枢纽互通式立交设计方案比选研究

陈 洋，汪海芳

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

南京至盐城高速公路是江苏省“六纵十横十五射”高速公路网的重要段落，为规划中的“射三”。其建设将有力支撑江苏省区域协调发展战略的实施，对完善高速公路网络，改善沿海经济带与长江经济带城市之间交通条件，促进沿线区域经济社会发展，提升南京首位度，加速推动宁镇扬同城化进程等具有重要意义。

拟建项目路线在高邮市内由西向东延伸，依次与连淮扬镇铁路、京沪高速公路等相交，综合考虑高速公路路网格局与战略规划，并从经济发展角度出发，设置高邮枢纽互通，实现宁盐高速与京沪高速间的交通转换。

1 互通概况

1.1 工程标准

高邮枢纽互通主线采用设计速度为120 km/h的高速公路标准[1]，双向6车道通行。路基采用分离式路基[2],左右幅路基均为17 m，其中：行车道宽3×3.75 m，右侧硬路肩宽3.0 m(含路缘带宽0.50 m)，左侧硬路肩宽1.25 m(含路缘带宽0.50 m)，土路肩宽2×0.75 m。

被交路为京沪高速，京沪高速作为全国范围内的重要南北干线公路，现阶段正在进行“4改8”的改扩建工程，施工图设计已经完成。设计速度采用120 km/h，交叉范围内为整体式路基[3]，宽度采用42 m，其中：行车道宽2×4×3.75 m，硬路肩宽2×3.0 m(含路缘带宽2×0.50 m)，中间带宽4.5 m(中央分隔带宽3.0 m，路缘带宽2×0.75 m)，土路肩宽2×0.75 m。

1.2 预测交通量

本枢纽作为高邮市内车辆转换的重要节点，连接京沪高速。根据工程可行性研究报告中交通量预测结果，2042年高邮枢纽互通交通量分布如图1所示。

图1 高邮枢纽互通2042年预测交通量

该节点2042年南京至北京双向年平均日交通量为11 898 pcu/d，南京至上海双向年平均日交通量为1 216 pcu/d，盐城至北京双向年平均日交通量为5 651 pcu/d，盐城至上海双向年平均日交通量为2 665 pcu/d，故南京至北京方向为主交通流方向，次交通流方向为盐城至北京方向。

2 互通设计控制因素

互通范围内控制因素直接影响着互通方案，高邮枢纽互通受限因素较多，主要有以下几方面。

(1)与连淮扬镇铁路相交，该铁路为双线电气化高速铁路，设计速度为250 km/h，需确保连淮扬镇铁路运营安全。

(2)与X307、京沪高速接连相交，且被交路京沪高速与连淮扬镇铁路并行相距较近，两线距离最近仅约60 m。

(3)路线从特平村一组与二组之间穿越，沿线有大量住宅。

(4)附近分布有高邮创美生物质能源公司和特平村粮食烘干厂等地方企业。

(5)交叉周围环绕车逻大河。

互通影响范围控制因素见图2。

图2 互通设计主要控制因素

3 互通设计方案研究

3.1 交叉方式的确定

(1)主线与被交路。

南北向的连淮扬镇铁路、京沪高速两线并行，与本项目交叉处相距约60 m。若采用桥梁上跨形式，需同时上跨连淮扬镇铁路和京沪高速，受纵断面控制，桥梁规模大，墩高较高，工程造价高，且施工期间对连淮扬镇铁路和京沪高速影响较大。另外，原铁道部“铁建设[2012]23号”文中规定：“高速铁路(含客运专线铁路及城际铁路)与公路交叉跨越，应按铁路优先上跨公路的原则进行”，本项目与铁路交叉处，铁路桥梁梁底高程为9.529 m，地面标高为2～3 m，具备一定的下穿条件，综合考虑到上跨高铁报批及建设难度均较大、高铁桥梁跨径为32.5 m，故本项目采取分离式路基的方式下穿连淮扬镇铁路的交叉方式。下穿高铁后，由于距离较近，纵断面高程难以满足上跨京沪高速的技术条件，目前京沪高速处于“4改8”改扩建施工图设计阶段，经与京沪高速管理、设计单位反复沟通、协调，路线采取下穿京沪高速的交叉方式。

(2)匝道与高速。

匝道与京沪高速交叉若采用匝道下穿方式，京沪高速主线纵断面抬高较多，引起京沪高速主线桥梁规模增大较多，故采用匝道上跨方式与京沪高速连接；本项目主线采用下穿方式与铁路和京沪高速交叉，设计标高约为4～6 m，故匝道宜采用上跨方式与主线高速连接。

3.2 枢纽布设象限的选择

由于铁路位于京沪高速西侧，且铁路部门要求枢纽匝道路基坡脚线或桥梁正投影距离铁路中心线大于30 m，西侧象限铁路对匝道平面布设限制较多；考虑到车逻大河位于本项目主线南侧，为减少匝道桥梁规模，最终将连接京沪高速的枢纽匝道布设于东北象限。

3.3 方案拟定

(1)方案一：高邮枢纽Y型+A型单喇叭方案(如图3所示)。

图3 高邮枢纽Y型+A型单喇叭方案

设计思路：为减少宁盐高速匝道对特平村拆迁的影响，同时考虑绕避能源公司和粮食烘干厂，推出Y型+单喇叭枢纽互通方案。该方案宁盐高速一侧匝道的布设采用A型单喇叭匝道互通布设形式，宁盐高速一侧匝道对能源公司及粮食烘干厂影响较小，但是对特平村二组的拆迁影响仍然较大，由于该方案匝道未穿越车逻大河，该互通方案桥梁建设规模相对较低。由于该方案考虑到对特平村一组的主要道路X307及沿河道路的保通，该互通方案环形匝道半径设计较小为60 m，该处匝道设计速度为40 km/h，速度较低，而南京至北京方向交通量为主交通流方向，匝道设计速度不甚合理，本方案只进行定性比较，不推荐该互通方案。

(2)方案二：高邮枢纽双Y型方案(如图4所示)。

设计思路：京沪高速与连淮扬镇铁路之间距离较小，最小间距位置约60 m，枢纽匝道布设受限，推出双Y型形式连接京沪高速，并采用匝道上跨主线方案，匝道设计速度为60 km/h，线形指标高。宁盐高速方向匝道布设受粮食烘干厂、能源公司、特平村的限制，匝道由粮食烘干厂和特平村之间穿越，连接宁盐高速。由于宁盐高速主线需要跨越车逻大河，主线纵面在下穿京沪高速后抬升，同时与宁盐高速交叉的匝道不具备下穿条件，整体匝道桥规模较大。

图4 高邮枢纽双Y型方案

(3)方案三：高邮枢纽Y形+梨形方案一(如图5所示)。

设计思路：为降低与宁盐高速连接方向的匝道桥梁规模，将匝道跨越宁盐高速主线的位置向小桩号方向修正，以降低匝道设计高程减少整体桥梁规模。该方案整体桥梁规模较低，但是由于受到车逻大河影响，梨型匝道布设不能落入车逻大河中，匝道覆盖了大部分特平村房屋，拆迁量较大。

图5 高邮枢纽Y形+梨形方案一

(4)方案四：高邮枢纽Y形+梨形方案二(如图6所示)。

设计思路：由于宁盐高速主线穿越京沪高速之后纵面逐渐抬升，考虑匝道下穿宁盐高速主线以降低工程规模，减少匝道桥梁规模。

图6 高邮枢纽Y型+梨形方案二

为保证B匝道满足内涝水位要求，需要抬升主线纵面至2.13%，不能满足规范要求的互通范围内主线纵面的要求；同时纵坡增加，该位置竖曲线长度增加，车逻大河主线桥规模增加，如图7所示。故采用B匝道下穿方案可行性较差，仅作定性比较。

图7 高邮枢纽方案四纵面示意图

4 互通设计方案比选与评价

4.1 比选与评价原则

为了最大限度地发挥拟建项目的作用和效益，促进地方区域经济的发展，方便群众生活，同时减少对环境和社会的影响，互通方案比选与评价主要遵循以下几点原则。

(1)适应性原则，立交方案应能够满足预测转向交通量需要以及适应地形地物的基本要求。

(2)安全性原则，立交方案应保证行车安全，不因设计方案出现交通事故。

(3)指标适度原则，立交方案线形指标得当，不得影响交通顺畅，也不必追求过高指标。

(4)经济性原则，立交方案的工程规模及工程造价、养护费用、营运费用应该较低。

(5)绿色环保原则，立交方案注重与周围自然环境的协调，减少对环境的破坏，使工程融入自然。

(6)社会影响小的原则，立交方案应尊重当地百姓习惯，降低社会影响。

4.2 方案比选

结合本枢纽互通式立交方案，总结各方案优缺点，详见表1。

表1 方案优缺点对比表

方案二与方案三同深度比较，其主要经济技术指标及工程规模见表2。

表2 方案主要经济技术指标及工程规模表

经综合分析，虽然方案三从土石方数量、桥梁规模以及工程造价等方面具有一定优势，但考虑行车安全、房屋拆迁量以及对沿线村落和社会造成的影响角度出发，并结合地方意见，本枢纽现阶段推荐方案二。

5 结 语

枢纽互通式立交设计不仅包含路线设计的诸多特点，同时还具有其独特性，即在方案设计时需要在有限的空间内平衡多元化因素的影响，故而在技术上存在一定的难度和复杂性。如何准确把握交叉位置、正确选定交叉形式、合理布设枢纽象限、优化布置工程构造物以及综合考虑控制因素等一直是必须思考的问题。

(1)互通设计方案灵活多变，在保证方案安全合理的前提下应大胆尝试新想法。

(2)加强沟通，一方面要多与其他专业人员交流，另一方面也要善于和地方政府沟通。

(3)把握细节，做到精益求精，方案才会不断优化。

现阶段，枢纽互通式立交设计在一定程度上仍然多以经验为主，但是，总结利用他人经验或辅助其他技术手段来拟定科学的设计方案这条道路值得工程人员去探索。