限制条件下某枢纽互通式立交方案设计分析

王杰

（四川省交通勘察设计研究院有限公司，四川成都 610017）

1 建设背景

在受客观条件所限的情况下，互通式立交的布设需确立好设计原则把握重点，做出分析论证、比选优劣后才能确定合适的实施方案。受山区特殊地形条件限制，王杰[1]在芦稿枢纽互通中进行了多方案比选。在受城市规划、用地受控的限制下，张平[2]在苏州北延互通中比选了城市互通立交的方案比选。本文将在多客观条件限制条件下，进行互通方案比选论证。

资中—乐山高速公路[3]（以下简称“资乐高速”）是铜梁—荥经高速公路的一段，该项目作为四川南部地区东西向大通道的重要组成部分，也是东南向出川通道、重庆市向西进藏通道的一段，对四川加速融入国家长江经济带发展、“一带一路”建设、新一轮西部大开发等；对串联川西生态经济区、川南经济区以及成渝经济区，促进川南及川西地区快速沟通成渝经济区；进一步完善区域路网，加强川南城市群间的路网连接；对推动成渝双城经济圈国家战略落地等起着至关重要的作用。李子沟枢纽互通作为该项目的起点，可实现资乐高速公路与被交叉道路成渝高速公路之间的交通快速转换，为确定该枢纽互通合理的设计方案，该文考虑了各项受控条件，做出比选论证达到了综合效益最大化。

2 互通设计原则

第一，要结合上阶段设计成果，进一步研究为后续互通方案设计提供可靠依据。在项目开展前应通过充分调查，对工程可行性研究报告及批复意见中关于互通式立交的位置等做进一步的研究、论证。应进一步调查、分析核实转弯、相交公路的交通量，分析地方路网布局、路网规划和主要交通源的产生、方位、交通方式，为互通式立交方案设计提供依据。深入吸收上阶段成果文件能从多视角掌握互通设计理念，为后续方案设计提供研究方向，且为后续外业、内业设计提供资料支撑。

第二，互通式立交位置的选定，要以现有公路网或已批准的规划为依据，一般应选择地势平坦开阔，地质条件良好，拆迁较少之处。立交匝道的布设尽可能紧凑，以减少占地。靠近城镇的互通式立交，要考虑该地区的经济、城镇规划及同其他运输设施的关系和衔接方式等。

第三，要与预测转换交通量相适应。互通式立交应根据其功能要求和远景年直行、分流及合流交通量的分布情况，并综合考虑地方规划、现场条件、技术特征、投资成本、经济效益、美学效果和远期发展等因素，并结合路线的总体布局，使互通方案更贴合实际需求，在多方案比选的基础上，合理选定互通式立交的型式，确定匝道的行车速度及技术指标。同互通式立交相连接的公路要具有足够的通行能力并对附近公路上的交通能起到集散作用，与主要交通源的连接应短捷、通畅，同时分配到附近公路网的交通量应适当，不应使现有公路或其局部路段负担过重。

第四，根据互通处的地形、地质等条件[4]，结合被交叉道路线位，两相交公路均应具有较高的平、纵面线形指标，并拟定不同位置、不同型式的多互通方案进行比较。互通式立交的间距及同相邻其他设施的间距也应满足规范要求，受条件限制又有设置必要时，应通过论证，在交通安全方面采取措施以确保行车安全的情况下确定。

第五，在互通式立交匝道布局合理的前提下，通过经济技术论证，提出满足交通功能要求、工程量小、投资省的比较方案，优选线形流畅、型式紧凑、主要交通流向顺捷、用地和造价节省的互通式立交方案及型式。特别是沿线土地资源较为紧张的地区，互通布设应根据其功能定位，采用相应技术标准，不宜过于追求高指标，在满足功能的前提下，尽可能节约集约用地，少扰动、少破坏、少占地，同时降低对环境的影响。

3 互通选型要素

3.1 交通量预测与分析

经过核查上阶段设计成果，根据交通量预测结论，李子沟枢纽互通式立交2044 年设计小时交通量（小客车辆/小时）分布情况如下：成都—铜梁往返方向交通量为678pcu/h，为主要交通量；铜梁—内江往返方向交通量为456pcu/h，为次要交通量，其余方向交通量均较小，不足200pcu/h。总体来看，该枢纽互通各转向交通量绝对值均较小，交通量不是制约枢纽互通方案设置的决定性因素。另外，根据上阶段设计成果，该枢纽互通设置于两条高速相交处，为避免遗漏有价值的比选方案，下阶段互通选址应进一步论证研究其他位置的可行性。

3.2 既有高速线形指标

枢纽互通式立交的设置，优先考虑在交叉点位置设置互通，对于被交叉道路线位不适合设置互通时，应在走廊带方位内重新选择位置。首先，李子沟枢纽互通考虑在成渝高速与资乐高速十字交叉处设置互通立交，但是经过反复论证，在交叉点设置枢纽互通存在成渝高速平纵指标均不满足指标要求、交叉点位需要与成渝高速既有互通复合、项目主线与成渝高速交叉角度极小的多种不利因素，导致在交叉点设置互通的工程投资巨大且安全风险较高，且强行设置互通会导致被交叉道路改建路段过长，对既有高速公路运营带来较大的影响。因此，最终选择取消在交叉点位设置互通立交而另行选址。通过在走廊带范围内对被交叉道路平纵线形排查，仅存在一处设置枢纽互通条件的点位，因此最终拟在该处做方案比选，本文互通方案比选主要在此点位开展双T 方案优化工作。

3.3 工区地形、地物条件

其一，通过现场调查，在被交叉道路成渝高速西侧平行铺设了最小间距约为70m 的输油管道，根据输油管道规范要求，与铁路并行敷设时需保留一定间距[5]，因此输油管线是制约互通立交布设的限制条件之一。其二，互通区地形呈现西高东低，成渝高速高、资乐高速低的特征，因此匝道拉坡纵面受控必定限制匝道上跨下穿关系，对匝道交叉型式有一定影响。其三，互通区房群密布，多为连片布局且存在学校等公共建筑，若较大规模连片拆迁对社会影响较大，也是互通选型的一大受控因素。其四，沿线土地类型多为耕地水田，经济作物种植较多，而“节约集约用地、严守耕地红线”作为我国的一项根本国策，互通式立交作为占地规模较大的一种结构物，节约集约用地也是互通选型的重要理论支撑。

4 互通方案比选

通过对互通选型要素的分析，在设计原则的指导下，该枢纽互通在非交叉点位共拟定了三套方案进行比选，另外，由于该枢纽互通东侧已设计完成不在此次设计界面，以下不做方案比选论证，仅在西侧与成渝高速交叉处做方案比选。

4.1 方案一（T 形跨越方案）

拟定的该方案为T 形立交方案，为三层立交结构，图1 为方案一互通平面布置图。2 条左转匝道采用半直连式，形成外交叉点分别上跨被交叉高速公路，且通过桥跨布置分别跨越2 条输油管线预留规定净距，技术指标均按60km/h 进行设计。两条右转匝道技术指标也按60km/h 进行设计分别与成渝高速相接。该方案充分考虑枢纽互通匝道转向功能，在保证满足输油管线的限制条件下，适当提高平面线形指标，有利于高速公路间的快捷转换，但该方案也存在布局稍微松散，占地面积较大的缺点。

图1 方案一平面布置图

4.2 方案二（梨形绕避方案）

拟定的该方案为梨形立交方案，为2 层立交结构，图2 为方案二互通平面布置图。为降低互通桥梁规模，充分利用地形条件将2 条左转匝道迂回设计分别上跨被交叉高速，并预留与输油管线的净距，技术指标按50km/h 进行设计。由于结合预测交通量，远景年各转向交通量总体来看均不大，为减少土地占用，在满足线形指标的条件下，设计将至内江向的左转匝道外置，成都向流出左转匝道内收，能有效减少土地占用，有利于土地资源集约节约利用。2 条右转匝道均设置于左转弯匝道内侧，技术指标按60km/h 进行设计。该方案在考虑与预测转换交通相适应、线形指标合理流畅的前提下，充分考虑了降低桥梁规模，控制投资造价，不过分追求高指标高标准，但该方案降低了立交层数却也增加了土石方工程，难以达到土石平衡，也增加了废方工程。

图2 方案二平面布置图

4.3 方案三（T 形绕避方案）

拟定的该方案为外交叉T 形立交方案，为三层立交结构，图3 为方案三互通平面布置图。该方案充分利用地形地貌，2 条右转匝道未设置桥梁，2 条左转匝道均预留与输油管线的净距，在内侧设置桥梁避免因放坡影响输油管线，技术指标分别按50km/h、60km/h 进行设计。

图3 方案三平面布置图

同时，考虑交通量大小把控技术指标收紧匝道布设，2 条右转匝道最大程度地减小占地和房屋拆迁及工程投资，技术指标按60km/h 进行设计。该方案与预测转换交通相适应，考虑节约用地，压缩三角区无效区域收紧互通匝道线形，适当设置桥梁，控制工程规模的同时减小土石方大填大挖。

4.4 方案对比

上述三个方案在各项限制条件下均做出了方案设计，其方案量化对比见表1。针对输油管线，方案一采用桥梁跨越，经征求权属单位意见后认为建设期存在安全隐患不予同意，因此不再进行继续论证，而方案二与方案三均进行了绕避。针对交通量匹配、地形适宜性、房群占用情况来看，方案二与方案三处理相当。从工程投资的角度来看，方案三较方案二多1000余万元，方案三桥梁规模大于方案二，但从互通总造价着眼，两个方案投资相差并不大，且方案三匝道指标明显高于方案二，能提供的交通转换能力更高。从占用土地面积来看，方案三用地规模最小，在节约土地方面更有优势。经综合比较，在造价相差不大的情况下，方案三的每个方面均优于方案二，且方案三更符合设计原则，因此拟将方案三作为推荐方案。

表1 方案对比表

5 结语

本文确立了枢纽互通式立交布设的设计原则，并通过剖析客观限制条件，梳理了该互通的设计要点，最终举例三个互通立交方案进行比选，分别从对设计原则的符合性、限制条件的适应性、综合效益最大化等方面确定了最终的推荐方案，该方案在施工图设计中进行了细化设计，现已开展施工。