復合式樞紐互通立交方案比選研究

周輝，雷鳴，韓劍

(廣東交通實業投資有限公司，廣東 廣州 510623)

1 工程概況

清南(清遠清新—佛山南海)高速公路是廣東省“十四五”規劃重大交通基礎設施重點建設項目，該項目的建設將在珠三角核心區形成新的南北向高速通道，提升珠三角地區通向粵北地區交通運輸通道服務水平，對完善廣東省高速公路路網布局結構起到重要作用。

該項目全線采用120 km/h高速公路技術標準，其中起點至佛清從(佛山—清遠—從化)高速公路路段為雙向六車道、路基寬34.5 m，佛清從高速公路至終點路段為雙向八車道、路基寬42 m。

2 與既有高速公路落地互通的復合方案

環山樞紐互通位于該項目終點處，處于西二環炭步互通西側、花都區炭步鎮環山村北側附近，承擔清南高速公路及其南延線與西二環高速公路的交通轉換，實現清南高速公路終點對接桂和路的功能。該互通需與西二環炭步互通(西二環與省道S267互通)疊合設置，為復合式互通立交。兩互通的交通流量見圖1、圖2，炭步互通現狀見圖3。被交路西二環為雙向六車道高速公路，設計速度100 km/h，遠期預計擴建為十車道。S267桂和路花都段為雙向四車道一級公路，佛山段為雙向六車道或雙向八車道分段設置的一級公路或城市道路。

圖2 環山樞紐互通2045年預測交通流量(單位：pcu/h)

圖3 炭步互通現狀圖

設計2種環山樞紐互通方案進行比選。方案1為復合式互通(見圖4)。該方案在南延主線西側布置半菱形匝道對接桂和路，所有方向匝道均布置為指標較高的(半)直連匝道?；ネㄎ鞫h高速公路側三水方向出入口、廣州方向入口均前置于現狀擁堵的西二環高速公路炭步互通出入口前，改造炭步互通廣州方向出口匝道與廣州往清新方向匝道出口合并，出主線后在匝道分流。

圖4 環山樞紐互通方案1設計示意圖

方案2為單環復合式互通(見圖5)。與方案1的主要區別是方案2中三水往清新方向采用環形匝道，設置上下匝道連接炭步互通，利用炭步互通收費站，設置Y形互通銜接桂和路。該方案通過改造桂和路平交口為Y形互通，提高通行效率，解決平交口擁堵問題。改造后被交路只有一個高速公路出入口，指引性較好，不容易導致誤行。但工程規模較大，占地大，三水往清新方向G匝道平面指標較低。

圖5 環山樞紐互通方案2設計示意圖

上述兩方案的比較見表1。從匝道技術指標比較，方案1全渦輪形互通各匝道指標均較高，形式與交通量匹配度較高，通行能力強；方案2有效利用主線、西二環及炭步互通之間的夾心地塊合理布置匝道，但三水往清新方向G匝道平面指標較低。從對被交地方路交通流的影響比較，方案1避開交通擁堵的炭步立交，設獨立匝道對接省道S267，便于該項目交通快速上下省道S267；方案2改造桂和路平交口為Y形互通，提高了通行效率，解決了平交口擁堵問題，但增大了炭步互通收費站交通量，需對現狀收費站進行擴建。從對被交高速公路交通流的影響比較，兩方案西二環高速公路側三水方向出入口、廣州方向入口均前置于現狀擁堵的西二環高速公路炭步互通出入口前，降低了炭步互通擁堵對高速轉換交通的影響；改造廣州方向出口匝道與廣州往清新方向匝道出口合并，車流在匝道分流，不易誤行。

表1 環山樞紐互通方案比選

3 與既有高速公路停車區的復合方案

民安樞紐互通位于清遠市清城區石角鎮民安村北側，被交路為佛清從高速公路，設計速度為120 km/h，雙向六車道，互通主要實現清南高速公路與佛清從高速公路間交通流的快速轉換。清南高速公路主線與佛清從高速公路交叉樁號為K26+619.754(佛清從高速公路樁號為ZK38+806.521)，佛清從高速公路石角停車區原設計起、終點樁號為K38+700—K40+410，其中石角停車區北側廣場距離該互通交叉點559.443 m，石角停車區南側廣場距離該互通交叉點830.821 m。民安樞紐互通2045年預測交通流量見圖6。

圖6 民安樞紐互通2045年預測交通流量(單位：pcu/h)

設計3種民安樞紐互通方案進行比選。其中方案一為變異渦輪形十字樞紐互通，交叉樁號K26+619.754(見圖7)。石角停車區北側減速車道匝道與互通匝道合并設置，停車區加速車道匝道不作調整。南側停車區減速車道匝道不作調整，加速車道匝道與互通匝道合并設置。匝道最小圓曲線半徑R=100 m，均為單車道出入口的雙車道匝道，路基寬度10.5 m。除清遠至龍塘、佛山至三水方向匝道設計速度為50 km/h外，其余匝道為60 km/h。

圖7 民安樞紐互通方案一

方案二采用單環混合型十字樞紐互通，交叉樁號K26+619.754(見圖8)。石角停車區北側減速車道匝道與互通匝道合并設置，停車區加速車道及匝道不作調整。佛清從南側集散車道起點設置于民西大橋小樁號側橋臺附近，終點與石角停車道南側加速車道合并設置。匝道最小圓曲線半徑R=60 m，環形匝道采用單車道匝道，路基寬度10.5 m；其余匝道均為單車出入口的雙車道匝道，路基寬度10.5 m。環形匝道設計速度為40 km/h，清遠至龍塘方向匝道、佛山至三水方向匝道設計速度為50 km/h，其余匝道設計速度為60 km/h。

圖8 民安樞紐互通方案二

方案三采用渦輪形十字樞紐互通，交叉樁號K26+619.754(見圖9)。該方案利用原石角停車區，只對貫穿匝道進行局部改造，石角停車區北側減速車道匝道與互通匝道合并設置，停車區加速車道匝道不作調整。南側停車區減速車道匝道不作調整，加速車道匝道與互通匝道合并設置。最小圓曲線半徑R=150 m，匝道均為滿足超車需要的單向雙車道匝道，路基寬度10.5 m，匝道設計速度為60 km/h。該方案全部采用半定向匝道，平縱面線形指標高，但挖方達397萬m3，填方75萬m3，棄方達322萬m3，棄方數量較大，而互通附近無合適的棄土場，棄方消化困難，故予以舍棄，不進行技術、經濟比選。

圖9 民安樞紐互通方案三

方案一、方案二的比較見表2。從技術經濟性比較，方案一各匝道指標均較高，通行能力較強；方案二在方案一的基礎上將三水至清遠方向改為環形匝道，以上坡減速的形式接入環形匝道以提高行車安全性，并壓縮東南象限的占地以減少征地拆遷，降低工程規模。從對被交高速公路停車區交通流的影響比較，石角停車區北側減速車道匝道與互通匝道合并設置，出入口唯一，不易誤行，停車區加速車道匝道不作調整；南側停車區減速車道匝道不作調整，加速車道匝道與互通匝道合并設置，減少合流鼻。

表2 民安樞紐互通方案比選

4 與同期建設的落地互通的復合方案

連珠樞紐互通位于花都區連珠村、肇花(肇慶—花都)高速公路三坑互通附近，主要實現清南高速公路與肇花高速公路的交通轉換，同時滿足山前旅游大道上下高速公路需求。被交路肇花高速公路為雙向六車道，設計速度120 km/h；山前大道為雙向四車道一級公路，與肇花高速公路并行布置(見圖10)，遠期規劃寬度為60 m。連珠樞紐互通2045年預測交通流量見圖11。

圖10 山前旅游大道與肇花高速公路并行布置

圖11 連珠樞紐互通2045年預測交通流量(單位：pcu/h)

設計2種連珠樞紐互通方案進行比選。方案一采用全渦輪形十字樞紐形式(見圖12)。設計思路為樞紐互通與肇花高速公路三坑半菱形互通復合設置，不改造、不影響現狀三坑互通，同時在肇花高速公路南北兩側復合新增4條落地匝道，實現山前旅游大道上下清南高速公路的需求。該互通形式與交通流相匹配，整體平縱指標較好，最小圓曲線半徑R=150 m，落地收費匝道設計速度為40 km/h，其余匝道設計速度為60 km/h。佛山往來花都方向路基寬度為12.5 m，其余路基寬度均為10.5 m。該方案匝道布置緊湊，立交規模、占地、拆遷量均較小。但互通收費站采用非集中式設置，會增加運營管理成本。

圖12 連珠樞紐互通方案一設計示意圖

方案二采用全渦輪形十字樞紐形式(見圖13)。肇花高速公路南側與方案一的設計思路相同，考慮到肇花高速公路現狀三坑互通往三水方向入口收費站與連珠樞紐互通山前大道進入清南高速公路的入口收費站距離較近，為避免2個入口處車輛誤行，將肇花高速公路三坑互通入口匝道拆除重建，并將2個收費站合并設置。該方案最小圓曲線半徑R=150 m，落地收費匝道設計速度為40 km/h，其余匝道設計速度為60 km/h。佛山往來花都方向路基寬度為12.5 m，其余路基寬度為10.5 m。該方案需對肇花高速公路現狀收費站進行拆除，重建連接匝道較長，規模較大。

圖13 連珠樞紐互通方案二設計示意圖

兩方案的比較見表3。從技術經濟比較，兩方案與交通流相互匹配，整體平縱指標較好。但匝道交叉較多，分流合流較頻繁，容易誤行，互通區橋梁規模也較大。從對被交地方道路交通流的影響比較，方案一及方案二在肇花高速公路南側的方案一致；方案一北側對現狀三坑互通不改造，收費站采用非集中式設置，會增加運營管理成本；方案二山前大道往高速公路方向收費站合并設置，增設山前大道往肇花高速公路三水方向匝道，廢除現狀匝道，工程規模比方案一大，造價較高，占地也比方案一大。從對被交高速公路交通流的影響比較，方案二將肇花高速公路現狀三坑互通往三水方向的入口收費站與連珠樞紐互通山前大道進入清南高速公路的入口收費站合并設置，將肇花高速公路三坑互通入口匝道拆除重建，可避免2個入口處車輛誤行。

表3 連珠樞紐互通方案比選

5 結論

(1) 樞紐互通與既有高速公路落地互通復合時，考慮到國內93%的落地互通采用單喇叭形式，應使樞紐互通中被交高速公路2個方向出入口前置于現狀落地互通出入口前，盡量改造落地互通右轉方向出口匝道與樞紐互通同方向匝道出口合并，出主線后在匝道分流，以減少樞紐互通與落地互通間的車流交織。

(2) 當樞紐互通兼具落地互通功能時，與原有高速公路落地互通復合后，可新設菱形匝道對接地方道路或新設匝道連接原有落地互通，利用原有互通收費站，設置立交銜接地方道路。

(3) 對于樞紐互通與既有高速公路停車區的復合方式，原有停車區靠近互通匝道分流鼻側減速車道匝道與樞紐互通匝道合并設置，出入口唯一，不易誤行，停車區加速車道匝道不作調整；靠近互通匝道合流鼻側停車區減速車道匝道不作調整，加速車道匝道與互通匝道合并設置，減少車輛交織。

(4) 當樞紐互通同時設置菱形匝道落地，與原有高速公路落地互通復合時，考慮到2個入口收費站距離較近，為避免入口處車輛誤行，將原有互通入口匝道拆除重建，并將2個入口收費站合并設置。