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始，位于內(nèi)蒙古烏海市。它與6g京藏高速k1060k相連。通過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880公里。本項(xiàng)目的建成為我國東部區(qū)進(jìn)入西部區(qū)提供了便捷的交通，對進(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)營效益。該互通立交方案的選擇應(yīng)基于交通量的預(yù)測，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、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、國家級四合木保護(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；通過本樞紐互通立交落地交通量為16401pcu/d，見圖1。3主要火炬點(diǎn)方案根據(jù)國家高速公路規(guī)劃，通過對區(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)避免對烏達(dá)快速路和運(yùn)煤專線進(jìn)行改移。(4）國家級四合木保護(hù)區(qū)。根據(jù)環(huán)保要求，嚴(yán)禁在國家級四合木保護(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)營期事故風(fēng)險(xiǎn)高；遠(yuǎn)期匝道收費(fèi)站位于國家級四合木保護(hù)區(qū)范圍，不符合國家環(huán)保部對該項(xiàng)目的環(huán)評要求，見圖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，避免棋盤井～銀川、銀川～棋盤井方向匝道伸入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～棋盤井方向設(shè)置集散車道，互通區(qū)內(nèi)只設(shè)置一對出入口，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。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，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。通過對區(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，社會影響小，匝道收費(fèi)站完全避讓國家級四合木保護(hù)區(qū)；但不足之處是互通落地匝道占壓四合木保護(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。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壓國家級四合木保護(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，見圖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)站占壓四合木保護(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)過程中應(yīng)堅(jiān)持環(huán)保