工程条件受限时互通与隧道净距不足的方案研究及解决措施

康东兴

（华设设计集团股份有限公司厦门分院，福建厦门 361000）

1 研究背景

城市高速公路路网在不断地建设完善，与城市快速路的结合度越来越高，在这种情况下高速公路与城市道路的交通转换需求也越来越大，对推动经济发展也起到至关重要的作用。因此，互通的设计方案和技术标准都是保证安全交通的重要因素，所以互通方案的研究和选择是保证安全交通的重要因素。以“厦门翔安机场高速公路与海翔大道互通交叉（巷东互通）工程节点”为实例，通过巷东互通与隧道的净距在困难条件下，以不同速度指标的检算得出不同最小净距要求，选择最佳的综合指标，保证高速公路行车安全要求。

1.1 概况

厦门翔安机场高速公路巷东互通位于翔安区内厝镇内头村东侧及眠虎山北侧，与海翔大道呈“十”字交叉，交叉角度约49.59°，被交路厦门海翔大道为城市快速路（泉州境内为城市联盟高速公路），该立交是泉、厦、漳进出机场的主要通道，是翔安机场高速的一个重要交通节点，属于枢纽式互通。

1.2 互通各个方向的交通量

根据互通各个方向的交通量结果，各转向交通量（2040 年）分别为（见图1）：

图1 2040 年互通出入高峰日交通量（pcu/d）

厦门←→沈海高速（9040pcu/d）和翔安机场←→晋江方向（8070pcu/d），为主转向交通流；厦门←→翔安机场方向（6897pcu/d），泉州←→沈海高速为（4324pcu/d），为次转向交通流。

1.3 工程条件及存在问题

互通区内地势陡峭，主要为林地；但由于采石场开采，已呈类“盆地”地形，西北象限紧邻内头水库，西南象限有庙宇“佬岭古宫”的制约，北侧和南侧分别为现状山脉，互通设计条件受到很大制约。

该互通主线交叉点距北侧主线收费广场渐变段起点约为928m，距南侧巷东隧道出口约为731m，工程条件较为紧凑。具体工程条件详见图2。

图2 单环式变形苜蓿叶形互通及工程条件图

根据交通量除主线交通量大外，其他转向交通量大小为：第四象限（厦门←→沈海高速）交通量最大，其次为第二象限（翔安机场←→晋江）和第三象限（厦门←→翔安机场），最小为第一象限（泉州←→沈海高速）（详见图1）。该节点互通研究采用单环式变形苜蓿叶形互通，研究方案满足交通组织需求，交通组织明确，但该方案主线互通匝道出口距巷东隧道净距仅为5m，主线互通匝道入口距巷东隧道净距约为109m，其他方向均未与隧道相接（详见图2）。

2 隧道与前方主线出口净距不足的问题分析

2.1 互通立交设置相关技术标准研究

单环式变形苜蓿叶形互通主线互通匝道出口距巷东隧道净距仅为5m，远小于《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014）（简称《细则》）中“第5.4.5”的要求[1]；而主线互通匝道入口距巷东隧道净距约为109m，满足《细则》中“第5.4.5”的要求。

《细则》第5.4.5 规定：“当主线设计速度100km/h时,主线单向四车道最小净距800m，主线入口与前方隧道之间最小净距100m”（见表1）。根据《城市地下道路工程设计规范》（CJJ 221—2015）第6.5.2 规 定“城市地下道路出洞口与邻接地面道路出口匝道减速车道渐变段起点的距离应满足设置出口预告标志的需要。当条件受限时，不应小于1.5 倍主线停车视距，并应在地下道路内提前设置预告标志”[2]，即巷东互通与隧道净距5m，不满足规范要求，优化互通与隧道间的净距成为解决问题的关键。

表1 《公路立体交叉设计细则》中“第5.4.5”的有关规定

2.2 隧道与前方主线出口净距不足问题分析

综上，研究单环式变形苜蓿叶形互通巷东隧道距主线互通出口净距仅为5m，远小于规范要求即“主线单向四车道最小净距800m”，将可能出现驾驶员受隧道洞口“明暗适应性”影响、短距离内强行变换车道或错过出口等不利情况，对行车带来安全隐患，在巷东互通方案研究时，提出将向东隧道全路段拉通做四洞处理等（经平面视距计算，主线出口渐变段延伸进入隧道不满足规范要求），不仅增加了工程规模和施工难度，同时也增加了工程造价，对主线的线形结构产生较大影响，因此如何解决互通与隧道间净距的技术方案，互通方案应深入优化研究。

3 隧道与前方主线出口净距不足优化方案的研究

3.1 距离计算

隧道出口与互通匝道入口的间距对交通安全有着较大影响，因此设计时应优先保证外侧车道的识别距离。结合相关论证材料，外侧车道隧道出口与互通匝道入口间距应保证车辆至少有3s 明暗适应距离和规范规定的识别视距要求，而识别视距取停车视距的1.25 倍，即最小视距长度为：

式（1）中：v为行驶速度（km/h），此次计算分别取80km/h（按100km/h 降一档最不利来核查）、90km/h（作为验算）进行计算；g为重力加速度，取9.8m/s；f1为纵向摩阻系数，依车速及路面状况而定，取值0.3；t1为明适应驾驶员反应时间，取值3s（根据通常行车习惯计取）；t2为驾驶员反应时间，取值2.5s（判断时间1.5s、运行时间1.0s）。

当行驶速度为80km/h，外侧车道所需间距S识≥67m+1.25×110m=205m；当行驶速度为100km/h，外侧车道所需间距S识≥84m+1.25×160m=284m。

其他内侧车道车辆行驶所需的距离为：

式（2）中：L0 为明适应的距离，取值3s 行驶距离；L1为交通标志反应的距离，取值3s 行驶距离；L2 为可插入间隙的反应距离，取值3s 行驶距离，每变换一次车道，即计取一次；L3 为变换车道所需的距离，取值3s行驶距离，每变换一次车道，即计取一次；L4 为驶入匝道前的安全距离，取值3s 行驶距离,当计算内侧车道时，可不考虑。

当行驶速度为80km/h，主线第4 车道隧道口与互通立交出口之间的最小距离L=67×8=536m；当行驶速度为90km/h，主线第4 车道隧道口与互通立交出口之间的最小距离L=75×8=600m；当行驶速度为90km/h，时间均取2.5s 时，主线第4 车道隧道口与互通立交出口之间的最小距离L=62.5×8=500m。

3.2 优化方案研究

结合视距计算出来的最小间距及工程条件，尽可能增大隧道与主线互通匝道出口的间距，优化互通匝道出口的距离。研究优化方案一：采用变异对角象限双环式变形苜蓿叶增大隧道出口距主线互通出口的净距，调整后净距达到了547m（见图3）。

图3 优化方案一

由于第三象限（厦门←→翔安机场）交通量为828pcu/h，未达到设置定向匝道的交通流，因此优化方案一相对于“单环式变形苜蓿叶形（方案一）”将第三象限左转匝道调整为环形匝道，根据通行能力该单向单车道即可满足通行需求，因此将第二象限（翔安机场←→晋江）的右转匝道调整至第三象限左转匝道统一出口，尽可能避免在主车道进行连续分合流，选择在匝道上进行分合流，减少在主车道连续分流的交通隐患，而调整后使隧道出口距主线互通出口（泉州向）的净距达到547m。该方案不仅结合地形高差，合理布设内外层匝道，尽可能地减少挖方，降低工程量，并最大程度地增大了隧道出口与主线互通出口的净距，提高了车辆的行驶安全；该优化方案一的第二象限主线出口与巷东隧道间距仍无法满足规范800m 的要求，但可满足运行速度为80km/h 实际计算所需的净距需求，同时翔安机场→晋江需多绕行800m。

同时，还研究了另一种变形方案优化方案二：采用“喇叭+T 型互通”增大隧道出口距主线互通出口的净距使其满足800m（见图4）。

图4 优化方案二

优化方案二为使巷东隧道与主线出口间距满足规范要求，将巷东互通向北移，采用“T 形+喇叭形”互通与海翔大道衔接。该方案常用于匝道集中设置收费站的情况，与翔安机场高速收费站设置方案存在出入；由于“T 形+喇叭形”放于第四象限，致使其他三个象限交通均有较长的绕行距离；而“T 形+喇叭形”互通与机场高速主线、海翔大道合围成一块未利用地，造成内头村出行较为不便，若将内头村整体拆迁，征迁大。

综上所述，根据表2 对比分析可知，从规范的符合性、通行能力、交通组织等多方面考量，结合计算结果，优化方案一和优化方案二基本满足要求，综合技术、环境考虑分析，优化方案一更能符合各方要求。

表2 互通立交方案对比情况

4 互通与隧道净距不足其他改善措施

一般高速公路隧道内行车速度比一般路段的行车速度降低一级，在基本满足交通净距的情况下，为确保该工程交通安全，还可以适当采取一些交通提醒措施，如：第一，在上行车流进隧道前和隧道内设置提示“洞口即接互通”警示标志；第二，设置速度限速标志。增加交通安全警示措施，确保运营期间的交通安全。

5 结语

通过对现状工程条件的分析，优化高速公路交通枢纽与主线隧道净距困难的工程案例，通过计算、优化方案和采取必要的工程措施，从而使建设方案满足高速公路建设及交通安全的要求。