复杂控制条件下的枢纽互通方案比选

李 靓， 吴金莲， 梁 战， 黄枭楠， 丁武全

(浙江数智交院科技股份有限公司， 杭州 310000)

湖杭高速公路吴兴至德清段工程起自湖州吴兴区织里镇，经吴兴区织里、南浔区旧馆、双林、和孚、菱湖、千金、德清县钟管、新市、新安、雷甸等乡镇，止于德清县新安。项目起点接G50申苏浙皖高速公路，终点与S13练杭高速公路相接，中间与S12申嘉湖高速公路、杭州绕城高速公路西复线沟通衔接。

双林枢纽是本项目与申嘉湖高速交叉设置的枢纽互通。双林枢纽在申嘉湖高速公路路段内距离东侧的双林互通约7.53 km，距离西侧的南浔服务区约2.44 km，左幅净距700 m，右幅净距770 m，满足设置独立互通的要求；在本项目中距离北侧南浔西互通约4.346 km，距南侧和孚服务区约4.876 km。申嘉湖高速公路路基和桥梁部分已按照双向6车道高速公路标准建设[1]，路面部分是按照双向4车道(预留6车道)高速公路标准建设，设计速度为120 km/h[2]。双林枢纽的设置实现了本项目与申嘉湖高速交通的转换。

双林枢纽与西侧的南浔服务区间距较小，仅2.44 km，为控制规模，提高立交安全性，尽量避免将两者设置为复合式立交，因此对枢纽匝道的布设提出了更高的要求，如图1所示。

图1 双林枢纽与南浔服务区位置示意

1 交通量分布及控制因素分析

1.1 交通量流量分析

双林枢纽是本项目与申嘉湖高速进行交通转换而设置的枢纽互通立交[3]，2044年预测互通区主线起终点交通量平均为60 355 pcu/d，转向交通量为27 271 pcu/d。其中杭州往返安徽的交通量为 11 297 pcu/d，为主要交通方向；湖州往返安徽的交通量 6 043 pcu/d，杭州往返上海的交通量为6 081 pcu/d，为次要交通方向；湖州往返上海的交通量为3 463 pcu/d，为最小交通方向，如图2所示。

注：图中数字为平均日交通量，以小客车(辆)计；括号内数字为设计小时交通量。

1.2 控制因素分析

1.2.1 地形与地物

互通区范围地形较为平坦，河道密布，多为农田、旱地，民居广泛分布，枢纽区西侧有埭溪塘自南而北穿过，东北象限为曹桥村，东南象限有一道观广陵观，为市级文物保护单位，枢纽区主线及匝道线位均对其进行了避让[4]。

1.2.2 油气管线较多

申嘉湖高速北侧约300 m～400 m范围有金嘉湖成品油管线，南侧约40 m～130 m范围有川气东送天然气管线，走向均与申嘉湖高速大致一致，对枢纽方案及匝道布设产生影响[5]。匝道在布设时应尽量减少与其交叉次数，同时避免小角度交叉[6]。对于管线转折角度较大处，应尽量避免将匝道布设在转折点附近。

枢纽西北象限有一处天然气管线，其阀室与本枢纽匝道距离较近，匝道布设时需充分考虑其安全距离，如图3所示。

图3 双林枢纽平面布置

1.2.3 交叉道路控制因素

互通区范围被交线申嘉湖高速上共有桥梁1座，为5×25 m梁桥[7]。另有钢筋混凝土箱型通道6道[8]，圆管涵3道。枢纽方案设计时应尽量利用老路结构物，避免对现有结构物进行改造。

2 立交方案比选

根据既有路网、地形地物、交叉道路情况、交通量、征地拆迁、造价等因素拟定2个方案。

1) 方案1：双层变形涡轮形

本方案采用变形涡轮形方案，4个左转弯方向均采用外转弯半直连匝道，保证良好的通行能力[9]。其中安徽往湖州、上海往杭州方向左转匝道属于次要交通方向，因此将这2条半定向匝道布置在内侧，以降低匝道平曲线指标。杭州往安徽方向左转弯匝道为主要交通方向，因此将它布置在外侧，采用较高的平曲线指标，从而提高了其通行能力，以适应交通量的需求，如图4所示。

为避免将匝道分流鼻设置在桥梁上，同时，为保证与南浔服务区的净距满足规范要求，设计将安徽往杭州方向右转匝道布置在湖州往上海左转匝道内侧，减少了占地。为避免对申嘉湖高速5×25 m桥梁进行改造，申嘉湖高速安徽方向匝道出入口均布置在该桥梁前方的路基范围内。申嘉湖高速各项平纵指标均满足互通区主线指标，匝道出口识别视距均满足规范要求。申嘉湖高速上本枢纽各匝道分合流端部均按双向6车道衔接，主线两侧设置100 m渐变段过渡[10]。

图4 方案1双林枢纽平面布置

该方案环形匝道与川气东送天然气管道交叉角度较大，虽然交叉点位于管线转折点附近，但是由于匝道平曲线半径较大，桥梁配跨适当加大后，桥梁墩位与管线净距较大，施工风险较小。

2) 方案2：双层单环变形苜蓿叶形

本方案采用单环式变形苜蓿叶形，半直连匝道与环形匝道相结合[11]。除湖州往上海方向左转弯匝道采用环形匝道外，其余左转弯匝道均采用外转弯半直连匝道，如图5所示。匝道设计速度除环形匝道采用40 km/h外，其余匝道均采用60 km/h。

图5 方案2双林枢纽平面布置

该方案环形匝道与川气东送天然气管道交叉角度较小，且交叉点位于管线转折点附近，由于环形匝道平曲线半径较小，使得桥梁配跨受限，桥梁墩位与管线净距较小，施工风险较大。

3) 方案比选

(1) 方案1

优点：匝道布置紧凑，互通型式优美，占地较少[12]；左转弯匝道全部采用半直连匝道，最小平曲线半径R=150 m，线形指标较好，通行能力高[13]；桥梁墩位与管线净距较大，施工风险较小。

缺点：匝道桥梁面积较大，总造价稍高，匝道距离广陵观较近。

(2) 方案2

优点：匝道桥梁面积较少，总造价稍低，匝道距离广陵观较远。

缺点：占地较多，且湖州至上海方向采用环形匝道，设计速度采用40 km/h，技术指标较低，通行能力较低，行车舒适性不及半直连式匝道[14]；桥梁墩位与管线净距较小，施工风险较大[15]。

经过以上优缺点分析，各方案参数如表1所示。通过方案比较，设计拟定方案1作为推荐方案。

表1 双林枢纽设计方案比较

3 结束语

1) 互通立交设计涉及面广，考虑因素多，尤其是场地条件复杂、控制因素多的情况下，需结合交通量特征和现场调查情况，合理选取技术指标和匝道形式，综合考虑地形、地物、征地拆迁、造价、施工风险等方面。

2) 在方案选择时，首先避免与前后互通或服务区形成复合式立交，其次避免对周边文物、控制点造成影响，再者优先选择对天然气管线施工风险小的方案，最后优先选择匝道通行能力高的立交方案。

3) 近年来，高速公路路网与油气管线交叉的情况越来越多，而油气管线具有迁改难度大、施工风险高、安全防范要求高等特点。在进行互通立交设计时，须事先精确探明管线坐标及埋置深度，严格控制桥梁桩基或路基边坡与管线的净距；同时与相关产权单位取得联系，进行必要的沟通，签署相关协议，必要时调整匝道形式，降低施工风险。