城市枢纽互通立交间新增立交方案设计分析

黄钦寿

(广西交通设计集团有限公司,广西 南宁 530029)

0 引言

城市快速路立体化交通的安全运行与互通立交的间距存在密切关系。立交间距过小将会增加事故发生率和增大项目投资;间距过大则难以协调立交与路网,大范围地分隔道路两侧土地,使路网的整体效益受到极大影响。因此,连续设置立交时保证和满足一定的间距要求是重点,同时如何进行立交类型的选择和论证立交设计方案也是立交设计工作者重点关注的问题。吴江[1]研究得出高速公路互通立交主线同侧出入口最小间距指标值。李璨等[2]通过交织车辆强制性变道计算得出车辆最小交织单元长度。康留青等[3]根据城市立交和隧道间机动车的行驶特性,建立立交和隧道出入口的间距计算模型。曹睿明等[4]从互通立交相关控制因素、立交平纵横设计和桥梁景观设计等方面分析立交总体设计方案。周约珥等[5]通过统计学分析得出影响山地城市立交基本路段通行能力的主要因素。张慧杰等[6]从互通立交的路网规划、位置选取、立交型式、方案比较和投资效益等方面阐述互通立交方案的设计思路。曹岳嵩等[7]通过可接受间隙模型计算单喇叭立交和半苜蓿叶式立交与相交道路组成T 型平面交叉路口的通行能力。孙彦卓[8]从立交功能、控制因素和立交方案比选等方面阐述立交方案设计流程。张卫华等[9]通过分析交通流与交通冲突数据构建发生交通冲突概率的回归模型。高鹏等[10]论述多影响因素的复杂立交方案设计。

本文以南宁市昆仑大道3.3 km范围内的三座立交为例,对昆仑金桥立交节点进行分析,对该节点增设立交间距是否合理、采取何种立交形式以保证车辆快速和行人安全通行等问题进行论证分析,推荐合理的立交类型和立交方案,为同类型项目提供技术参考。

1 概述

昆仑大道是南宁市区江北向东的主要城市快速路。昆仑厢竹立交和昆仑那安立交均为在建三层枢纽互通立交;昆仑金桥立交节点位于这两座立交之间,现状为十字平面交叉信号灯控制路口,立交间距示意图见图1。

图1 立交间距示意图

2 连续设置立交可行性分析

连续设置立交主要控制因素是要保证和满足一定的立交间距。影响互通式立交间距的主要因素有:用地规划、立交间距、合流区分流区交通特性、诱导告知标志牌的设置、司机驾驶顺畅度、经济、景观因素等。

2.1 用地规划

立交周边土地开发强度较大,周边以仓储、工业及居住用地为主;道路两侧的金桥客运站、金桥国际物流商区是大型货车和小汽车的重要交通吸发源;立交控制用地面积约为59 333.33 m2。

2.2 立交间距

立交间距与道路等级和立交形式关系密切,合理的立交间距保证周边交通可快速、便捷地通过立交进出快速路,对吸引和分流区域交通具有十分重要的作用。厢竹大道、那安快速路和昆仑大道均为城市快速路,金桥大道为城市主干路,扣除在建昆仑厢竹立交和昆仑那安立交建设范围后,昆仑厢竹立交与金桥大道净距为850 m,昆仑那安立交与金桥大道净距为500 m。

2.3 合流区分流区交通特性

为保证立交间运行车辆合理的交织路段长度,根据对国内外立交净距离(D0值)的分析,德国、澳大利亚规定互通式立交的最小净距离为600 m;美国为500～600 m[11];《公路通行能力手册》结论和美国相同[12]。因此,综合上述取值,最小净距离值应≥600 m。见图2。

图2 国内外研究要求的立交净距离示意图

2.4 诱导预告标志牌的设置

为保证机动车驾驶者有足够的时间读取路段设置的诱导告知标志牌的信息和做出操作反应,应保证相邻立交间足够的距离。根据规范[13],在特殊情况下,立交间距受到限制,且入口诱导预告标志牌只能设置一块时,应设在入口500 m处,即D0≥500 m。见图3。

图3 诱导预告标志牌设置要求的立交净距示意图

3 城市快速路立交设计原则

城市快速路立交布设时,一般遵循以下原则:

(1)立交设计要与总体规划和交通规划协调一致,因地制宜,与路网规划、周围景观相协调,充分展现城市形象。

(2)立交形式和立交交通量、立交等级相互适应,本着经济、可行的原则,降低运营管理费用。

(3)快速路上的各个立交要衔接顺畅,保证较高的安全性和效率,分布均衡,立交形式的选择要满足现有路网交通要求,同时要为未来交通增长提供发展空间,不能一味追求立交的大和全。

(4)充分结合立交范围内地形地貌和环境特征,尽量降低立交高程,利于排水顺畅,减少征地拆迁工程量,实现立交方案经济合理和美观实用。

(5)立交优先保证主要转向功能,在满足相交道路的等级与交通量的前提下,将次要转向功能引导至相近立交或道路中,简化立交形式。

(6)立交需要满足周边交通、公共交通和行人通行需求,充分体现以人为本设计理念,实现各种交通走廊的连续性。

4 立交类型的确定

通过前文分析得知,昆仑金桥立交规划控制用地面积为59 333.33 m2;按照最小立交净距600 m对昆仑金桥立交进行计算,西侧扣除最小立交净距600 m后的有效长度为250 m;东侧昆仑那安立交与金桥大道净距为500 m,不足以扣除最小立交净距600 m。

根据设计规范[14],快速路与主干路节点推荐立交形式为立B类(一般立交),主要形式为喇叭形、苜蓿叶形、环形、菱形、迂回式、组合式全互通或半互通立交;可选形式为立A2类(枢纽立交)和立C类(分离式立交)。昆仑大道作为城市快速路,应实现昆仑大道方向主路机动车交通连续通行。根据规划和统筹考虑立交对周围用地等的影响,针对昆仑金桥立交提出三个不同立交设计方案进行对比分析,分别为立A2类(枢纽立交)、立B类(一般立交)和立C类(分离式立交)。各立交方案效果图见图4,各立交方案优缺点对比说明见表1。

表1 各立交方案优缺点对比表

(a)枢纽立交

交通需求与经济需求的性价比分析:对目标年的交通需求进行预测,采取枢纽立交时服务水平为B级,采用带平面式一般立交时服务水平为C级,虽服务水平有所下降,但仍能满足目标年的交通需求,并未出现交通拥堵现象。而从建设投资来看,建设枢纽立交需引入巨额的投资。因此,巨大的经济投入虽换来了更好的交通环境,但该交通环境的提高并不明显,交通需求与经济需求的性价比不高,反之采用一般立交,更能够达到经济投资和交通运行的平衡。

从表1可知,采用一般立交方案能够充分利用立交控制用地,不突破规划用地;能够与昆仑厢竹立交和昆仑那安立交有效衔接,保证昆仑大道主线连续快速行驶;有利于增强金桥国际物流园区对外交通联系;与南宁市快速路系统规划协调一致。综合表1优缺点分析结果,推荐采用一般立交方案。

5 一般立交方案的确定

根据前文分析,提出两个一般立交方案进行比选:方案一为昆仑大道主线上跨金桥大道地面层菱形立交;方案二为金桥大道地面层上跨昆仑大道主线菱形立交。见图5。

(a)方案一 菱形立交(昆仑大道主线上跨金桥大道)

5.1 方案一:菱形立交(昆仑大道主线上跨金桥大道地面层)

保证昆仑大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持金桥大道主线和纵断面不变,昆仑大道主线上跨金桥大道地面层,金桥大道为十字平面交叉口。方案一立交标准路段和交叉口路段路幅标准横断面图见图6。

(a)昆仑大道主辅路结合处

金桥大道在第一层(地面层),与昆仑大道辅道平交,昆仑大道跨线桥在第二层,层间净空按5 m控制。图6(a)中昆仑大道主辅路结合处昆仑大道主线跨线桥宽度为27.5 m,机动车为双向六车道;地面辅道交叉口进口段宽度为20.25 m,机动车为单向三车道;地面辅道交叉口出口段宽度为16.75 m,机动车为单向双车道。图6(b)中昆仑大道地面辅道交叉口进口展宽段宽度为25.75 m,机动车为单向五车道;地面辅道交叉口出口展宽段宽度为19.75 m,机动车为单向三车道。

5.2 方案二:菱形立交(金桥大道上跨昆仑大道主线)

保证昆仑大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持昆仑大道主线和纵断面不变,金桥大道上跨昆仑大道,通过在昆仑大道设计四个地面辅道,抬高辅道标高与金桥大道组成十字平面交叉口,金桥大道作为交通转换层位于最上层。方案二立交标准路段和交叉口路段路幅标准横断面图见图7。

(a)昆仑大道主辅路结合处

该方案中昆仑大道主线在第一层(地面层);金桥大道在第二层,与昆仑大道辅道平交,金桥大道跨越昆仑大道,层间净空按5 m控制。图7(a)中昆仑大道主辅路结合处昆仑大道主线跨线桥宽度为27.5 m,机动车为双向六车道;地面辅道交叉口进口段宽度为20.25 m,机动车为单向三车道;地面辅道交叉口出口段宽度为16.75 m,机动车为单向双车道。图7(b)中昆仑大道地面辅道交叉口进口展宽段宽度为25.75 m,机动车为单向五车道;地面辅道交叉口出口展宽段宽度为19.75 m,机动车为单向三车道。

5.3 一般立交方案对比说明

两个一般立交方案技术经济比较表见表2。

表2 立交方案技术经济比较表

综合表2分析得知:方案一交通组织和景观性较好,立交周边出行便利,与水系冲突点少,投资省,因此推荐采用方案一。

6 结语

随着城市规模不断增大和经济快速发展,城市立交发挥着越来越重要的作用。本文结合城市立交设计理念,通过对南宁市昆仑大道厢竹大道至那安快速路范围内三座立交进行研究,在现状互通立交间增设新的立交,合理确定立交间距和立交形式,满足近远期交通增长需求、高效使用土地资源和节约工程投资,推荐合理的立交方案,对类似工程具有一定的借鉴意义。