高速公路枢纽互通立交改扩建设计方案实例分析

刘丰玮

（山东省交通规划设计院集团有限公司，济南 250101）

1 引言

随着我国经济的蓬勃发展，高速公路路网建设不断完善，早期已建成多年的高速公路服务水平趋向均衡，通行能力持续降低，高速公路改扩建项目正在大规模开展。枢纽互通立交在高速公路路网中的地位十分重要，做好枢纽互通立交改扩建工作是高速公路改扩建项目的关键节点[1]。本文以某一枢纽互通立交改扩建工程为例，简要介绍分析了枢纽互通立交改扩建设计方案的整体设计思路，为设计人员提供参考。

2 枢纽互通立交改扩建设计的要点

枢纽互通立交改扩建设计应综合考虑路网情况、现状立交使用状况、远景交通规划、交叉道路情况、交通量及组成、收费制式、地形地物、地质和环境条件以及当地经济社会的发展、用地条件、工程投资等各种因素[2]。

2.1 功能提升

1）互通式立交的设置应根据交通量预测结果，结合沿线路网现状和地方城镇的发展规划，合理对原有互通式立交进行扩建改造[3]。

2） 互通立交的改建应根据远期交通量特征年的预测值，检验现有互通形式及匝道标准能否适应远期交通量增长的需求，确定合理的改建方案。

3）互通立交改扩建设计应综合考虑安全、环保、景观、营运、养护等方面的因素，在对既有互通立交进行综合评价的基础上，提出合理的互通立交方案，进行比选、综合论证后选用行车安全、工程造价较低、实施难度小、可持续发展的方案。

2.2 因素控制

1） 互通立交的改扩建应尽可能利用现有工程和用地，如果现状互通立交型式在远景年满足通行能力要求，同时不存在运营安全问题时，一般情况下宜采取与原互通立交相同的型式，或对现状立交部分匝道进行改造处理，充分利用原有工程和用地，以节约工程投资，减少新增用地，缩短工期。

2）根据远景交通量、被交路等级等确定合理的互通式立交类型、匝道设计速度、匝道车道数及互通式立交设计所需的一些相关参数。

2.3 保通需求

1）互通式立交改扩建方案的选择应考虑合理的交通组织，在改扩建时尽量维持地方交通上下高速公路或尽量缩短中断交通的时间，把对地方交通、经济的影响降到最低。

2）在互通立交改扩建方案中，应重点关注跨线桥、匝道和匝道出入口等重要节点，需要按照改扩建相关的施工规程和规范，采用交通管理与控制的手段，包括设置交通标志、进行交通渠化、设置安全设施等，来进行详细的交通组织设计。

3 分析实例

3.1 枢纽互通立交现状

该枢纽互通立交位于东营市广饶县北侧辛庄子村东北方向。现状互通形式为变形苜蓿叶混合式枢纽互通，互通立交右转匝道均为直连式匝道，由北向东左转匝道采用半定向匝道，其他3 个左转方向的匝道为环形单车道匝道，环形匝道流入流出之间均设置辅助车道连接。

枢纽互通立交高速主线设计速度为120 km/h，路基标准横断面宽度为24.5 m。被交路高速的设计速度为120 km/h，路基标准横断面宽度为28.0 m。主线下穿被交路。

高速主线为南北走向，北至东营区南联青州市，高速被交路为东西走向，西接博兴县东邻寿光市。互通所在区域地势较为平坦，互通布设不受地形条件限制。

3.2 设计交通量

根据工可报告交通量预测章节相关内容，对远景年（2044年）平交口各进口方向进行交通量组成及预测，同时由于平交口通行能力分析交通量折算需参考按照信号控制的平交口标准，所以对上述交通量进行折算后作为后续计算依据。各个方向断面交通量预测结果及折算见图1。

图1 交通量预测结果

现有立交形式部分匝道与远期交通量预测结果匹配性较低，需要将部分环形单向单车道匝道调整为左转半定向的单向双车道匝道[4]。

3.3 设计方案

结合现状立交使用状况、交通量、地形地物分布状况等因素，初步设计提出以下方案进行比较。

3.3.1 方案一：西北象限环形匝道变形苜蓿叶方案

现状环形匝道中，寿光至青州方向西北象限的左转环形匝道的交通量较小，为492 pcu/h 现状匝道形式满足规范要求，可以保留该环形匝道形式；博兴至东营方向东南的左转环形匝道交通量为840 pcu/h，接近1 000 pcu/h 的环形匝道最大通行能力，将其调整为左转半定向匝道，提高匝道的通行能力；青州至博兴方向东北象限的左转环形匝道的交通量较小，为599 pcu/h，现状匝道形式满足规范要求，但该匝道连接的南向及西向高速均为长深高速，因此，建议将其调整为左转半定向匝道；其余匝道左转半定向及右转直连匝道，根据交通量预测结果进行横断面类型改造，再对匝道形式进行优化调整后与改造加宽后的主线进行重新接线。具体枢纽互通立交改造方案如图2 所示。

图2 枢纽互通立交改造方案一

3.3.2 方案二：西北及东北象限邻角环形匝道变形苜蓿叶方案

为减小工程规模，节约造价，更好地与预测交通量匹配。根据交通量预测结果，将青州至博兴方向东北象限的左转环形匝道原状利用，仅考虑改造该匝道与主线分流流出方式，其余改造方案同方案一。具体枢纽互通立交改造方案见图3。

图3 枢纽互通立交改造方案二

3.3.3 方案三：西北及东北象限邻角环形匝道变形苜蓿叶方案

考虑充分利用现状匝道，仅将青州至博兴方向东北象限的左转环形匝道改造为外转弯半定向匝道，其余西北象限及东南象限的两处对角环形匝道尽量原位利用，仅考虑改造该两处匝道与主线或被交路的分合流流出方式，其余改造方案与方案一相同。具体枢纽互通立交改造方案见图4。

图4 枢纽互通立交改造方案三

3.4 方案比选

初步设计方案比选主要从工程规模、指标状况、与交通量的匹配性、征地拆迁等工程数量、保通设计难度和既有设施的利用程度等角度出发进行比选。

互通立交改扩建方案一：改造后的匝道形式与远期预测交通量匹配性一致，与高速转换的衔接性较好，工程规模较大，其中主线改造长度为2 030 m，被交路改造长度为340 m，匝道长度为6 997 m，路基填方583 865 m3，挖方18 511 m3，路面面积为151 210 m2，桥梁长度为1 127 m，主体工程建安费为33 990 万元，新增占地10.222 hm2。施工期间保通设计难度较大，可以维持互通所有方向正常通行，对既有匝道交通流有一定的干扰，跨线匝道桥施工时，可通过现在匝道桥实现保通。

互通立交改扩建方案二：保留东北象限由南向西的环形匝道，与高速转换的衔接性较差，工程规模最小，其中主线改造长度为2 030 m，被交路无须改造，匝道长度为6 420 m，路基填方446 490 m3，挖方168 456 m3，路面面积为143 500 m2，桥梁长度为799 m，主体工程建安费为30940 万元，新增占地8.056 hm2。施工期间保通设计难度较小，可以实现所有转向车辆的正常通行。

互通立交改扩建方案三：保留东南象限由西向北的环形匝道，与远期预测交通量匹配性较低，将东北象限环形匝道改造为左转半定向匝道，与高速转换的衔接性较好，工程规模较小，其中主线改造长度为2 030 m，被交路改造长度为340 m，匝道长度为6 375 m，路基填方553 900 m3，挖方175 345 m3，路面面积为149 580 m2，桥梁长度为697 m，主体工程建安费为31 640 万元，新增占地8.876 hm2。施工期间保通设计难度较小，可以实现所有转向车辆的正常通行。

综合考虑互通立交适用性、运营管理、工程规模等因素，方案一工程规模较大，方案二及方案三相对在工程规模及征地拆迁等方面均有优势，由于方案二中连接西向及南向长深高速需通过环形匝道实现，在连接高速交通转换方面的衔接性较差，方案三虽然由西向北环形匝道与通车20 年预测交通量结果适应性较低但也可满足使用需求。经过对上述因素的综合比选，将方案三作为该枢纽互通立交改造的推荐方案。

3.5 保通方案

该互通涉及部分左转环形匝道调整为外转弯匝道的改建工作，需要采用分阶段实施的方式。具体互通立交施工交通组织方案示意图如图5 所示。

图5 枢纽互通立交保通方案

第一步：主线左右两侧、被交路右侧范围、E 匝道（包含A、D 匝道部分段落）、F 匝道、G 匝道（包含A、D 匝道部分段落）、H 匝道改造施工。施工前将匝道与主线衔接段落清理边坡及处理老路排水沟，老路基边坡按照有关设计标准进行台阶开挖，做好拼宽路基施工准备工作，做好施工区与行车区域的安全防护，建议本阶段原高速公路及匝道正常运营。

第二步：A 匝道改造施工。封闭东南象限原环形匝道，原高速公路与其余匝道正常运营，建议先进行A 匝道上跨桥及桥前路基段施工，以缩短东南象限原环形匝道封闭时间。

第三步：C 匝道、D 匝道改造施工。拆除原由北向东的半定向匝道、由南向西的环形匝道，封闭东南象限原环形匝道，原高速公路与其余匝道正常运营。

第四步：B 匝道改造施工。拆除剩余废弃匝道。

4 结语

枢纽互通立交改扩建是高速公路改扩建项目中的重要工程节点，其设计方案必须做到规范合理、易于实施，确保能够提升区域路网整体通行能力，满足施工期间道路保通需求，减少对周边环境的影响，科学合理控制工程规模。同时高速公路建设的快速发展，枢纽互通立交的改造方案需要融合设计、建设、运营等全过程经验不断进行优化提升。