基于道路拓宽改建情况下互通立交方案选型与设计

基于道路拓宽改建情况下互通立交方案选型与设计

董德忠

中铁十局集团有限公司济南勘察设计院

摘要：互通立交设计应满足功能、安全和环境保护要求，综合考虑社会条件、交通条件、自然条件、用地和全寿命周期成本等因素进行方案研究比选。G25长深高速为山东省南北向高速大通道，本次于济青高铁青州北站附近增设青州何官互通立交，实现G25长深高速与济青高铁青州北站旅客运输公铁“零换乘”。本文以该互通立交为例，根据转向交通量、地形地物、重要建筑物、用地等要求，结合高速拓宽改建计划，提出两种设计方案，并从工程规模及交通需求功能等方面，对互通形式进行综合比选，为高速公路增设互通式立交方案选型设计提供参考。

关键词：互通立交设计； 高速公路；互通选址；方案比选

G25长深高速山东段为山东省南北向高速大通道，沿线连通滨州、东营、潍坊、日照和临沂等市。济青高铁是我国“四纵四横”快速铁路网青太客运通道的重要组成部分，全长307.9公里，2018年底建成通车。济青高铁在跨G25长深高速后，设置青州北高铁站，而青州市配套建设新北环上跨G25长深高速，直连青州北高铁站。目前，青州北高铁站已成为周边的青州市、寿光市、东营市人民高铁出行的首选。

青州何官互通为高速公路与铁路交通转换的重要节点，位于何官镇秦家村西北方向，构建区域“高速+高铁”多式联运通道，扩大青州北站辐射范围。G25长深高速青州段设计行车时速100km/h，路基宽度24.5m，高速的加宽已列入山东省高速公路网中长期规划，并拟于“十四五”期间实施建设。被交叉路为扈冯路，是青州市区北部外环线的重要组成部分，采用双向四车道一级公路，路基宽为25.5m，设计速度为60km/h。

图1项目地理位置示意图

1交通量预测

本项目交通量组成包括趋势交通量、诱增交通量以及高铁转移交通量。从交通量预测结果看，广饶-扈家村方向的转向交通量为347pcu/h，青州-扈家村方向的转向交通量为325pcu/h，青州-冯家村方向的转向交通量为237pcu/h，广饶-冯家村方向转向交通量为158pcu/h。根据预测的交通量，两相交道路交通量主要为直行，转向交通量相对较小。一般式互通立交即可满足转向交通量的需求。

图2 设计小时转向交通量预测结果示意图

2总体设计

2.1控制因素

1）场区位于蔬菜基地，蔬菜大棚密布，同时高压铁塔亦广泛分布，在设计过程中应尽量减少拆迁规模与桥梁规模，减轻对周边居民生产和生活干扰。

2）考虑到长深高速远期加宽，为保证互通之间的净距，避免与南部于家庄枢纽互通连接形成复合式互通立体交叉，互通选址时要综合考虑本项目与扈冯路的相对位置关系。

3）场区内存在基本农田，按照相关规定工程建设不宜侵占基本农田，互通选址时应重视匝道线形指标的选择，避让基本农田。匝道布设尽量减少新增用地，减少拆迁规模。

4）考虑主线纵断面指标，通过合理的立面设计减少桥梁规模，控制填土高度。

2.2技术标准

采用部分苜蓿叶互通立交方案，长深高速主线维持原双向四车道高速公路，设计速度为100km/h，路基宽24.5m；被交路青州市新北环为双向四车道一级公路，设计速度为60km/h，路基宽25.5m；匝道设计速度40km/h，路基宽度采用9.0m的单向单车道、16.5m的对向双车道。

互通立交桥涵设计荷载等级采用公路—I级；路基、桥涵设计洪水频率1/100；地震动峰值加速度系数为0.15。

2.2互通选址

在满足互通立交功能、安全和环境保护要求前提下，从区域路网布局、周边土地利用规划、现有互通立交布局以及高速改扩建计划几个方面，对青州何官互通选址进行研究论证。

1）区域路网布局。

青州市新北环位于济青高铁与青银高速之间，是青州市、寿光市及周边地区出入高铁站的重要通道。因此，互通选址应充分考虑青州市新北环的位置，使其高铁疏解线的功能得以充分发挥。

2）周边土地利用规划

青州市在高铁站附近及在建青州市新北环两侧预留规划建设空间，该区域未来将被建设成为高铁产业园，充分发挥“高速+高铁”对地方经济的强力带动作用；在预留建设空间之外的区域为国家基本农田区，互通选址时需考虑尽量避让。

3）现有互通立交布局

济青高铁位于阳河互通与于家庄枢纽互通之间，北距阳河互通8.7公里，南距于家庄枢纽互通4.4公里，济青高铁青州北站位于长深高速东约2.8公里。增设互通选址应满足互通间距要求，尽量避免因形成复合互通而造成的工期、投资增加。

4）高速改扩建计划。

依据“近远结合，分步实施”的理念，增设互通应尽量避免与上下游互通之间形成复合互通，以减少工程规模，缩短工程工期，降低新建互通立交工程对现状长深高速正常运营的影响。

综合上述，青州何官互通立交选址具有唯一性，即位于G25长深高速与在建青州市新北环交叉处，距于家庄枢纽约2.6公里，距阳河互通立交约10.5公里，距青州北互通立交约4.5公里。

2.3 互通立交方案设计

本项目位于G25长深高速K1409+836附近，被交路为扈冯路。由于受到现场条件限制，同时考虑降低造价的因素，提出两个方案进行比选论证。两方案均预留G25长深高速远期加宽（双向六车道、设计速度120公里/小时、路基宽度34.5m）的条件，为满足与于家庄枢纽互通现阶段与远期改造后的净距要求，两方案均设置在扈冯路北侧：方案一（部分苜蓿叶形）与方案二（A型单喇叭形）。

2.3.1 方案一（部分苜蓿叶形）

该方案利用在建扈冯路上跨G25长深高速，匝道平交扈冯路的形式，设置两处匝道收费站，位于东北、西北象限，收费车道均为3进3出。

互通方案为部分苜蓿叶形，采用主线下穿被交路方案。其中右转弯匝道均采用直连式匝道，左转弯通过匝道及连接线与被交路的平面交叉实现。该方案匝道的布设受基本农田及高压线塔的影响较大，为保证减速车道后运行速度过渡段上的最小曲率半径、保证B匝道的布设空间、增大转向匝道上圆曲线半径，同时为保证A匝道与扈冯路以较为顺直的线形相交，A匝道的布置稍偏向西北，使A匝道以直线接入平交口。

本方案匝道设计速度40km/h，匝道圆曲线最小半径100m，最大纵坡为2.4%，采用对向双车道路基宽度为16.5 m，单向单车道路基宽度为9.0m。本方案共设置通道2处，无新建跨线桥。项目新增永久占地10.1162公顷，建设投资19188.00万元。

该互通方案与于家庄枢纽间的净距为1.488公里,未来长深高速进行双向六车道拓宽改建时，于家庄枢纽北侧两条右转匝道在满足交通需求前提下按单车道匝道进行改造；改造后何官互通与于家庄枢纽的净距为1.458公里，满足不形成复合互通的最小净距要求。

该方案设计充分考虑未来长深高速改建时互通匝道的利用问题，若未来长深高速采用沿中心线两侧加宽的改建方式，方案中A、F匝道和两个对应收费站可完全利用，利用率100%，其余四条转向匝道完全利用段长度合计约640米，改造段长度约400米，利用率约62%。

图3 部分苜蓿叶形互通立交

2.3.2  方案二（A型单喇叭形）

为避让扈冯路及基本农田，减少跨线桥规模，根据现场实际条件布设A型单喇叭形互通立交方案。该方案为新建，不利用现状结构物。

互通方案采用匝道上跨主线、平交被交路，被交路上跨主线的A型单喇叭形，本方案设置1处匝道收费站，位于东北象限，收费车道为3进4出。匝道布设时考虑D匝道分流点距离新北环跨线桥不小于150m，同时合理布设A、E、D匝道连接部与匝道桥的相对位置关系，尽量减小桥梁规模。

本方案匝道设计速度40km/h，B匝道采用环形匝道设计并入主线，圆曲线最小半径为60m，匝道最大纵坡为3.5%，采用双向四车道路基宽度为23.5m，对向双车道路基宽度为16.5m，单向单车道路基宽度为9.0m。方案共设置通道7处，匝道跨线桥1座。新增永久占地10.9525公顷，建设投资19949.36万元。

本方案设计充分考虑未来长深高速改建时互通匝道的利用问题，若未来长深高速采用沿中心线两侧加宽的改建方式，本方案中A、C匝道和收费站完全利用，利用率100%，其余三条匝道B、D、E完全利用段长度合计约595米，改造段长度约360米，利用率约60%。

图4 A型单喇叭形互通立交

2.4 互通方案比选

首先，两个方案均能合理实现交通流的转换。另外，方案一平纵指标优于方案二，利于行车安全；方案一工期较短，施工难度小，对长深高速的运营影响较小；两方案占地相差不大，方案一不占用基本农田，方案二需占用，不利于耕地保护；短期来看方案一运营和管理成本较高，但随着“无感支付”的兴起，收费站管理运营成本将逐渐降低，互通因设置两处收费站而带来管理运营成本的增加也将随之大大减少；从工程规模来看，方案一明显低于方案二，造价较低。

综上所述，本次采用方案一部分苜蓿叶形互通立交作为推荐方案。

  表1 互通式立体交叉方案比较表             

3结语

G25长深高速青州何官互通立交为典型的部分苜蓿叶形，项目建设可统筹公路、铁路交通基础设施，实现两种运输方式无缝衔接。本文充分考虑未来长深高速采用沿中心线两侧加宽的改建方式，从交通量分析、互通选址、方案设计比选等方面系统总结了青州何官互通立交总体设计方案研究情况，针对互通方案研究过程中选址论证、方案比选进行了详细分析，对于同类型枢纽互通设计可作为参考借鉴。

参考文献

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[2] JTG D20-2017 《公路路线设计规范》[S].

[3] JTG/T D21-2014 《公路立体交叉设计细则》[S].

[4] JTG/T L11-2014 《高速公路改扩建设计细则》[S].

[5] 刘子剑.互通立体交叉设计原理与应用[M];北京:人民交通出版社;2015.

作者简介：董德忠，工程师，现任中铁十局济南勘察设计院交通市政所副主任设计师，2012年毕业于山东建筑大学土木工程学院，交通工程专业