劉立權(quán) 羅士彬 范 偉

(1.河北省高速公路榮烏管理處 保定 072550; 2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 武漢 430056)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，新建高速公路里程不斷增長(zhǎng)，高速公路網(wǎng)已基本形成，早期建成的部分高速公路因交通量增長(zhǎng)迅猛而急需改擴(kuò)建。互通式立體交叉為高速公路建設(shè)工程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，特別是作為高速公路之間交通量轉(zhuǎn)換用的樞紐互通，其改擴(kuò)建方案受多種因素制約。如何在通行能力、環(huán)境影響、安全與經(jīng)濟(jì)等方面達(dá)到最優(yōu)，是樞紐互通改擴(kuò)建方案研究的關(guān)鍵所在。

1 項(xiàng)目概況

1.1 互通立交現(xiàn)狀

榮成～烏海高速公路(G18)，由東至西橫貫山東、河北、天津、山西、內(nèi)蒙古，是我國(guó)北部地區(qū)東西向主通道，是西北部地區(qū)通往環(huán)渤海灣地區(qū)的出海通道之一。榮成～烏海高速公路河北徐水至淶源(冀晉界)段位于河北省保定市西北部，是河北省高速公路網(wǎng)中橫三、縱五的一部分，也是保定地區(qū)的重要運(yùn)輸通道。

商莊樞紐互通作為榮烏高速公路河北徐水至淶源(冀晉界)段高速公路路線起點(diǎn)，及榮烏高速公路與京港澳高速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)2條高速公路之間交通量的轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等有著十分重要的作用[1]。

榮烏高速公路徐水至淶源段的起點(diǎn)與已建成通車的保津高速公路相接，商莊互通是榮烏高速公路徐水至淶源段起點(diǎn)的互通立交，連接保津高速公路和京港澳高速公路。二者位置示意見圖1。

圖1 商莊互通現(xiàn)狀圖

隨著榮烏高速的開工建設(shè)，現(xiàn)有商莊單喇叭形互通已不能滿足各高速公路之間交通相互轉(zhuǎn)換的需要，同時(shí)京港澳高速公路即將由雙向4車道擴(kuò)建為雙向8車道，考慮原有互通的利用，須對(duì)商莊互通進(jìn)行原位改擴(kuò)建。

1.2 交通量分布情況

交通量分布狀況如圖2所示，該互通預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向交通量為46 531 pcu/d，其中主線往北京方向 13 497 pcu/d，占29.0%，主線往珠海方向33 034 pcu/d，占71.0%；京港澳高速往天津方向29 846 pcu/d，占64.14%，京港澳高速往淶源方向?yàn)?6 685 pcu/d，占35.86%。

圖2 商莊樞紐互通2032年轉(zhuǎn)向交通量(單位：pcu/d)

2 商莊樞紐互通式立交方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

商莊互通設(shè)計(jì)主要考慮以下方面的因素：形式美觀，運(yùn)行順暢，交通組織明確；考慮原互通利用，降低工程造價(jià)；減小施工期對(duì)京港澳高速公路及原商莊互通的影響，同時(shí)考慮京港澳高速公路改擴(kuò)建的需要[2-3]。因此，設(shè)計(jì)擬采用以下3個(gè)方案進(jìn)行比選。

2.2 互通改擴(kuò)建方案

1) 方案一。同側(cè)內(nèi)環(huán)變異苜蓿葉方案，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進(jìn)行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計(jì)。

方案一為變異苜蓿葉方案(見圖3)，兩交叉高速公路主線設(shè)計(jì)車速均為120 km/h，榮烏高速公路為雙向4車道高速公路。原商莊互通全部拆除，京珠高速公路互通區(qū)范圍內(nèi)按8車道加寬預(yù)留。在主轉(zhuǎn)向交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計(jì)車速80 km/h，路基寬度采用單向雙車道，寬12.0 m。次轉(zhuǎn)向交通流向(淶源至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計(jì)車速60 km/h，路基寬度按單出雙行路基寬10.5 m設(shè)計(jì)。其余2個(gè)方向設(shè)置環(huán)形匝道，設(shè)計(jì)車速40 km/h，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為10.5 m?？紤]到主線直行交通量較大，為減少主線出入口數(shù)量及轉(zhuǎn)向交通量對(duì)主線直行車流的影響，采用集散車道將內(nèi)環(huán)匝道與主線分離，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為10.5 m[4]。

圖3 商莊互通方案一

2) 方案二。三環(huán)變異苜蓿葉方案(見圖4)，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進(jìn)行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計(jì)。

方案二結(jié)合天津至珠海為主交通流方向，采用變異苜蓿葉方案，主流向左轉(zhuǎn)采用半直連式匝道，其余3個(gè)匝道左轉(zhuǎn)采用環(huán)形匝道，主線上跨。原商莊互通部分利用(珠海至天津右轉(zhuǎn)匝道)，京珠高速公路按照雙向8車道拓寬預(yù)留設(shè)計(jì)。在主交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計(jì)車速80 km/h，路基寬度采用12.0 m。環(huán)形匝道采用40 km/h，路基寬度為10.5 m單向單車道。右轉(zhuǎn)匝道采用60 km/h的設(shè)計(jì)車速，橫斷面類型為單向雙車道，路基寬度為10.5 m。

圖4 商莊互通方案二

3) 方案三。1個(gè)內(nèi)環(huán)加3個(gè)半定向匝道方案(見圖5)，互通內(nèi)匝道與京港澳現(xiàn)狀4車道進(jìn)行順接，京港澳高速預(yù)留8車道設(shè)計(jì)。

圖5 商莊互通方案三

商莊互通方案三為1個(gè)內(nèi)環(huán)加3個(gè)半直連式匝道方案，原商莊互通全部拆除，京珠高速公路互通區(qū)范圍內(nèi)按8車道加寬預(yù)留。在主交通流方向(天津至珠海方向)設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計(jì)車速80 km/h，路基寬度采用單向雙車道匝道，路基寬12.0 m。珠海至淶源方向、淶源至北京方向設(shè)置半直連式匝道，設(shè)計(jì)車速60 km/h，路基寬度按單出雙行路基寬10.5m設(shè)計(jì)。天津至北京方向設(shè)置環(huán)形匝道，設(shè)計(jì)車速40 km/h，橫斷面類型為單向單車道，路基寬度為單向單車道10.5 m。

3 方案比選

各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及工程量比較見表1、表2。

表1 各方案優(yōu)缺點(diǎn)

表2 各方案主要工程數(shù)量

對(duì)表1、表2進(jìn)行分析后可知：

1) 商莊互通方案一。能很好地滿足采用同側(cè)兩內(nèi)環(huán)匝道變異苜蓿葉方案，主線上跨，主交通流珠海至天津方向、珠海至淶源方向平、縱面線形指標(biāo)較高，交通運(yùn)行順暢。通過(guò)設(shè)置集散車道，將交織區(qū)轉(zhuǎn)移至匝道上，交通組織單一明確，相對(duì)比較方案，主線出入口的數(shù)量為4個(gè)(少于方案二7個(gè))，且主線上無(wú)交織區(qū)，有效地減小了轉(zhuǎn)向車輛對(duì)主線直行車輛的影響。對(duì)于被交路京港澳高速公路近期將擴(kuò)建為雙向8車道，匝道順接原4車道遠(yuǎn)期預(yù)留8車道，相對(duì)比較方案而言，方案一與京港澳高速公路進(jìn)出口數(shù)量為6個(gè)(少于方案二7個(gè))，有效地減小匝道銜接不確定因素及對(duì)京港澳高速公路直行車流的影響。

2) 商莊互通方案二。采用三環(huán)變異苜蓿葉方案，主線上跨，主交通流向珠海至天津方向左轉(zhuǎn)采用半定向匝道，其余方向左轉(zhuǎn)采用內(nèi)環(huán)匝道。該方案橋梁及用地規(guī)模較小，工程造價(jià)較低，施工組織較方案一簡(jiǎn)單，原互通珠海至天津方向右轉(zhuǎn)匝道可以利用。但榮烏高速與京港澳高速上各存在一交織段，相對(duì)于方案一出入口數(shù)量較多，交通轉(zhuǎn)換對(duì)主線及被交路直行車輛均存在影響，交通組織相對(duì)較差。且兩相鄰環(huán)圈匝道預(yù)留8車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)較為困難。

3) 商莊互通方案三。本方案淶源至北京方向左轉(zhuǎn)匝道較推薦方案指標(biāo)高，車輛運(yùn)行順暢?；ネ▋?nèi)部無(wú)交織段，車輛轉(zhuǎn)向、交通組織明確。但是存在以下缺點(diǎn)：由于匝道相互穿越，互通整體橋梁規(guī)模有所增加。淶源至北京方向?qū)?nèi)環(huán)改為半直連式匝道，繞行距離增加；互通交通量匹配較差，對(duì)淶源至北京方向(較小交通流方向)，采用半直連式匝道，相對(duì)浪費(fèi)；F匝道位于互通內(nèi)部，且需要上跨京港澳后穿越榮烏高速，縱斷面指標(biāo)較低。

綜上所述，商莊樞紐互通推薦采用方案一變異苜蓿葉方案。

4 推薦方案施工交通組織設(shè)計(jì)

考慮到商莊樞紐的改建不能中斷保津高速與京港澳高速的交通運(yùn)行及轉(zhuǎn)換，以下共分4步對(duì)其改建施工方案進(jìn)行組織[5-6]。

步驟1。建成部分主線橋梁及路基，建成天津至北京方向、北京至淶源方向及珠海至天津方向的右轉(zhuǎn)匝道，部分建成淶源至珠海方向右轉(zhuǎn)匝道。將原商莊互通天津至北京方向和珠海至天津方向的右轉(zhuǎn)匝道拆除，見圖6a)。

步驟2。在步驟1的基礎(chǔ)上，建成主線跨線橋梁，建成天津至珠海左轉(zhuǎn)方向半定向匝道橋及部分路基工程，建成部分集散車道，修建臨時(shí)匝道，見圖6b)。

步驟3。在步驟2的基礎(chǔ)上建成北京至天津方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，連通淶源至珠海方向右轉(zhuǎn)匝道。拆除天津至珠海方向左轉(zhuǎn)半定向匝道，北京至天津方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，臨時(shí)匝道，見圖6c)。

步驟4。建成淶源至北京方向左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道，完成珠海至淶源方向左轉(zhuǎn)半定向匝道橋梁及路基工程,完善集散車道設(shè)計(jì)。商莊樞紐建設(shè)完成，見圖6d)。

圖6 推薦方案施工交通組織設(shè)計(jì)圖

5 結(jié)語(yǔ)

商莊樞紐互通是一個(gè)比較典型的將單喇叭互通改建成為十字交叉樞紐互通的例子，互通改建方案受地形地貌、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等諸多外部因素影響，同時(shí)方案的比選需要對(duì)正在運(yùn)營(yíng)的京港澳高速現(xiàn)狀、原單喇叭互通如何合理利用、施工期間交通組織及保通方案等各方面因素進(jìn)行考慮。本文通過(guò)3個(gè)樞紐互通方案的比選，提出本互通立交的推薦方案，以供工程技術(shù)人員進(jìn)行綜合參考。