穿越城区段高速公路互通立交型式的选择

何俊裕

(东莞市路桥投资建设有限公司，广东 东莞 523000)

0 引言

互通式立体交叉是一种重要的线路交叉类型，也是构成高速公路网的重要部分，对高速公路与其他交通干道具有连接作用[1]。当高速公路穿越城区时，立体交叉设置合理与否将影响城市路网效益的发挥。随着高速公路建设及交通运输量的快速增长，存在着许多立体交叉节点定位不明确，规划不合理，功能不完善等现象，造成由于交通流不能流畅转换而引起的交通拥堵等现象[2-4]。因此，如何优化互通式立体交叉，将高速公路网与城市路网有机的结合，有效的集散交通流，缓解城市路网交通压力显得尤为重要[5-6]。

本文通过对互通式立体交叉选择原理进行研究，并以莞番高速中的常平西互通为例，寻求解决穿越城区段高速公路互通式立体交叉型式的选择问题。

1 互通式立体交叉选择原理

莞番高速公路是《广东省高速公路网规划(2013-2030)》中的加密联络横线，经对工程可行性研究报告认真分析，结合该地区沿线城镇布局、路网结构、节点交通转换量及地形条件，在充分调查研究与本项目交叉或搭接的公路、城市道路的现状、规划、实施情况的基础上，根据交通量预测、相交道路等级、性质和路网结构的平衡，对沿线互通式立交进行总体布设，选择合理的立交设置位置，以有利于集散和吸引区域交通，提高公路的整体营运效益，满足高速公路网交通的转换需要，同时也满足沿线地方车辆出入，带动地方经济的发展。

莞番高速公路互通式立体交叉作为东莞路网与高速路网的关键节点，在一定程度上影响城市结构空间布局，应实际情况合理的选择位置及型式。

1.1 常见立体交叉型式

1.1.1 喇叭型立体交叉

喇叭型立体交叉是一种三岔互通式立体交叉，左转弯匝道采用半直连式和环形，如图1所示。由于喇叭型立体交叉一般只需要修建一个构造物，经济实惠，且使得高速公路干线车辆出入顺畅，因此广泛应用于高速公路路网与其他路网相交[7-9]。

图1 喇叭型立体交叉

1.1.2 T型立体交叉

T型立体交叉一般适用于干线交通量明显与左转弯交通量差别较明显时的情况，如图2所示，T型立体交叉的主线保车道的连续性，出入口匝道采用半直连式[7]。

图2 T型立体交叉

1.1.3 Y型立体交叉

当高速路网与相交的城镇路网交通量相当时可采用Y型立体交叉，其结构如图3所示。Y型互通式立体交叉的左转弯匝道均为左出左进直连式的三岔互通式立体交叉，匝道间的地位相当，是高速公路的延续路段，能使路段间的车辆运行速度保持连续性[7]。

图3 Y型立体交叉

1.1.4 菱型立体交叉

菱形互通式立体交叉具有造价低、型式简单和布局紧凑等特点，如图4所示。通常使用在不收费的高速干道与城市干道相互交叉地方，由于占地较小，运行路程较短，因此使用菱形互通式立交可以解决用地问题。

图4 菱形互通式立体交叉

1.2 互通立交型式选择原则

互通立交型式设置是为了适应现代化城市发展，提高交通运输效率。选互通型式应根据公路交叉口的通行能力、交通流和行车安全等进行选择。根据东莞市路网特点及相关地理现在，可以根据以下原则选择交叉型式[3-5]：

(1)在选择互通立交的型式时，应首先了解清楚东莞市相交道路的使用性质和长期规划情况，在确保行车安全和保证车流连续的情况下进行选择。

(2)需要全面考虑选择型式。既要满足近期交通需求，又要注意将来需要扩建或改建时留出足够的可能。

(3)要根据实际情况选择类型，设计时要注意建成后方便施工养护，施工时为能降低成本和提高质量，尽量采用新技术和新工艺。

(4)要全面了解当地情况，在满足要求的情况下合理利用东莞地形优势，与周围环境协调，符合城市形象。

(5)选型和布设匝道时需要分清主次关系，在满足高速公路要求的基础上，在合理布设次要道路。一般情况下，不能变动或少变动高速公路，将次要道路的标准降低，使得高速公路交通保持顺畅，配合路线的总体布局。

(6)选型与定位相结合。一般情况下需要先地位，使得地表建筑和环境与互通式立体交叉相协调。

2 莞番高速公路常平西互通立体交叉设计

2.1 常平西互通式立体交叉简介

莞番高速公路是东莞市中部东西方向的重要交通干线，连接广深沿江高速公路、广深高速公路、莞深高速公路等，是广东省高速路网中的重要一环。莞番高速公路的修建方便东莞市各镇区之间的交流，对促进各镇区的经济发展具有重要意义。莞番高速公路的地理位置如图5所示。

图5 莞番高速公路地理位置

常平西互通式立体交叉位于东莞市常平镇的苏坑村附近，莞番高速公路与东莞市常平镇进行交通转换的服务型互通立交。线位位置地势平坦，互通布设地形条件相对较好。其位置如图6所示。

图6 常平西互通式立体交叉

2.2 位置及型式选择原则及标准

根据莞番高速公路的相关设计原则及规划方案，对已经建成的公路尽量减少影响，并充分利用常平的地形、地质等条件，互通式立体交叉的位置确定应遵循如下原则：

(1)明确相交道路的性质，根据相交道路的等级及功能选择相适应的互通式立交；

(2)施工前应查明地形和地质掉件，布设互通式立体交叉时，需要充分考虑施工地的地质及地形条件能够满足施工要求。通常施工地需要选择地质条件良好、地势开阔并且可使布设互通式立交的相关要求得到满足的位置。

互通式立交型式选定所遵循的主要原则：

(1)应能满足预测的交通量；

(2)应根据被交的公路等级进行选择；

(3)应考虑交叉处的相关地质条件，在合理布局的条件下尽量降低工程造价。

根据《公路立体交叉设计细则》、《公路路线设计规范》和《新理念公路设计指南》等有关规范要求，结合本项目的实际情况，在对被交道路等级、地形地质条件、交通量分布以及公路收费等诸多因素进行充分后，尽量选择满足行车安全以及经济合理的布设方案，保证布局满足紧凑、流畅、简捷，并能够使主交通流通过以及转弯交通分合流快速的要求得到良好满足；针对具有特殊地形条件并且交通量相对较小的互通，则需要重视其连通功能，不对平纵线形指标进行刻意追求，保证其能够与城镇规划以及地形变化相适应。

2.3 城区相交道路情况及交通量预测

2.3.1 环常西路

环常西路为主道双向八车道、辅道四车道的城市主干道，设计速度为60km/h，辅道设计速度40km/h，路基宽度最宽地段为102m，路基横断面示意图如图7所示。

图7 环常西路路基横断面

2.3.2 松山湖大道延长线

松山湖大道延长线东接环常西路，与桥梓路、环常西路形成平面交叉，全长1 176.595m，红线宽度为25/40m，按照城市主干道的标准已经进行施工图设计，设计速度60km/h。松山湖大道延长线横断面如图8所示。

图8 松山湖大道延长线标准横断面

根据近几年的交通情况，进一步对项目区域路网进行交通分析和研究，预测公路区间交通量分布如图9所示。

图9 常平西互通立交交通量预测

根据交通量预测，主要交通流向为番禺往返黄江镇方向，其转换交通量为729pcu/h，番禺往返常平镇方向为595pcu/h，惠州往返黄江镇方向为446pcu/h，惠州往返常平镇方向为365pcu/h。

2.4 方案比选

2.4.1 方案一：变异菱形

变异菱形选择在松山湖大道延长线上，将松山湖大道延长线纳入立交范围，设置四条菱形匝道与之相交，如图10所示，间接实现与环常西路的交通转换。

图10 常平西互通式立交方案一

方案一主线设计长度为1 999m；匝道长度3 034.59m，匝道最小平曲线半径150m，最大纵坡3.889%。互通区设置主线桥2座长1 477m，匝道桥2座长506m，立交区挖方184 510.368m3，填方146 974.1574m3，互通占地252.718亩。

2.4.2 方案二：单喇叭形

方案二选择与松山湖大道延长线相交，采用单喇叭形，如图11所示，主线设计长度为2 105.873m；匝道长度2 370.816m，匝道最小平曲线半径60m，最大纵坡3.839%。互通区设置主线桥2座长1 432m；立交区挖方276 437m3，填方61 254m3，互通占地267.747亩。

图11 常平西互通式立交方案二

2.4.3 方案比选

通过对比方案一的变异菱形方案和方案二的单喇叭方案，如表1所示，可以看出，变异菱形方案收费站布置零星，不集中，但总体用地面积较小，与地方规划协调性较好；方案二采用单喇叭方案，收费集中，但占地面积较大，对地方规划干扰大。综合考虑路网规划、服务功能、地方意见等因素，特别是在城镇建成区，将占地规模小，与地方规划干扰小的方案一作为推荐方案。

项目建成后的实际应用结果表明，采用方案一变异菱形方案是比较合适的。菱形互通式立交占地面积小，布局紧凑，造价较低，其结构特点使其可以确保主干道上的车辆通行率较高，标准化的单一进出口使得高速公路 的管理和指示标志较少，非常适合在主干道与次要 道路相互交叉并且左转交通流量不太大的区域使用，大大提升了高速通行能力。

表1 常平西互通式立交方案比较

3 结语

本文通过对互通式立体交叉的位置与型式的分析，并根据莞番高速常平镇路网结构特点、城镇布局型式及地形条件，简要说明了穿越城区段高速公路互通式立体交叉型式的选择原理。并从常平地理位置及路网情况入手，提出两种互通式立体交叉型式，通过对比，最终采取菱形方案。通过实例，得出以下结论：

(1)分析对比喇叭型和菱型互通式立体交叉，可知菱型结构占地面积小、结构型式简单以及布置紧凑等显著特点，此种方案可实现节约用地，并且还能够使主线直行车流快速畅通要求得到满足，同时辅以采用合理的交通组织管理，会使得通行能力提高。

(2)菱型互通式立交的主要优点是使得高速公路上直行方向的车辆畅通无阻，主线下穿时的匝道纵坡能够有利于使车辆驶出高速公路时的速度相应减慢，而驶入高速公路的车辆能够相应加速，因此保障交通流的顺畅。

(3)菱型互通式立交的主要缺点是：当被交公路上平面交叉较多时会使得交通组织和管理存在一定困难，会对被交公路的直行方向车流产生较大的干扰，同时也会对直行方向的交通效率以及安全性造成影响；并且当被交公路在上层时，可能存在行车视认性、行车等待等问题。

在实际工程中，首先应当对与项目交叉或搭接的公路、城市道路的现状、规划等情况进行充分调查研究，并根据相交道路等级、性质、交通量预测以及路网结构的平衡等情况，总体布设沿线互通式立交，选择适宜位置设置立交，便于集散和吸引区域交通，使公路的整体营运效益以及高速公路交通转换需要均得到相应提高，同时也满足沿线地方车辆出入，带动地方经济的发展。