互通立交方案選擇的研究

互通立交方案選擇的研究

榮成烏海高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中18條東西支線的第4條。它從山東省榮成市開(kāi)始，位于內(nèi)蒙古烏海市。它與6g京藏高速k1060k相連。通過(guò)與海南西部港口的連接，它與海南富圖之間的快速道路相連，全長(zhǎng)880公里。本項(xiàng)目的建成為我國(guó)東部區(qū)進(jìn)入西部區(qū)提供了便捷的交通，對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)東西部密切交流、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)互補(bǔ)具有十分重要的意義。榮烏高速終點(diǎn)樞紐互通立交位于烏海市海南區(qū)二道坎大橋東側(cè)，距蒙寧界主線收費(fèi)站西側(cè)約1.6km。該互通立交是G18榮烏高速和G6京藏高速交通節(jié)點(diǎn)，在區(qū)域路網(wǎng)中承擔(dān)兩方面的功能。首先是G18榮烏高速公路與G6京藏高速公路之間的交通轉(zhuǎn)換，其次是兩條高速公路與既有地方公路的交通轉(zhuǎn)換功能。因此，在互通方案選擇時(shí)應(yīng)兼顧以上兩種功能。1互通立交方案比選海南西樞紐互通立交是G18榮烏高速公路網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，互通立交方案直接關(guān)系到G18榮烏高速公路乃至整個(gè)公路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)效益。該互通立交方案的選擇應(yīng)基于交通量的預(yù)測(cè)，并結(jié)合其在路網(wǎng)中的作用，同時(shí)充分考慮互通范圍內(nèi)的地形、地貌、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)等因素，使互通立交方案可以滿足安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性的標(biāo)準(zhǔn)。因此，海南西互通立交方案選擇時(shí)應(yīng)從以下幾方面考慮。(1）互通位置和形式的選擇應(yīng)與G18榮烏高速公路和G6京藏高速公路的等級(jí)、內(nèi)蒙古自治區(qū)路網(wǎng)布局、海南～烏達(dá)城際快速通道建設(shè)條件以及轉(zhuǎn)換交通量的分布狀況相適應(yīng)。(2）互通立交應(yīng)具有線條流暢，整體感強(qiáng)，有利于安全，注重景觀設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。(3）互通立交收費(fèi)站位置選擇應(yīng)與周圍的地形地質(zhì)條件、國(guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)范圍、烏達(dá)快速路和運(yùn)煤專線的布局相適應(yīng)，便于G6京藏高速公路后期運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)和遠(yuǎn)期改擴(kuò)建。(4）在滿足使用功能及保證行車安全方便的前提下，充分利用地形，合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，嚴(yán)格控制工程規(guī)模，降低工程造價(jià)。2方向、轉(zhuǎn)向交通量根據(jù)交通量分析結(jié)果，預(yù)計(jì)到2035年互通區(qū)總轉(zhuǎn)向交通量為26803pcu/d；鄂爾多斯～棋盤(pán)井方向、鄂爾多斯～銀川方向?yàn)橹饕煌糠较?，轉(zhuǎn)向交通量分別為8500pcu/d和7514pcu/d；烏海（烏達(dá)區(qū)）～棋盤(pán)井方向、烏海（烏達(dá)區(qū)）～銀川方向是次要交通量流向，轉(zhuǎn)向交通量分別為3278pcu/d和2334pcu/d；通過(guò)本樞紐互通立交落地交通量為16401pcu/d，見(jiàn)圖1。3主要火炬點(diǎn)方案根據(jù)國(guó)家高速公路規(guī)劃，通過(guò)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)、工可交通量和G6京藏高速接線條件分析，海南西樞紐互通立交布設(shè)存在以下控制因素。(1）海公鐵路。該鐵路與G6京藏高速交叉樁號(hào)約在K1174+972處，除上跨G6京藏高速橋梁采用48m跨徑外，其余橋梁均為32m孔徑?；ネ⒔徊糠衷训老麓〇|烏鐵路時(shí)，應(yīng)滿足鐵路凈高要求。(2）高壓線?；ネǚ秶鷥?nèi)存在1條南北方向500kV高壓線、3條220kV高壓線和1條110kV高壓線，立交匝道布設(shè)時(shí)應(yīng)避讓高壓塔，避免對(duì)高壓塔進(jìn)行拆移，同時(shí)凈距和凈高應(yīng)滿足安全距離要求。(3）烏達(dá)快速路和運(yùn)煤專線?；ネ涞卦训琅c烏達(dá)快速路相接處距離運(yùn)煤專線僅為5～20m，在滿足交通量轉(zhuǎn)換前提下，互通落地匝道的拼寬設(shè)計(jì)應(yīng)避免對(duì)烏達(dá)快速路和運(yùn)煤專線進(jìn)行改移。(4）國(guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)。根據(jù)環(huán)保要求，嚴(yán)禁在國(guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置收費(fèi)站和管養(yǎng)設(shè)施，匝道收費(fèi)站位置選擇時(shí)應(yīng)完全避讓。(5)G6京藏高速。G6京藏高速蒙寧主線收費(fèi)站和二道坎大橋間距為2.3km，海南西樞紐互通立交加減速車道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)減少對(duì)二道坎大橋和蒙寧界主線收費(fèi)站的干擾。(6）遠(yuǎn)期路網(wǎng)規(guī)劃。海南西樞紐立交方案設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家取消高速公路省界收費(fèi)站遠(yuǎn)期規(guī)劃，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)“十三五”期間蒙寧界主線收費(fèi)站向西改移至蒙寧界遠(yuǎn)期規(guī)劃，并預(yù)留“十四五”期間G6京藏高速“四改8”接線條件。4比較方案的選擇根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則、交通量預(yù)測(cè)結(jié)果和主要控制因素，海南西樞紐互通立交提出以下兩種方案在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行比選：變形苜蓿葉方案和復(fù)合T型方案。4.1方案制定原則前期海南西樞紐立交設(shè)置于既有蒙寧界主線收費(fèi)站和二道坎大橋之間，采用匝道上跨G6京藏高速公路的變形苜蓿葉互通型式，在東南和西南象限設(shè)置了環(huán)形匝道，最小半徑為R=60m，半定向直連匝道用于其余的左轉(zhuǎn)匝道，與烏達(dá)快速路采用平交方式接入。在該方案中，G6京藏高速公路在銀川方向上的進(jìn)出匝道延伸到二道坎橋，并且在橋的末端設(shè)置一個(gè)異型的變寬橋，因而是很難設(shè)計(jì)和施工的；與烏達(dá)快速路采用平交方式接入，與本項(xiàng)目落地交通量不匹配，且安全性差，運(yùn)營(yíng)期事故風(fēng)險(xiǎn)高；遠(yuǎn)期匝道收費(fèi)站位于國(guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)范圍，不符合國(guó)家環(huán)保部對(duì)該項(xiàng)目的環(huán)評(píng)要求，見(jiàn)圖2。在方案設(shè)計(jì)階段，結(jié)合前期互通方案、交通量預(yù)測(cè)結(jié)果和主要控制因素，將海南西樞紐互通向東調(diào)整，避免棋盤(pán)井～銀川、銀川～棋盤(pán)井方向匝道伸入G6京藏高速公路二道坎大橋，減少橋梁異型設(shè)計(jì)和施工的難度。同時(shí)，G6京藏高速銀川～棋盤(pán)井方向設(shè)置集散車道，互通區(qū)內(nèi)只設(shè)置一對(duì)出入口，各轉(zhuǎn)向交通流在集散道上進(jìn)行再次分合流和交織運(yùn)動(dòng)。集散車道和G6京藏高速公路出入口均按8個(gè)車道設(shè)計(jì)。根據(jù)預(yù)測(cè)，2035年海南西樞紐互通與烏達(dá)高速公路之間的轉(zhuǎn)向交通量將達(dá)到2334pcu/d。因此，海南西樞紐立交與G6京藏高速公路交叉后，需設(shè)置互通落地匝道與烏達(dá)快速公路相接。前期為減小海南西樞紐立交工程規(guī)模，互通落地匝道終點(diǎn)與烏達(dá)快速路采用平交方案。通過(guò)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)和交通量分析可知，海南西樞紐互通落地功能是服務(wù)烏海市烏達(dá)區(qū)和海勃灣區(qū)。因?yàn)楹Ｄ衔鳂屑~互通立交與G6京藏高速公路現(xiàn)有海南立交之間的距離約為5.5km，烏海市海勃灣區(qū)車輛完全經(jīng)海南互通上下G6京藏高速公路與本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換，而烏海市烏達(dá)區(qū)車輛是通過(guò)互通落地匝道實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目和G6京藏高速公路交通轉(zhuǎn)換。因此，在權(quán)衡各方面因素的利弊后，本著“以人為本、安全至上”的原則，互通落地匝道與烏達(dá)快速路銜接可采用半定向匝道型式，即只設(shè)置榮烏高速～烏達(dá)區(qū)方向的兩條匝道，而不采用平交。海南西樞紐互通立交優(yōu)化后，采用對(duì)稱雙環(huán)+半直連部分苜蓿葉互通型式，與烏達(dá)快速路交叉部分均采用部分功能半直連T型互通型式，見(jiàn)圖3。該方案不僅立交型式美觀，而且與烏達(dá)快速路銜接順暢，保通方便，社會(huì)影響小，匝道收費(fèi)站完全避讓國(guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)；但不足之處是互通落地匝道占?jí)核暮夏颈Ｗo(hù)區(qū)面積較大，匝道收費(fèi)站未與蒙寧界主線收費(fèi)站遠(yuǎn)期改移或取消統(tǒng)籌考慮，后期管養(yǎng)費(fèi)用高。4.2互通區(qū)內(nèi)收費(fèi)設(shè)施方案鑒于變形苜蓿葉方案存在互通落地匝道占?jí)簢?guó)家級(jí)四合木保護(hù)區(qū)面積較大、匝道收費(fèi)站未與蒙寧界主線收費(fèi)站遠(yuǎn)期改移或取消統(tǒng)籌考慮、后期管養(yǎng)費(fèi)用高等問(wèn)題，提出G18榮烏高速公路終點(diǎn)與G6京藏高速公路T型交叉，合并設(shè)置落地匝道收費(fèi)站與G6京藏高速公路蒙寧界主線，最終形成復(fù)合T型互通立交方案。調(diào)整后互通方案位置不變，僅將原榮烏高速與京藏高速的十字交叉拆分為兩個(gè)T型交叉。其中，G18榮烏高速和G6京藏高速T型交叉采用全互通方案，互通區(qū)內(nèi)G18榮烏高速采用分離路基，鄂爾多斯～銀川方向、棋盤(pán)井～鄂爾多斯方向交通流直接從G18榮烏高速左側(cè)分合流，其余左轉(zhuǎn)匝道采用半定向直連匝道，各匝道上跨G6京藏高速跨線橋和加減速車道分合流鼻端均按8車道設(shè)計(jì)；而G6京藏高速和烏達(dá)快速路交叉為部分T型方案，僅設(shè)置G18榮烏高速～烏達(dá)區(qū)方向兩條匝道，并將G6京藏高速公路蒙寧界主線收費(fèi)站拆改與兩個(gè)匝道收費(fèi)站整體考慮?，F(xiàn)有蒙寧界主線收費(fèi)站設(shè)置4個(gè)入口、12個(gè)出口。主線收費(fèi)站移位后，為最大限度利用既有收費(fèi)設(shè)施，在G6京藏高速公路遠(yuǎn)期“4改8”路基邊線的基礎(chǔ)上，落地匝道與G6京藏高速公路主線平行布設(shè)，并盡可能靠近以減少占地。北側(cè)E匝道設(shè)置5個(gè)入口，充分利用現(xiàn)有收費(fèi)設(shè)施；南側(cè)G匝道收費(fèi)站需新建9個(gè)出口，京藏高速直行車道上的收費(fèi)設(shè)施予以拆除。主線收費(fèi)站“宿辦區(qū)”完全利用，新建上跨京藏高速人行聯(lián)絡(luò)道聯(lián)通南北收費(fèi)廣場(chǎng)，見(jiàn)圖4。經(jīng)綜合比選，海南西樞紐立交最終按復(fù)合T型方案實(shí)施。雖然該互通方案不能為所有方向的交通量落地提供服務(wù)，其中G18榮烏高速落地交通量和G6京藏高速銀川方向落地交通量經(jīng)由海南西樞紐互通落地，海南西樞紐互通承擔(dān)的京藏高速棋盤(pán)井方向落地交通量（3278pcu/d）改由海南互通落地并經(jīng)烏達(dá)快速路來(lái)往烏達(dá)區(qū)，但是該方案完全符合G6京藏高速主線收費(fèi)站改移和遠(yuǎn)期“4改8”規(guī)劃，且匝道收費(fèi)站占?jí)核暮夏颈Ｗo(hù)區(qū)面積最少，落地匝道與烏達(dá)快速路相接順暢，保通方便，社會(huì)影響小。5控制因素選擇(1）在樞紐互通立交方案設(shè)計(jì)中，一般地形和地質(zhì)條件不是方案布設(shè)的首要控制因素，應(yīng)以高速公路網(wǎng)近遠(yuǎn)期規(guī)劃、鐵路、河道、村莊、廠礦企業(yè)、基本農(nóng)田、環(huán)境敏感點(diǎn)等為主要控制因素進(jìn)行多方案比選。(2）樞紐互通立交作為高速公路主要節(jié)點(diǎn)，占地規(guī)模較大，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持環(huán)保