既有高速公路新增复合式枢纽互通方案设计分析——以大田广平至安溪官桥高速公路三明段广平复合式枢纽互通为例

■林联泰

（福建省陆海工程科技有限公司，福州 350007）

枢纽互通作为高速公路网的重要节点，担负着高速公路之间交通流快速转换的重要功能。 近年来，随着交通强国战略的逐步实施，高速公路建设加速推进，高速公路网络由最初的县县通到目前的乡镇便捷通，以既有高速公路为骨架，路网层层加密，于既有高速公路上新增枢纽互通连接新增高速屡见不鲜。 本研究以大田广平至安溪官桥高速公路三明段广平复合式枢纽互通为工程实例，具体阐述既有高速公路新增复合式枢纽互通方案的设计过程，分析其选址及方案构型的重难点，以期对类似项目具有借鉴意义。

1 项目概况

大田广平至安溪官桥高速公路（以下简称“田安高速”）为福建省“十三五”高速公路网规划“六纵十横”中五横支线，南北贯穿三明、泉州两地市，为闽西南协作区内重要的快速通道，其中三明段位于大田境内，起点连接莆炎高速，终点连接泉南高速。

田安高速三明段路线全长约72.511 km（其中新建里程51.623 km，与泉南高速共线里程20.888 km），采用高速公路标准设计，设计速度100 km/h，路基宽度26 m，双向四车道，见图1。广平复合式枢纽互通布设于大田县广平镇，为田安高速起点，其作为莆炎高速与田安高速交通流快速转换的重要节点，同时兼顾服务型互通功能，方便广平镇及周边车辆上下高速。

图1 田安高速路线平面图

2 枢纽互通选址

高速公路作为现代的交通设施，具有“快速、舒适、安全、高效、低耗”的特点，它对促进沿线区域经济的健康、快速发展起着重要的带动作用，它联系重要城镇，服从国家高速公路网规划布局。 确定互通式立体交叉位置时，应综合考虑公路网的现状和规划情况，并设在两相交公路线形指标良好，地形、地质和环境条件有利的位置[1]。

在服从新增高速规划走向前提下，为减少对高速运营的影响并降低造价，既有高速公路上新增枢纽互通应尽量减少对既有高速的改造，枢纽互通的选址更多受限于既有高速公路的线形条件及构造物分布情况。 广平枢纽互通选址既服从主线的规划走向，同时充分分析莆炎高速大田段的线形条件及建设条件，从而确定互通位置。

2.1 主线功能定位分析

根据高速公路规划，田安高速为大田县的南北干线通道，在规划走向变化不大的情况下，以尽可能服务大田乡镇为原则，助力乡村振兴。 因此，田安高速起点于大田县境内衔接莆炎高速较为合适，且节点位置应服从主线走廊，尽可能扩大高速服务范围，同时符合地方意愿及百姓期望。

2.2 莆炎高速线形条件分析

现行规范从运行效能、安全要求出发，对交叉道路的线形条件，互通与互通、服务区及隧道间的间距提出了严格的控制指标[1-3]。 因此，在广平枢纽互通位置选址时，在服从规划走向前提下，对大田境内莆炎高速的线形条件进行了分析并结合互通与隧道的间距控制，选取可能布设互通的位置。

2.2.1 平纵指标

莆炎高速设计速度100 km/h， 路基宽度33.5 m，双向六车道，大田段途经文江、奇韬、广平3 个乡镇，路线里程约23.162 km，全线平曲线最小半径为1 150 m，最大纵坡为3.9%（800 m/1 处）。经分析全线除3.9%大坡段外，其余路段平纵指标均满足互通布设线形指标要求。

2.2.2 隧道设置情况

大田县自然地貌为“九山半水半分田”，地形条件复杂，为山岭重丘区域，因此莆炎高速大田段桥隧比例高，为58.86%，全线共设置隧道8 063 m/9座。隧道设置情况见表1，平面分布情况见图2。

表1 莆炎大田段隧道设置情况

图2 莆炎高速现状分析图

JTG D20-2017《公路路线设计规范》[1]条文及说明指出，隧道出口与前方互通式立体交叉间的距离，应满足设置出口预告标志的需要； 条件受限制时，隧道出口与前方互通式立体交叉出口起点的距离不应小于1 000 m，地形等条件严格受限制时，宜满足现行JTG/T D21-2014《公路立体交叉设计细则》[2]的相关规定，即不小于600 m（设计速度100 km/h，单向3 车道）。 因此，从控制隧道出口与前方互通出口间距的角度出发，莆炎高速大田段满足枢纽互通布设条件的共有4 处，分别为南山顶隧道至岩峰隧道段、苏桥隧道至蜈蚣山隧道段、蜈蚣山隧道至际山隧道段、 乐善隧道至文笔山1 号隧道段。 其中3.9%大坡段位于蜈蚣山隧道至际山隧道段。

2.2.3 互通、停车区设置情况

莆炎高速大田段共设置互通2 座、停车区1处，分别为奇韬互通、广平互通、广平停车区。 其中奇韬互通布设于南山顶隧道至岩峰隧道段，广平互通布设于蜈蚣山隧道至际山隧道段，广平停车区布设于乐善隧道至文笔山1 号隧道段，具体见图2。 另外，根据《福建省高速公路规划（2016-2030 年）》，田安高速起点与莆炎高速衔接的节点位于苏桥村，即苏桥隧道至蜈蚣山隧道段。

综上所述，根据莆炎高速大田段主线平纵指标及隧道布设情况，可布设枢纽互通的位置共计4处，结合隧道间路段长度及既有互通、停车区位置，分别为奇韬互通、苏桥村、广平互通、广平停车区，具体情况见表2。

表2 枢纽互通主线情况

2.3 位置综合比选

根据地形、地质条件、矿区分布情况，结合田安高速路线走廊，从建设里程、运营里程、居民出行及对沿线经济带动性、矿区影响、互通改造难度等方面对互通位置进行综合比选，见表3。其中奇韬互通位置作为B 线方案的起点，苏桥村作为F 线方案的起点，广平互通位置作为K 线方案的起点，广平停车区位置作为G 线方案的起点，见图3。

图3 田安高速起点枢纽互通位置比选平面图

表3 田安高速起点枢纽位置比选情况

综上所述，既有广平互通处地形平缓，改造为复合式枢纽互通难度小， 对应主线新建里程适中，运营里程较短，服务范围广，串联乡镇，带动地方经济发展，对矿区影响小，故确定改造广平互通为复合式枢纽互通，连接莆炎高速与田安高速，同时服务于广平镇及周边居民出行。

3 枢纽互通方案设计分析

互通式立交的方案设计应根据交通量、社会经济和自然地理条件，合理分配车流，保证交通安全，选择合适的互通立交型式和适当的规模，经多方案比选确定满足交通功能要求、与周围地形地貌相匹配、适合现场情况、便于运营管理并获得最大的社会经济效益的设计方案。

3.1 功能定位

通过枢纽互通选址分析可知，广平枢纽互通布设于蜈蚣山隧道至际山隧道之间， 除去3.9%大坡段外，仅有1.85 km 范围可布设互通，需与既有莆炎高速广平互通构成复合式枢纽互通。 因此，本互通作为田安高速与莆炎高速交通快速转换节点的同时，兼顾服务大田县广平镇及周边车辆上下高速公路。

3.2 主要控制因素

3.2.1 既有广平互通

既有广平互通为A 型单喇叭互通， 主线上跨，设置3 进4 出收费站，连接线与国道G534 线平交，见图4。 既有广平互通的利用率为复合式枢纽互通方案布设的重难点。

图4 既有莆炎高速广平互通

3.2.2 莆炎高速蜈蚣山隧道

蜈蚣山隧道出口与既有广平互通A 匝道出口间净距为615.048 m，略大于规范值600 m，互通改造空间受限。

3.3 交通量分析

由图5 可知，本互通远景年总出入交通量36 960 辆/日，其中大田往返三明的交通量为18 720 辆/日，大田往返莆田的交通量为15 104 辆/日，大田往返广平的交通量为3 136 辆/日。大田往返三明方向为主要交通流。

图5 广平枢纽互通远景交通流量

3.4 方案设计思路

（1）以大田往返三明方向为主匝道进行方案构形，保证主交通流线的连续性。 （2）尽可能利用既有广平互通，不改移收费站，出入地方公路的交通均通过收费站。 （3）控制与东侧莆田方向蜈蚣山隧道的间距，保证运行安全。

3.5 互通方案比选

受限于莆炎高速主线线形条件及隧道设置情况，枢纽互通与既有一般互通距离过近无法设置集散车道，互通方案均采用匝道相连的方式构成复合式立体交叉。 互通方案主交通流方向大田往返三明匝道均采用具较好线形指标的直连式匝道上跨莆炎高速及既有匝道， 保证主交通流向的快速通行。另外， 完全利用既有广平收费站及落地主匝道，对A 型单喇叭互通局部改建。

3.5.1 方案1

在尽量利用现状广平互通，减小对莆炎高速影响的前提下，为使互通与蜈蚣山隧道净距满足规范要求，方案1 匝道集中布设于三明方向，远离莆田方向蜈蚣山隧道，莆田往大田次交通流于莆炎高速西北方向绕行，下穿现状莆炎高速栋仁1# 大桥，改建后蜈蚣山隧道与前方枢纽主线出口之间的净距为600 m，满足规范要求。方案1 共布置12 条匝道，完全利用已建广平互通B、D、E 3 条匝道， 改建A匝道，废弃C 匝道，见图6。

图6 方案1平面图

3.5.2 方案2

方案2 匝道集中布设于莆田方向，莆田往大田次交通流向布设为内转弯半直连式匝道，下穿既有莆炎高速及D 匝道路基段。改建后蜈蚣山隧道与前方枢纽主线出口之间净距为345 m。 方案2 共布置11 条匝道， 完全利用已建广平互通B、D、E 3 条匝道，废弃A、C 两条匝道，见图7。

图7 方案2 平面图

3.5.3 两个方案比选

广平复合式枢纽互通方案比选见表4。

表4 广平复合式枢纽互通方案比选

综上所述，从既有互通利用率、对正在运营高速的影响及与隧道间距离等方面出发，推荐采用方案1。 方案1 大田往广平方向及莆田往大田方向于N 匝道交织， 交织情况见图8， 交织段长度647 m，参照《公路通行能力手册》计算后，交织段通行能力满足要求。 同时可于较长的交织段范围内加强交安等措施，引导大田往广平方向车辆，避免误行掉头。

图8 方案1 N 匝道交织情况

4 结语

本研究以大田广平至安溪官桥高速公路三明段广平复合式枢纽互通为工程实例，系统阐述既有高速公路新增复合式枢纽互通方案设计过程，重点分析既有莆炎高速的线形条件及隧道分布对互通选址的制约， 以及利用既有互通改建为复合式枢纽互通的方案设计思路，以期对类似项目具有借鉴意义。

相较于两条新建高速上设置枢纽互通，既有高速公路新增复合式枢纽互通的制约因素更多，互通方案研究过程中应分清主次，抓住重点，理清思路。枢纽互通选址应综合国家及沿线路网现状和远期规划，服从主线走廊优劣，选取自然条件有利的位置，避开不良地质、矿区、地形陡峭区域，并从运行安全要求出发综合考虑既有高速的线形条件及隧道分布情况确定。 方案构形应结合枢纽互通功能定位，综合安全、功能、环境、用地和成本等要素，平衡交通功能需求与既有工程利用率的关系，以期达到功能完备、经济合理。