郑漯高速公路漯河复合式立交设计方案的比选

吴 渊

(安徽升建工程管理有限公司，安徽 合肥 230009)

0 引言

京珠国道主干线郑州至漯河段高速公路是国家高速公路网及河南省公路网主骨架的重要组成部分。公路自开通运营以来，随着经济的快速发展，交通量迅速增长，[1]京珠国道郑州至漯河段四车道高速公路通行能力将达到饱和，服务水平随之下降。为满足交通量日益增长的需要，提高京珠国道主干线的服务水平，本段高速公路将在原有四车道的基础上采用两侧直接拼接加宽的方式，改建成双向八车道高速公路。随着主线的加宽改建，漯河立交也在进行相应改建。

1 漯河复合式立交的基本状况

1.1 漯河复合式立交的地理位置和在路网中的作用

漯河市是河南省中部地区开放型、交通枢纽型城市，107国道和京珠国道主干线南北纵贯全境，上海至洛阳国家重点公路东西横穿全市，构成十字型公路骨架。沿京珠国道主干线，由北向南，依次与临颖至鄢陵公路相交设有临颖立交，与漯河至西华公路(省道S330)相交设有漯河北立交，与漯河至周口公路(省道S238)相交设有漯河立交，与上海至洛阳国家重点公路相交，其在路网中起着举足轻重的作用。

1.2 立交区地形地貌特征及地质概况

漯河立交位于黄淮冲积平原南部，地势由西北向东南略微倾斜，地形开阔平整，起伏微弱，海拔标高为55～58 m，立交场地内没有水系河流，没有建筑物。地层主要为第三系和第四系松散物沉积而成，土质主要为中液限黏土和粉质中液限黏土。

1.3 复合式立交的现状

漯河立交位于省道S238上，位于漯河市市区东南，是漯河市的主要出入口，为单喇叭形二级立交，主线分别以两座(15+20+15) m连续刚构桥(空心板与桥墩固接)上跨省道S238和对向分离式双车道匝道。现有匝道平面最小半径为70 m，最大纵坡为3%。主线路基宽度为26 m。漯河枢纽立交为设有两条半定向匝道的半苜蓿叶变异型立交，郑漯高速公路下穿漯周高速公路及两条半定向匝道，漯周高速上跨主线桥为4×20 m空心板，两条匝道桥分别为(2×25+3×30+3×25+24.420 +3×30 +3×25) m和(2×25 +3×30 +4×25+26.503+3×30+2×25) m连续箱梁。匝道最小半径为70 m，最大纵坡为4.458%。枢纽立交上海至北京方向的右转匝道端部和漯河立交珠海下漯河方向的出口匝道端部之间距离为497 m；漯河立交漯河往珠海方向入口匝道的端部和枢纽立交北京至上海和洛阳方向的出口匝道端部之间距离为541 m。

2 立交节点分析及改建原则确定

2.1 预测与分析

交通量是漯河立交设计的主要依据，而科学地预测和分析又是立交方案抉择的前提。本次设计采用京珠国道主干线郑州至漯河段高速公路改扩建中交通量的预测结果。[2]2030年预测转弯交通量，如图1所示，其中：括号外的数字为预测年度的年平均日交通量(pcu/d)，括号里的数字为设计小时交通量(pcu/h)。

图1 2030年预测转弯交通量分布

设计小时交通量用关系式计算：

DDHV=AADT×K×D

(1)

其中：DDHV为某方向设计小时交通量,pcu/h；AADT为年平均日交通量,pcu/d；K为高峰小时系数，本次取0.125；D为方向不均匀系数，本次预测交通为各个匝道的单向交通量，所以，匝道高峰小时交通量不考虑此系数。

首先，根据设计小时交通量、匝道设计速度及匝道长度(所有匝道长度均小于600 m)，对照表1匝道车行道通行能力值，单车道匝道的设计小时交通量均小于单车道匝道本身的基本通行能力，双车道匝道的设计小时交通量均小于双车道匝道本身的基本通行能力。因此，本次改扩建匝道还是采用原有断面形式。

表1 匝道车行道通行能力值

其次，因为出入口最小间距大于450 m，所以，所有匝道均按孤立匝道(分析匝道与相邻匝道的间距大于450 m为孤立匝道)考虑。计算出主线上单车道或双车道匝道分合流影响区范围的设计小时交通量均小于表2匝道分、合流区基本通行能力值。

表2 匝道分、合流区基本通行能力值 单位：pcu/h

再次，针对原有立交形式存在的两个交织区，结合交织长度、交织段内总车道数、被交织车辆占用的车道数、交通组成、交织流和总流率的比率等影响交织运行的参数，计算得出：北京至珠海方向交织段内交织车辆平均速度为76.2 km/h，非交织车辆平均速度为91.5 km/h，交织段内所有车辆的平均速度为85.4 km/h，车流密度K1=20.1 pcu/(km·车道)。珠海至北京方向交织段内交织车辆平均速度为72.4 km/h，非交织车辆平均速度为81.7 km/h，交织段车流密度K2=22.2 pcu/(km·车道)。对照表3匝道分、合流区的服务水平，表明该立交在交织段内不满足二级服务水平，因此，需要对该立交两处交织段进行改造，从而提高本立交的服务水平。

表3 匝道分、合流区的服务水平

2.2 立交改建的原则

根据国内外拓宽改建的经验，结合现有京珠高速公路沿线的地形、地物条件、互通现状等工程实际情况，确定本立交的改建原则[3]如下：

(1)在满足交通需求的同时，充分考虑运行条件的安全性；

(2)合理选择互通改建方案，减少对现有道路交通的影响；

(3)尽量利用原有工程，降低造价，节约土地，减少拆迁；

(4)充分考虑景观设计，使立交与周围环境、社会环境和谐一致。

3 立交方案设计与比选

3.1 立交方案设计

3.1.1 复合式立交现状存在的问题

(1)上海至北京方向匝道的加速车道渐变段终点和珠海下漯河方向匝道的减速车道渐变段起点相互重叠，且两个匝道端部之间的距离只有497 m；漯河至珠海方向匝道的加速车道渐变段终点和北京至上海和洛阳方向匝道的减速车道渐变段起点相互重叠，且两个匝道之间的距离只有541 m。主线加宽改建后匝道重新接线，端部间距仍要缩减。如果考虑在两个立交由辅助车道连接，车辆会交织运行，而计算分析得知交织运行段服务水平较低，而且因交织运行会引起事故率上升。为避免高速车流的交织，消除交通安全隐患，提高立交的服务水平，尽可能地发挥枢纽立交的交通转换功能，应考虑设置集散车道。

(2)由于跨线桥净空的局限(从北京至珠海方向3处交叉点的净空分别为4.54 m、4.91 m和5.35 m)，为保证全线范围内净高为5.0 m的设计要求，要么拆除重建匝道桥，要么采用主线下挖方案，以满足高速公路的净空要求。

(3)郑漯高速公路下穿漯周高速公路及两条半定向匝道，漯周高速公路主线跨线桥主跨为4×20 m空心板结构，可满足路基最大宽度38.80 m，两个匝道桥主跨均为3×30 m连续箱梁结构，可满足路基最大宽度分别为37.80 m和38.60 m。由于两条半定向匝道跨线桥桥墩的平面位置的限制，使主线在立交区内无法满足标准八车道42.00 m的路基宽度要求。解决这一问题有两个方案可以选择，一是将两个匝道桥和跨主线桥拆除重建，二是压缩主线宽度。

3.1.2 立交方案

通过对立交现状、地质地貌及地质条件、地区路网规划和交通状况等资料的调查分析，根据本互通的功能、交通量分布状况，以及原有立交实际工程条件，立交设计考虑以下4种方案：

方案一是在立交区范围内的直行车道旁设置分隔(分隔距离为3 m)的双车道集散车道，将两个立交的出入口串联起来，使主线一个行驶方向只保留一对出入口。集散车道与主线的连接部按照变速车道进行设计，相应地设置辅助车道以满足车道平衡原则。[4]主线采用42 m标准八车道路基宽度，集散车道采用12 m路基宽度。两个净空和净宽都不够的匝道桥拆除重建，净宽不足的漯周高速公路跨主线桥也拆除重建，集散车道上跨省道S238，下穿漯周高速公路跨线桥的两边孔。

该方案将多个连续出入口合并，避免了连续出入口造成信息迷惑而引起的错行或操作失误，降低了出入车辆对直行车流的干扰，减少了交通隐患，有利于运行安全。但是，漯周高速公路的跨线桥，以及北京至上海方向和珠海至洛阳方向的两座匝道桥，因为桥梁跨径和桥下净空不够而需要拆除并重建，不仅使工程造价提高很多，还会因为漯周高速公路跨线桥的拆除重建而使漯周高速公路中断交通，施工时，漯周高速路交通流无法组织。再者，漯周高速建成通车不久，拆除重建不仅会造成很大的资源浪费，还会造成不良社会影响。

针对方案一的不足，为避免拆除两个匝道桥和漯周高速公路跨线桥，采用缩减主线宽度和集散车道长度的方案，即把主线采用的42 m八车道标准横断面，在两个上跨匝道桥范围内取消硬路肩(只留路缘带)，形成37.5 m宽度的简易八车道路基断面，同时，集散车道不贯穿整个立交区。采用简易八车道后两侧硬路肩各减少了2.25 m，对临时停车和右侧车道驾驶舒适感有一定影响。结合实际行车情况，可按车型、车速划分车道，通过规范行驶和在简易八车道673 m内禁止临时停车等措施保证顺畅快捷地通行。

方案二是在枢纽立交的两个匝道桥和主线跨线桥不动的前提下，采用主线下穿方案，解决净空不足问题；采用简易八车道路基横断面，解决净宽问题；采用匝道间的立体分离，解决交织问题。即将洛阳至北京方向左转匝道下穿漯周高速公路跨线桥后与上海至北京方向的右转匝道合流，向北延伸，跨过漯河单喇叭立交环形匝道后汇入主线；在北京下漯河匝道前，设置集散车道与主线分隔，上跨漯河立交的对向双车道和漯河上珠海方向匝道，向南延伸并与北京至上海和洛阳方向出口匝道相接，上海至北京方向的环形匝道通过漯周高速公路跨线桥的边孔，与洛阳至珠海方向匝道合流，再通过辅助车道汇入主线，同时，新建一个匝道解决漯河至上海方向和洛阳方向的交通转换。

该方案避免了拆除匝道桥和漯周高速公路跨线桥，也避免了匝道和主线连接处车流的交织，而且匝道平面线形顺适，行车时间短，占地面积小。但是，匝道在上跨漯河立交时，需增加两座较长的匝道桥(一座385 m，一座300 m)，匝道纵面指标较低，对原有立交的行车视距和视野造成一定影响，施工期间对原有立交行车干扰比较大，工程造价较高。

方案三是将洛阳至北京方向左转匝道与上海至北京方向的右转匝道合流后向北延伸，绕过漯河单喇叭形立交环形匝道后与漯河上北京方向匝道合流，再汇入主线，并新建一条匝道解决上海方向下漯河的交通流向，主线下挖、采用简易八车道路基断面。北京至珠海方向集散车道处理与方案二相同。

该方案使复合式立交范围内在主线上北京至珠海方向只有一个出口，珠海至北京方向只有一个入口，减少匝道对主线行车的干扰，有利于行车安全，构造物增加较少，比方案二节省一座385 m长、12 m宽的单向双车道匝道桥，施工期间对原有道路干扰较小，纵面顺适性好，总体经济造价相对较低。缺点是匝道长度较长，行驶时间长，绕行距离远(尤其是上海下漯河方向的车辆)，路面面积较大，占地面积大。

方案四是在方案三的基础上，考虑节约土地资源，集散车道上设计速度较低，上海和洛阳至漯河方向的交通量不大的实际情况，将上海下漯河方向的匝道从集散车道的左侧分流，直接汇到珠海下漯河方向的匝道上，如图2所示(方案四)。

图2 方案四

该方案占地面积小，绕行距离短，造价低，存在的不足是上海下漯河方向的匝道从集散车道的左侧分流，不符合驾驶习惯。

3.2 方案的比选

本着安全性、交通环境适应性和技术适应性、总体经济性的原则，结合立交现状、地形及地质条件[5]、区域路网规划和交通状况，从工程规模、工程造价、道路行车安全以及营运效益等方面对以上4个方案进行综合比较，对比情况见表4。

表4 漯河复合式立交方案比较表

综上比较，方案四作为设计方案较为合理。

4 结语

要做好一处立交的改扩建工程设计，必须从深入调查研究着手，分析原有立交在路网中的作用、功能、立交的通行能力、服务水平，充分掌握第一手资料，包括原立交的竣工图资料、预测交通量、原有立交在营运过程中反映出的设计缺陷，以及立交区域的地形地貌、地质条件等，抓住重点，集思广益，精心设计，不断优化设计方案，并在满足交通转换功能的前提下，强调其安全性、实用性和经济性。