝道，北京至天津方向左转环圈匝道，临时匝道，见图6c)。

步骤4。建成涞源至北京方向左转环圈匝道，完成珠海至涞源方向左转半定向匝道桥梁及路基工程,完善集散车道设计。商庄枢纽建设完成，见图6d)。

图6 推荐方案施工交通组织设计图

5 结语

商庄枢纽互通是一个比较典型的将单喇叭互通改建成为十字交叉枢纽互通的例子，互通改建方案受地形地貌、社会、经济等诸多外部因素影响，同时方案的比选需要对正在运营的京港澳高速现状、原单喇叭互通如何合理利用、施工期间交通组织及保通方案等各方面因素进行考虑。本文通过3个枢纽互通方案的比选，提出本互通立交的推荐方案，以供工程技术人员进行综合参考。