枢纽互通选型及方案设计研究

韩善剑，孙平宽

（1.海南省交通规划勘察设计研究院，海南 海口 570206；2.中国公路工程咨询集团有限公司，北京市 100089）

0 引言

G9811中线高速公路（南北走向）与G9813万洋高速公路（东西走向）在海南省琼中县湾岭镇岭门村附近交叉（简称岭门枢纽），设置互通以实现2条高速公路间交通转换功能。交叉范围内，G9811和G9813 2条高速公路技术等级相同，均为双向4道车高速公路，设计速度100 km/h，路基宽26 m。其中，G9811高速公路屯琼段已于2015年建成通车，与G9813高速公路规划的交叉点距屯琼段加章隧道隧道口仅145 m；G9813高速公路为拟建公路，交叉点小桩号方向纵坡为4%，纵断面条件相对较差。结合拟交叉区域路网结构、建设条件、地形地貌、交通量预测等影响因素，对交叉区域主线平纵面线形优化和互通的选型、设计方案进行深入比选研究，是互通设计的重点。

岭门枢纽互通选址位于海南省高速公路网中部区域，基于路网结构分析，它是疏散东西、南北2条骨架高速公路的最核心节点，是海南省高速公路网枢纽互通的门户，政治和经济意义尤为显著。

1 交通量预测

根据可行性研究报告、初步设计文件交通量预测结论，岭门枢纽互通的远景年总转向交通量为40 743 pcu/d，各方向交通量情况见表1。根据《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014，以下简称细则）第4.5.2条规定，岭门枢纽互通匝道设计小时交通量计算也列于表1。表1中：AADT为年平均转向交通量，pcu/d；K为设计小时交通量系数；D为方向不均匀系数；DDHV为设计小时交通量，pcu/d[1-2]。

表1 岭门互通匝道设计小时交通量

由表1可知，仅万宁-琼中方向设计小时交通量为1000～1500pcu/h，其余方向均小于1 000 pcu/h。根据细则第6.3.4条规定，车速较快、交通量稍大的匝道采用半直连式匝道，其他匝道可采用环形匝道，即万宁-琼中左转弯匝道宜采用外转弯或内转弯半直接式，其余方向左转弯匝道均可采用环形方式。根据细则第4.3.2条，内转弯半直连式匝道设计速度可选择60～80 km/h，外转弯半直连式匝道设计速度可选择40～60 km/h，环形匝道设计速度应选择40 km/h。四岔交叉枢纽互通可选用的型式较多，有三环式、对角象限双环式、对称双环、单环式等变形苜蓿叶形式[1]，研究比选空间较大。

2 双喇叭与双T形方案比选

在G9811设计阶段，考虑到交叉位置地形起伏变化较大，规划的G9813高速纵向高差较大且建设时机未确定，结合内地收费高速公路惯用将转换方向匝道归集管理的思路，当时重点研究选型为四岔双喇叭形方案。将交叉点分开设置，在满足设计通行能力的基础上，回避了隧道口与交叉点位置较近而存在的视距安全问题以及规划的G9813主线平纵面研究深度不足等问题。

2.1 方案1（双喇叭）

充分保证万宁-琼中主转向交通流向顺畅，与G9813高速交叉处设置B型单喇叭，与G9811高速交叉处设置A型单喇叭，组合形成双喇叭方案（见图1）。喇叭选址考虑区域地形布设，匝道设计速度采用40或50 km/h，平曲线最小半径控制采用60 m。为确保2个喇叭分合流端间交织段车辆运行安全，交织段长度控制在550 m以上。

图1 方案1（双喇叭）

2.2 方案2（双T形）

同时保证所有转向交通流向的顺畅性，与G9813高速、G9811高速交叉处均设置梨形互通，组合形成双T形方案（见图2）。梨形互通选址考虑区域地形布设，4条左转匝道均采用双车道单出入口设计，匝道设计速度采用40～60 km/h，平曲线最小半径控制采用80 m，交织段长度控制在700 m以上。

双喇叭和双T形互通方案主要工程量比较见表2。

图2 方案2（双T形）

表2 双喇叭与双T形互通方案主要工程量比较

由表2可知：两方案均可满足基本通行需求，双T形方案线形指标更高，所有左转匝道采用半定向匝道，通行能力较强，但桥梁规模较大，占地稍多，造价相对较高。综合比较，方案1双喇叭形式更优。

3 十字形枢纽互通方案比选

在G9813设计阶段，进一步梳理互通设计的外界条件，并调研近年来枢纽互通建设发展的多个案例，结合该互通在高速公路网中的功能定位、生态环境保护、区域交通发展趋势等，在G9811设计阶段研究的双喇叭、双T形方案基础上，开展行车安全性更好、服务水平更高、交通转换快捷的十字形枢纽互通方案研究，提出了三环式、对称双环式一和对称双环式二3种新方案。

3.1 方案3（三环式）

将G9813平面线位向加章隧道出口偏移75 m左右，以降低G9813高速纵断面高程，G9813下穿G9811，尽可能降低G9813高速主线的桥梁规模。西往北左转向匝道与东往北右转匝道均在加章隧道北侧合流，北往东左转向匝道与北往西右转匝道均在加章隧道北侧分流，以规避细则第5.4.5条关于主线出入口与前方隧道间最小净距不足的问题。南往西左转向匝道采用外转弯半直连形式，其余3个左转向匝道采用环形匝道，匝道设计速度采用40～60 km/h，平曲线最小半径控制采用60 m。三环式方案见图3。

图3 方案3（三环式）

3.2 方案4（对称双环式一）

将G9813平面线位向南偏移（即交叉点与加章隧道出口间距增大）50 m左右，采用G9813上跨G9811，适度加大东往南、南往西2个左转向环形匝道和G9811主线分合流点与加章隧道口的间距，以满足细则第5.4.5条关于主线出入口与前方隧道间最小净距的要求。东往南、南往西2个左转向匝道采用环形匝道，其余2条左转向匝道采用外转弯半直连形式，匝道设计速度采用40～60 km/h，平曲线最小半径控制采用60 m。对称双环式一方案见图4。

图4 方案4（对称双环式一）

3.3 方案5（对称双环式二）

在方案4基础上，将左转弯匝道中环形匝道与半直连式匝道对调。即北往东、西往北2个左转向匝道采用环形匝道，其余2条左转向匝道采用外转弯半直连形式。对称双环式二方案见图5。

图5 方案5（对称双环式二）

十字形枢纽互通方案主要工程量比较见表3。

表3 十字形枢纽互通方案主要工程量比较

由表3可知：3个方案工程规模相当，技术指标均较高，服务水平均满足设计要求，均可满足基本通行需求。其中，方案3的互通区排水有一定困难，互通挖方工程数量相对较大，路基边坡较高，对环境影响较大，用地规模较大；方案4布置紧凑，用地规模相对较小，采用环形、半直连式左转弯匝道与转向交通量预测不一致；方案5用地规模适中，采用环形、半直连式左转弯匝道与转向交通量预测相一致，边坡高度控制较好，对环境影响较小。综合比较，十字形枢纽互通采用对称双环式二更优。

4 双喇叭与十字形枢纽互通方案比较情况

双喇叭与十字形枢纽互通（对称双环式二）的经济指标对比见表4。

表4 双喇叭与十字形枢纽互通经济指标对比

由表4可知：双喇叭方案用地和工程规模较小，对生态环境影响较小，主线及匝道的平纵面指标较高；但北往东方向匝道长度长、绕行距离偏远，两喇叭间交织段长度偏长，交织段行驶时间长，行车辨识度稍差，互通服务水平较低。十字形枢纽互通方案（对称双环式二）造型美观，各匝道转向明确，平面指标更高，车辆无交织，行车辨识度高，互通服务水平高；用地和工程规模稍大。综合考虑互通在路网结构中的位置、功能定位、经济性、服务水平等因素[3]，岭门枢纽互通采用对称双环式的十字形方案，可实现2条高速公路交通的快速便捷转换，充分发挥高速公路的快捷、高效、通行能力大的通道功能，有效带动中部地区与周边城市的区域协调和融合发展。

5 结语

岭门枢纽互通方案研究，历经“经济适用”的双喇叭到“更加合理、与时俱进”的变异苜蓿叶十字形枢纽方案发展过程。在满足交通功能需求前提下，互通选型和互通设计需较好平衡各交叉高速公路的建设时序和规划路网的适应性、建设条件、地形地势、行车安全、区域交通习惯、社会影响、工程造价等多项影响因素，还要结合不同阶段公路网的规划发展要求进行深层比选。基础设施一次性投入较大，需把握适度超前的发展眼光来合理控制工程规模，为经济社会发展发挥应有的作用。