复杂路况下多路互通式立交布设方法

郭 强，王 瑜

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710068)

0 引言

近年来随着山区高速公路的大规模建设，新建公路与原有高速逐渐形成网络，新建立交与现有立交经常会由于间距较近，形成复合式多路互通式立交。另外，早期修建的山区高速由于建设经费受限，路线指标均相对较低，且受立交与隧道间距、城市规划区等因素的影响，新建立交布设受限较为严重。本文通过分析甘肃省兰州市G309线金崖至河口段高速公路西果园枢纽互通式立交的设计过程，提出复杂路况下多路立交布设的方法和思路，供工程设计人员参考。

1 工程概况

G309线金崖至河口(张家台)段属于G309线改线段，亦为甘肃省兰州市“321”公路网规划中绕城环线的南二环(见图1)。项目的实施对提高本段公路的通行能力和服务水平、完善和优化该地区骨架公路网布局结构、打破交通运输“瓶颈”、促进区域经济实现突破性发展都具有重要的战略意义。

图1 G309金崖至河口(张家台)段项目地理位置图

西果园枢纽立交位于西果园镇柴家河村，为本项目与既有兰临高速公路、在建南绕城高速公路及G212线交通转换的枢纽立交。本互通既可以为兰州市增加一处通行效率高的出入口，有效增强城市对外交通的迂回性和协调性，又能减轻兰州市南出口已有路网的压力。

工可预测2041年临洮至金崖、河口、西果园方向交通量为16 325 pcu/d，河口至临洮、兰州方向交通量为18 885 pcu/d，兰州至金崖、河口、西果园方向交通量为7 034 pcu/d，其余方向交通量均相对较小，主交通量为河口至临洮方向。

被交路为兰临高速，设计速度80 km/h，路基宽度24.5 m；南绕城高速，设计速度80 km/h，路基宽度24.5 m，为在建高速；G212，设计速度60 km/h，路基宽度12 m。

2 方案布设

2.1 立交布设影响因素

该互通布设条件较为复杂，立交布设限制因素较多，立交布设条件极为不利，不利因素主要有(见图2)：

2.1.1 立交间距较小

互通布设位置北侧有南绕城高速与兰临高速的双喇叭枢纽互通式立交，西果园枢纽互通式立交与南绕城枢纽互通式立交形成了七路复合式立交，立交的布设需考虑南绕城方向的交通流的影响。

2.1.2 兰临高速纵面较大

被交路兰临高速纵坡较大，互通区兰临高速纵坡为(2.9%/300 m+5.5%/450 m+2.8%/400 m+4.2%/610 m)的纵坡组合，且该段位于兰临高速连续长大下坡底部，车速较快，兰临高速在此段落附近连续设置了3处避险车道，且该处为兰临高速事故黑点，在此处设计互通式立交，交通安全隐患较大。

2.1.3 出口识别较为困难

该处西果园互通、南绕城互通共同将南绕城高速、兰临高速、G309公路、G212共6个方向的交通流联通，立交极其复杂，车辆在连续下坡路段识别这些出口是较为困难的，极易发生交通事故。

2.1.4 枢纽被交路与服务被交路高差较大

交叉位置兰临高速与G212高差达45 m，立交连接线展线较为困难。

2.1.5 天然气管道、高压输电线干扰较大

立交区布设有兰定天然气管道和2条±330 kV高压线，对立交的布设造成较大干扰。

2.1.6 规划区干扰

立交区与兰州市七里河区西果园镇用地规划有干扰，部分立交用地侵入了西果园镇仓储物流园区的用地范围。

2.1.7 立交与隧道间距近

立交区前后均为隧道，受立交出入口与隧道间距要求的影响，立交布设位置受限。

图2 立交布设位置现状示意图

2.2 立交布设原则

多路互通式立交交通组织一般较为复杂，因此，在立交布设时，应以安全为首要原则，其次，应结合具体地形、地物、被交路条件和交通量条件等，在满足交通转换功能的前提下，采用三路和四路完全互通式立交相组合的形式，灵活布设匝道，合理规划立交出入口，减少跨线构造物，降低工程规模及占地面积。

该立交布设限制因素较多，尤其是被交路兰临高速纵坡过大、交通转换方向过多导致出入口识别较为困难。因此，在满足立交使用功能的前提下，保证立交的行车安全性，是该立交布设的重点。设计阶段布设了两个方案进行比选。

2.3 立交方案一

方案一将连接G212的服务功能和连接兰临高速的枢纽功能置于一处，布设了变异苜蓿叶+变异单喇叭的立交方案。该立交将G309临洮至河口、金崖、西果园方向的匝道与南绕城临洮至河口、金崖方向的出口匝道合并布设，解决了下坡方向连续两个出入口间距过近的问题；同时，将该出口置于兰临高速2.9%的缓坡段，以满足立交主线纵坡要求。该方案共需新增14条匝道，与南绕城现有的8条匝道，组成了7路互通式立体交叉(见图3)。

图3 方案一立交平面示意图

方案一立交每个出入口均有3～6个方向需选择的问题，尤其是在连续长大下坡路段临洮至兰州方向，立交出口存在6个方向需选择，驾驶者面临的选择过于复杂，出口不易辨别，驾驶员容易在出口前急刹车选择出口，导致追尾事故的发生。因此，在主线纵坡如此之大的路段设置复杂互通是不合适的，西果园互通的布设应以安全为首要原则，要尽量简化互通的布设。故考虑将G309和兰临高速的枢纽转换功能与服务功能拆分开，分别设置枢纽型互通和服务型互通，简化互通的布设，提高互通的安全性，因此布设了方案二。

2.4 立交方案二

方案二采用变异双喇叭+单喇叭的枢纽立交型式，将枢纽型互通与服务型互通相分离，能简化枢纽互通出入口，减少立交出入口数量，大大提高立交区交通安全性。同时，由于将服务型互通置于兰临高速主线收费站北侧(主线收费站距兰州市区约5 km)，该方案还省去了立交匝道收费站及管理场区，降低了运营成本。但是该方案也具有缺点，服务互通距枢纽互通位置3.8 km，西果园镇车辆上下高速需增加绕行约7.6 km，对西果园镇车辆出行造成一定的不便，增加了车辆运营里程及运营成本(见图4)。

针对方案二的枢纽互通部分，因地方规划区的限制，布设了两个方案进行比选。

(1)枢纽立交方案一

该方案主线下穿兰临高速，在G309侧布设了B型单喇叭互通，采用匝道上跨主线方案，兰临侧布设了变异互通，采用匝道下穿兰临高速方案，因该互通主流方案为河口至临洮方向，故该方向采用了半定向匝道，设置了双车道出入口的双车道匝道。另外，为了提高兰临高速下坡方向出口的纵面指标，减少出口数量及识别难度，将G309兰临侧出口匝道与南绕城出口匝道合并，提高安全性。但该互通因河口至临洮方向平面指标较高，导致兰临侧互通布设较为松散(见图5)。

图5 枢纽立交方案一平面设计图

该方案的优点是河口至临洮方向的立交出口距隧道间距较远，满足相关规范要求。缺点是由于该方案中部分匝道占用西果园镇仓储物流用地过多，且立交占地规模过大，对土地分割较为严重，挖方规模过大，导致当地政府不同意该方案。

(2)枢纽立交方案二

在方案一的基础上，对该枢纽互通进一步优化。调整了G309主线纵断面，使G309主线上跨兰临高速，降低挖方工程量；将G309侧互通调整为A型单喇叭，匝道下穿主线，同时使匝道靠近兰临高速布设，减少对仓储物流用地的占用及对土地的分割，使整个枢纽互通布置更为紧凑。该方案的缺点是减少了河口至临洮方向立交出口与隧道的间距(见图6)。

图6 枢纽立交方案二平面设计图

经对立交功能、工程规模、出入口识别条件、平纵面指标等方面综合分析，并参考地方政府的意见，设计阶段推荐采用了方案二。

3 结语

考虑到七路及七路以上立交交通组织过于复杂，工程规模巨大，在设计时应尽量避免七路及七路以上立交。当因路网规划受限，必须设置七路立交，尤其在地形、地物等条件较为复杂时，应首先要考虑简化立交形式，化繁为简，将复杂互通拆分为功能单一的数个三路和四路互通[1]，避免将多路交通转化功能置于一点，简化交通流的转换过程，便于出入口识别；有条件时，拉开互通间的距离，单独布设，或通过辅助车道、集散车道相接；其次，山区多路互通布设时应满足隧道与出入口间距、交织段长度、主线或匝道连续出入口间距等相关要求，以保障立交运营安全；再次，考虑结合地形，减少对土地的分割、占用及对既有构造物的影响。