齊萱

（北京市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京市100082）

樞紐立交選型實例分析

齊萱

（北京市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京市100082）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市快速路及立交建設(shè)方興未艾，出現(xiàn)了越來越多的各種大型互通樞紐型立交。樞紐立交設(shè)計一直是道路立交設(shè)計中的難題，而位于環(huán)線和放射線處的環(huán)－切線樞紐立交更是增加了設(shè)計難度。北滘立交在佛山一環(huán)線東南角處，一環(huán)線與橫六、縱五呈環(huán)路—切線關(guān)系，其相交道路等級及功能定位確定其必須具有大型樞紐立交的功能。分析主線布設(shè)、匝道布設(shè)、豎向設(shè)計及其與周邊地形地物的結(jié)合、與地方路相交節(jié)點的處理等方面進行立交選型設(shè)計，總結(jié)了北滘立交選型設(shè)計中遇到的各種問題和經(jīng)驗教訓(xùn)，對同類立交設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的相關(guān)問題提出建議。

環(huán)－切線樞紐立交；一環(huán)線；北滘立交；選型設(shè)計

0　引言

立交選型是否合理，不僅影響整個立交的功能和投資，而且與景觀及社會效益的發(fā)揮密切相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市快速路及立交建設(shè)方興未艾，出現(xiàn)了越來越多的各種大型互通樞紐型立交。樞紐立交設(shè)計一直是道路立交設(shè)計中的難題，而位于環(huán)線和放射線處的環(huán)－切線樞紐立交更是增加了設(shè)計難度。選取有代表性的佛山北滘立交選型實例,通過對選型設(shè)計過程中遇到的難點進行分析，得到設(shè)計經(jīng)驗，將其總結(jié)歸納，希望為同類立交設(shè)計提供技術(shù)借鑒。

北滘立交位于佛山市順德區(qū)北滘鎮(zhèn)，處于佛山一環(huán)線、規(guī)劃橫六及縱五的交匯處。北滘立交在佛山一環(huán)線東南角處，一環(huán)線與橫六、縱五呈環(huán)路—切線關(guān)系，其相交道路等級及功能定位決定了其必須具有大型樞紐立交的功能。其地理位置詳見圖1。

北滘立交在選型上不僅受到了規(guī)劃道路“橫六、縱五”線位的限制，而且受到了現(xiàn)況村莊、廠房、河道的制約，立交的主路線形及匝道布線，立交占地范圍均被控制在一定范圍之內(nèi)，增加了立交選型設(shè)計的難度。整個設(shè)計過程經(jīng)歷了線位調(diào)整、斷面布置調(diào)整、近遠期實施方案、立交方案調(diào)整深化、地方連接通道的恢復(fù)與完善等階段，最終確定為環(huán)－切線型的全互通式樞紐立交形式。

圖1　地理位置示意圖

1　區(qū)域現(xiàn)況及規(guī)劃

1.1現(xiàn)況

北滘立交位于佛山順德區(qū)北滘鎮(zhèn)，立交用地范圍內(nèi)主要有魚塘、少量的苗圃，另外沿線還占用了少量的民房、工業(yè)開發(fā)區(qū)、廠房等建筑物。地形、地物復(fù)雜，分布單位多，地上、地下管線較多，所受限制主要為以下幾方面：

（1）工業(yè)開發(fā)區(qū)及廠房：立交東南側(cè)分布有許多現(xiàn)有廠房；

（2）相交道路：立交的東北象限為現(xiàn)有的三樂路，三樂路向西北與立交縱五線相交，向東南與立交橫六線匯合；

（3）相交河道：在三樂路南側(cè)與其平行的三馬河，位于立交西側(cè)的黃龍大涌等；

（4）立交現(xiàn)況其余用地均為魚塘和少量的苗圃。

1.2規(guī)劃

在立交范圍內(nèi)，有一環(huán)線、橫六、縱五和三樂路4條規(guī)劃道路，規(guī)劃河道為三馬河，規(guī)劃立交為全互通式樞紐立交。

1.2.1一環(huán)線（含橫六和縱五）

一環(huán)線規(guī)劃為全封閉、全立交、控制出入的一級公路兼城市快速路，規(guī)劃紅線寬120 m，計算行車速度為100 km/h；標準橫斷面為兩幅路形式，雙向8車道加連續(xù)停車帶，標準路基寬42 m。道路兩側(cè)設(shè)輔路系統(tǒng)，兩側(cè)輔路按城市主干路標準，計算行車速度40～50 km/h，路面寬度2×12 m。

1.2.2三樂路

三樂路規(guī)劃為一級公路，計算行車速度為80km/h；標準橫斷面為兩幅路形式，雙向6車道，標準路基寬度為28 m。

1.2.3三馬河

三馬河規(guī)劃河上口寬為15 m，涌底控制高程珠基為-1.5 m，橋梁梁底控制高程珠基為3 m。

1.2.4立交方案

綜合以上各條道路的性質(zhì)，結(jié)合佛山組團的發(fā)展方向及周邊的用地情況，該立交定義為環(huán)－切線型的全互通式樞紐立交。立交主流向應(yīng)滿足環(huán)線和公路主干線的交通需求，同時也應(yīng)考慮立交周邊的地方道路交通。

2　立交選型原則

立交選型主要遵循以下幾項原則：

（1）立交選型是根據(jù)其功能要求和遠景直行、分流及合流交通量的分布情況，綜合考慮地方規(guī)劃、現(xiàn)場條件、技術(shù)特征、行駛安全、投資成本、經(jīng)濟效益、美觀效果及遠期發(fā)展等因素，在多方案比較的基礎(chǔ)上，合理選定互通式立交形式；

（2）立交的選型應(yīng)與整體路網(wǎng)格局一致，其設(shè)置除應(yīng)滿足現(xiàn)有道路網(wǎng)區(qū)域交通轉(zhuǎn)換功能之外，還應(yīng)為沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供便捷服務(wù)；

（3）對節(jié)點進行定性、定量分析，區(qū)分主次要交通流向，保證主方向環(huán)線的交通順暢，體現(xiàn)“快”與“快”相交的特點；

（4）環(huán)線與規(guī)劃道路“橫六、縱五”連接，滿足交通轉(zhuǎn)換及交通流量的需求；

（5）滿足其他各方向的交通轉(zhuǎn)向、現(xiàn)有三樂路的交通需求，解決好立交輔路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向問題；

（6）緊密結(jié)合區(qū)域規(guī)劃條件、地形地物特點，因地制宜、機動靈活、合理安排立交形式，使匝道布置緊湊，節(jié)約用地，減少拆遷；

（7）從匝道布局、豎向安排、拆遷占地、生態(tài)環(huán)保等方面進行綜合分析比較，控制工程規(guī)模、節(jié)省工程投資；

（8）滿足規(guī)范、標準要求。

3　節(jié)點功能分析

3.1交通功能分析

北滘立交位于一環(huán)線的東南角，為規(guī)劃縱五與橫六的交點位置，同時又是規(guī)劃一環(huán)線的環(huán)切線位置。此交點是路網(wǎng)中極為特殊并且十分重要的節(jié)點，立交關(guān)系復(fù)雜。由于三樂路與橫六線位相距較近，所以北滘立交是含三樂路立交在內(nèi)的一組大型樞紐立交，為一級立交。立交采用全互通、機非分離形式。

根據(jù)規(guī)劃，佛山市將以禪城區(qū)為核心，周圍四區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)以多組團的模式發(fā)展。按此規(guī)劃，佛山干線公路網(wǎng)規(guī)劃為“五縱九橫”，其中的橫二、橫六、縱三、縱五圍合的線路即形成了規(guī)劃城市快速環(huán)路線位（一環(huán)線）。一環(huán)線承擔(dān)的主要功能為屏蔽過境交通流量。從佛山地區(qū)總體交通流向分析，主流向為西南至東北方向，即佛山至廣州方向，而北滘立交位于南環(huán)和東環(huán)轉(zhuǎn)向聯(lián)接線處，除直行交通外，其環(huán)線交通特征明顯。該節(jié)點立交設(shè)計中，應(yīng)強調(diào)環(huán)線的功能及標準，保證環(huán)線交通流向連續(xù)性的同時滿足切線交通。

整個立交分為主路（一環(huán)線、橫六和縱五）、匝道及輔路三個層次，系統(tǒng)間緊密聯(lián)系，不僅解決了過境交通和轉(zhuǎn)換交通，同時也服務(wù)于地方，對地方區(qū)域交通進行了恢復(fù)和補充完善。

3.2預(yù)測交通分析

根據(jù)遠景年（2026年）交通量預(yù)測，北滘立交節(jié)點轉(zhuǎn)向交通流量如圖2所示。

圖2　北滘立交節(jié)點預(yù)測交通轉(zhuǎn)向流量圖（單位：pcu/h）

從預(yù)測交通量上分析，該立交預(yù)測年末（2026）總轉(zhuǎn)向交通量為74 103 pcu/d，主要的交通量轉(zhuǎn)移方向為北向西和西向北上、下行雙方向，交通量為45 428 pcu/d，占總轉(zhuǎn)向交通量的61.3%。另外，由西駛?cè)朐摿⒔坏慕煌繛?5 460 pcu/d，其中左轉(zhuǎn)向北的交通為22 683 pcu/d，占總交通量的49.9%，由北駛?cè)肓⒔坏慕煌繛?7 213 pcu/d，其中右轉(zhuǎn)向西的交通量為22 746 pcu/d，占總量的39.8%（其余的交通量主要分布在橫六、縱五的延長線方向）。由此可見，該立交的環(huán)向交通量占立交總交通量相當(dāng)大的比重，因此該立交應(yīng)為環(huán)線加十字交叉型立交，在立交設(shè)計中應(yīng)首先保證環(huán)線交通的通暢，同時滿足其余方向的交通。

4　立交布局

4.1立交控制條件

北滘立交選型的主要控制條件有與三樂路近遠期設(shè)計的結(jié)合、避開立交東南角的多處廠房、村鎮(zhèn)之間交通聯(lián)系的地方道路，同時還有河道的控高、主線凈空為5 m對豎向設(shè)計的影響等。由于一環(huán)線為主流向，橫六和縱五也同樣是快速路系統(tǒng)，立交用地雖然達到95萬m2，但是對于三層全互通式公路立交用地仍有局限性。

4.2立交系統(tǒng)組成

北滘立交形式為單苜蓿葉加定向匝道三層全互通式樞紐立交。一環(huán)線與橫六、縱五采用雙Y型立交，橫六上跨縱五，與三樂路采用分離式立交形式。除由南向西轉(zhuǎn)向匝道采用環(huán)形苜蓿葉式外，其余均采用定向式匝道，如圖3所示。

圖3　北滘立交效果圖

一環(huán)線規(guī)劃為一級公路兼城市快速路，但從其所處的位置來看，城市道路的功能更加突出。在一環(huán)線線位走向確定后，在一環(huán)線、橫六、縱五以及三樂路圍合范圍內(nèi)，受立交東南角用地范圍的限制，考慮到與橫六、縱五兩個規(guī)劃線位的銜接，同時滿足主要轉(zhuǎn)向即環(huán)線和切線橫六、縱五的交通暢通，立交設(shè)計對主線及匝道布設(shè)線位進行多次調(diào)整。由里及外，由主到次，按先優(yōu)化主流線位、重要轉(zhuǎn)向匝道、次要轉(zhuǎn)向匝道，再考慮輔路系統(tǒng)的先后順序，合理布設(shè)立交主線、匝道及輔路系統(tǒng)。立交設(shè)計方案如圖4所示。

圖4　北滘立交方案圖

4.2.1主流向系統(tǒng)

（1）設(shè)置由西（南一環(huán)線）向北（東一環(huán)線）向東（橫六）在上，東向西在下的雙Y型立體交叉。

（2）設(shè)置由北（東—環(huán)線）向西（南—環(huán)線）向南（縱五）在下，南向北在上的雙Y型立體交叉。

（3）橫六上跨縱五形成十字立體交叉。

（4）一環(huán)線與三樂路相交采用—環(huán)線在上，三樂路在下，分離式立體交叉形式，轉(zhuǎn)向可通過輔路系統(tǒng)進行方向轉(zhuǎn)換。

（5）橫六與三樂路相交采用雙Y型立交，三樂路南向北主路按原線位布置，橫六從主路分流至南一環(huán)線；調(diào)整三樂路北向南部分線位，下穿橫六與其合流至三樂路原線位。

（6）縱五與三樂路以右進右出的形式相交，不設(shè)紅綠燈控制，三樂路通過增設(shè)一條右轉(zhuǎn)匝道（Z匝道）與縱五相接。

4.2.2匝道系統(tǒng)

結(jié)合未來交通流量及主次交通需求設(shè)置由西向南、由南向東、由東向北三條右轉(zhuǎn)匝道（H、Y、G匝道），設(shè)置由南向西苜蓿葉型一條左轉(zhuǎn)匝道（W匝道），設(shè)置由東向南、由北向東兩條定向式左轉(zhuǎn)匝道（D、I匝道）。

4.2.3輔路系統(tǒng)

在立交匝道線位確定后，根據(jù)主路及匝道的豎向高程、單位及村莊的出行方向、規(guī)劃路網(wǎng)等情況，在匝道的外側(cè)，利用橋梁凈空及下穿通道設(shè)置立交輔路，同時承擔(dān)地方道路連接功能。

5　豎向設(shè)計

5.1設(shè)計原則

（1）根據(jù)現(xiàn)況地形、地物合理安排道路的上跨或下穿；

（2）綜合考慮土方的填挖方數(shù)量，在滿足規(guī)范標準的前提下，減少填方和橋梁面積；

（3）豎向與平面線位相協(xié)調(diào)，通過局部淺挖，降低上跨高程，減少橋梁長度；

（4）地下水位控制以及道路路基的防洪要求；

（5）滿足周邊單位、建筑的散水要求；

（6）滿足河道的水位要求。

5.2主要豎向控制

立交豎向設(shè)計也是控制立交形式的重要因素之一。在有限的立交用地范圍內(nèi)，滿足道路凈空要求。縱向設(shè)計直接影響平面定線，通過反復(fù)的平縱調(diào)整優(yōu)化設(shè)計，使立交發(fā)揮最優(yōu)的交通功能。

北滘立交道路最低標高是根據(jù)北京市政院《水文分析與計算》中關(guān)于特大值暴雨產(chǎn)生的淹澇水位2.9 m左右確定的?？紤]到排水系中間有一定的水位差別，道路路堤、橋梁等阻水因素，以及魚塘常水位對路基穩(wěn)定性的影響，路基最低填高到4 m。由于是三層立交，主線、匝道以及三樂路凈空要求均為5 m。在立交用地范圍內(nèi)多次進行平縱調(diào)整優(yōu)化，以滿足縱向設(shè)計要求。所有匝道出入口處的縱坡均沿其主線切線方向順坡一段進行豎向設(shè)計，以保證其豎向的連接平順。

6　與地方路節(jié)點的處理

6.1三樂路

三樂路原為城市次干路，道路等級較低。一環(huán)線與三樂路原設(shè)計為一環(huán)線上跨三樂路，一環(huán)線輔路與三樂路平面相交為兩個燈控十字路口。立交設(shè)計過程中三樂路進行加寬改造，目前提級為一級公路，不宜在三樂路上增加燈控平交路口，故一環(huán)線輔路在與三樂路相交時采用分離式立交，一環(huán)主線上跨三樂路。一環(huán)線輔路與三樂路構(gòu)成平交路口，采用“回形”道路，利用橋下空間，左轉(zhuǎn)車流先右轉(zhuǎn)，調(diào)頭后通過三樂路主路，實現(xiàn)直行及左轉(zhuǎn)功能。此設(shè)計簡化了路口交通組織的同時節(jié)省了投資，如圖5所示。

6.2黃龍通道

為使北滘鎮(zhèn)黃龍村與馬龍村取得便捷的交通聯(lián)系，完善地方路網(wǎng)，確定在北滘互通式立交西南角設(shè)置一條黃龍通道，如圖6所示。該通道下穿一環(huán)主線和8-8輔路，與7-7輔路合流。通過立交輔路達到地方路的貫通。

圖5　三樂路與一環(huán)路節(jié)點方案圖

圖6　黃龍通道方案圖

7　立交選型特點及建議

7.1選型特點

北滘立交選型設(shè)計主要突出了以下特點：

（1）根據(jù)周邊地形、地物條件，合理設(shè)置立交匝道，立交布設(shè)緊湊，系統(tǒng)層次分明，節(jié)省用地，減少了工程投資，同時形成了層次分明、功能齊全的交通節(jié)點樞紐轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

（2）交通組織主次分明，主流向交通均保證快速通暢，次要交通通過節(jié)點處理，結(jié)合輔路系統(tǒng)解決，避免了對主流向交通的干擾。

（3）北滘立交在選型設(shè)計中結(jié)合規(guī)劃、現(xiàn)況條件及近、遠期情況全面考慮，方案合理，既兼顧了近期的使用功能，又滿足了遠期的規(guī)劃要求。

（4）優(yōu)化匝道進出口的設(shè)置，減少與主線相接的進出口數(shù)量，將同方向的轉(zhuǎn)向進口合并，使分合流在匝道上完成，減少對主線交通的干擾。

（5）設(shè)計妥善處理了一環(huán)線和橫六、縱五三條相交主路曲線的連接，滿足技術(shù)標準要求的同時也確保了主流向交通通暢。

（6）豎向安排合理，轉(zhuǎn)向匝道根據(jù)交通流量的大小來設(shè)置，首先滿足了交通功能，符合規(guī)劃要求，與主線協(xié)調(diào)且滿足設(shè)計標準，同時結(jié)合用地因地制宜地進行布置，占地少，線形優(yōu)美，投資省，且解決了三層立交的豎向要求。

（7）對立交與地方道路節(jié)點的處理能更好地溝通周邊村鎮(zhèn)的交通聯(lián)系，完善了地方道路系統(tǒng)，符合“以人為本”的設(shè)計原則。

7.2建議

立交選型設(shè)計涉及的內(nèi)容是多方面的，立交選型是否合理對整個系統(tǒng)運行至關(guān)重要?？偨Y(jié)北滘立交選型設(shè)計中遇到的各種問題和經(jīng)驗教訓(xùn)，建議在同類立交設(shè)計中應(yīng)重視以下幾方面問題。

7.2.1立交選型標準

立交選型時，應(yīng)從相交道路的各系統(tǒng)上對交通運行狀況作全面分析，使其運行條件基本一致。必須保證主要轉(zhuǎn)向交通，盡量滿足次要交通；處理交叉口間距較近的組合立交群時，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)向，確保主流向暢通，次要交通迂回解決；不能盲目復(fù)雜化立交形式，應(yīng)避免立交形式選擇不當(dāng)而影響交通功能，同時也要防止不切實際地片面貪大求全造成工程的浪費；為主交通發(fā)生源提供最便捷的服務(wù)，為交通流提供安全、順暢的運行條件。

7.2.2預(yù)留遠期立交功能需求

北滘立交設(shè)置了輔路系統(tǒng)并對地方道路進行恢復(fù)和完善。佛山一環(huán)線雖然位于城市邊緣，但是其兼顧城市快速路的功能，隨著周邊地方城市化的發(fā)展，大量的地方交通需通過一環(huán)線輔路進出，輔路系統(tǒng)的優(yōu)越性就能充分體現(xiàn)。建議立交設(shè)計也應(yīng)結(jié)合地方發(fā)展規(guī)劃，分析地方道路系統(tǒng)對城市交通發(fā)展的影響，對輔路和進出口系統(tǒng)進行分析論證，在立交選型設(shè)計中為地方道路發(fā)展預(yù)留充分的條件和必要的發(fā)展空間。

8　結(jié)語

總之，立交選型之前應(yīng)仔細分析論證，保證主流向的交通功能，充分考慮減少立交占地和各種外界條件的限制，結(jié)合立交遠期發(fā)展功能需求進行選型。隨著公路立交和城市立交形式的日益完善，立交形式呈現(xiàn)出功能化、多樣化以及美化城市的特點，也為立交設(shè)計人員提供更多、更好發(fā)揮其設(shè)計才能的空間。

U412.35+2

B

1009-7716（2016）02-0001-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.001

2015-10-23

齊萱（1975-），女，北京人，高級工程師，主要從事道路工程設(shè)計工作。