■王祖華 李光白 韓武民 姜永偉

（1.四川公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，成都 610041；2.中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

我國早期修建的高速公路正逐步進(jìn)行擴(kuò)容建設(shè)，高速公路擴(kuò)容采用新建復(fù)線的方式將導(dǎo)致線路密度增加。 互通式立交的間距近、改造難度大，因此相鄰線路上的互通式立交如何統(tǒng)籌整合改造，適應(yīng)地形、地物關(guān)系，在滿足功能的條件下達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性要求，是高速公路復(fù)線擴(kuò)容項目互通式立交方案設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵。

一般當(dāng)2 個互通式立交不滿足極限最小間距等特殊條件時，需通過輔助車道、集散車道將2 個互通立交的所有出入口或主要出入口串聯(lián)起來而組合成復(fù)合式互通立交。 但我國現(xiàn)行交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中有關(guān)復(fù)合式互通式立交設(shè)置方面的規(guī)定僅是針對某些特定模式，未完全涵蓋和梳理實際工程中的諸多復(fù)雜組合的復(fù)合式互通式立交。 因此，本文結(jié)合工程實例，對3 條高速公路構(gòu)成小三角形構(gòu)型中的五肢互通式立交等復(fù)合式互通立交進(jìn)行分析，以期為類似工程設(shè)計提供參考。

1 復(fù)合式互通式立交的特點

復(fù)合式互通式立交與立交間距有著很大關(guān)系[1]，立交間距指兩條橫向道路和主線交叉，兩交點的距離D，對于近距離的互通式立交的間距主要關(guān)注兩立交凈距離D0（圖1）。

圖1 互通式立交間距示意圖

規(guī)范[2]規(guī)定：相鄰互通式立體交叉的最小間距，不宜小于4 km。 因路網(wǎng)結(jié)構(gòu)或其他特殊情況限制，經(jīng)論證相鄰互通式立體交叉的間距需適當(dāng)減小時，其上一互通式立體交叉加速車道漸變段終點至下一互通式立體交叉的減速車道漸變段起點間的距離，不應(yīng)小于1 km；小于1 km 且經(jīng)論證必須設(shè)置時，應(yīng)將兩者合并為復(fù)合式互通式立體交叉。

1.1 互通式立交之間的連接方式

按照立交間距的不同，兩座相鄰的互通式立交之間的連接方式有以下4 種類型：（1）以主線連接；（2）以輔助車道連接；（3）以集散車道連接；（4）直接設(shè)置為一座多肢交叉的互通式立交。 第（4）種類型可以為三肢變四肢，如一個T 形樞紐與一般互通立交（也稱為落地互通）集合成帶落地功能的十字形樞紐互通；也可以為四肢變五肢互通，六肢以上的互通在實際中極少。 規(guī)范中一般稱類型（2）、（3）為復(fù)合式互通式立交；行業(yè)實際中也把類型（4）中交叉點并非集中一處的五肢以上的多肢互通籠統(tǒng)稱為復(fù)合式立交。 五肢互通式立交等復(fù)合式互通立交存在集散車道上的交織和匝道上的多出口選擇，交織運行影響運行中的流態(tài)， 標(biāo)志設(shè)置困難且不易識別。高速公路互通式立交總體布置時，應(yīng)采用合理間距，不得已的情況下才采用復(fù)合式互通立交。

1.2 互通式立交之間的復(fù)合類型

復(fù)合式互通立交中的兩座互通式立交有以下3 種：（1）一般互通式立交與一般互通式立交復(fù)合；（2）樞紐互通式立交與一般互通式立交復(fù)合；（3）樞紐互通式立交與樞紐互通式立交復(fù)合。 一般互通式立交與一般互通式立交復(fù)合可以由1 處一般互通式立交加2 條連接線配置著手解決， 或者集合成1座樞紐互通分別服務(wù)高速公路兩側(cè)的不同地方。大多數(shù)工程實際情況為高速公路一般互通式立交與樞紐互通式立交的復(fù)合，樞紐互通式立交與樞紐互通式立交的復(fù)合較少采用。

2 3 條高速公路構(gòu)成小三角形構(gòu)型的復(fù)合式互通立交設(shè)計

3 條高速公路構(gòu)成小三角形構(gòu)型的互通立交群，存在2 處互通（含復(fù)合式互通）+1 處分離式的組合形式、五肢互通式立交，以及前述幾種類型的不同組合。

G5 京昆高速公路綿陽至成都段擴(kuò)容項目在既有的G5 京昆高速公路東側(cè)新建雙向八車道復(fù)線（以下簡稱G5 復(fù)線）， 大部分段落的二者間距為3.3～8 km。G5 復(fù)線在綿陽永明至關(guān)帝范圍內(nèi)與既有的綿陽南環(huán)線高速公路共線， 綿陽南環(huán)線由雙向4 車道擴(kuò)建為雙向8 車道，G5 復(fù)線與該區(qū)域的綿遂、綿西（綿陽南環(huán)線）高速公路系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜的組合關(guān)系。 基于主線線位選擇[3]，擬定4 個主線交叉線位及配套的復(fù)合式互通方案進(jìn)行研究。

2.1 方案一： 五肢樞紐互通+2 處一般互通+輔助車道復(fù)合

該方案G5 復(fù)線緊鄰既有永明樞紐的北側(cè)，上跨綿遂高速，改造擴(kuò)建既有永明樞紐由四肢互通為五肢互通，繼續(xù)向西南布線，經(jīng)永明鎮(zhèn)南側(cè)后與既有綿陽南環(huán)線共線，并設(shè)置永明落地互通（圖2）。五肢樞紐互通距離綿遂高速上既有松埡互通距離較近，二者間新增輔助車道進(jìn)行處理。 該方案主線較為繞行，橋梁等工程規(guī)模大、征地拆遷規(guī)模較大，對既有永明樞紐進(jìn)行改擴(kuò)建， 施工期間保通壓力較大，且均存在不同程度的報廢工程。

圖2 方案一：五肢樞紐互通+2 處一般互通由輔助車道復(fù)合

2.2 方案二：分離式+2 處樞紐互通+一般互通+輔助車道復(fù)合:

該方案G5 復(fù)線緊鄰松埡互通南側(cè)， 主線上跨綿遂高速， 不改造既有永明樞紐互通及松埡互通，通過新增永明樞紐實現(xiàn)與綿遂、綿西高速的交通轉(zhuǎn)換，永明鎮(zhèn)附近的交通流通過永明互通可上下本項目，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)換上下綿遂及綿西高速（圖3）。本方案征地拆遷壓力較小，工程規(guī)模較小，且對既有永明樞紐及松埡互通不影響，報廢工程較少且施工期間的保通壓力較小，但各方向均存在不同程度的繞行，社會運營成本較大。

圖3 方案二：分離式+2 處樞紐互通+一般互通+輔助車道復(fù)合

2.3 方案三：一般互通+樞紐互通集散車道復(fù)合+2處樞紐互通

該方案路線A1 線將G5 復(fù)線向西遠(yuǎn)離既有永明樞紐布置，較好地避免了對既有永明樞紐互通的改造，而轉(zhuǎn)向與A 型單喇叭的松埡互通進(jìn)行復(fù)合改造，改造松埡互通期間可由北側(cè)的綿陽二環(huán)互通和綿鹽路保通(圖4)。 A1 線永明復(fù)合樞紐互通交叉中心與綿鹽路干擾大，立交層次多，既有松埡互通的占地及交叉工程利用度不高。

圖4 方案三：一般互通+樞紐互通集散車道復(fù)合+2 處樞紐互通

2.4 方案四：五肢樞紐（含一般）互通+1 處樞紐互通+1 處半樞紐

在A1 線的基礎(chǔ)上，G5 復(fù)線適當(dāng)向南調(diào)整，避免永明樞紐互通交叉中心集中在綿遂高速公路上跨綿鹽路節(jié)點處，減少立交層數(shù)，減少橋梁工程規(guī)模。 充分利用既有松埡互通的交叉工程和收費廣場已征地，減少了綿鹽路兩側(cè)已街道化的大片房屋拆遷。 永明樞紐互通與落地互通復(fù)合，構(gòu)成五肢互通，落地互通連接線設(shè)置為2 條，分別與永明鎮(zhèn)、松埡鎮(zhèn)方向連接，實現(xiàn)永明互通和松埡互通功能的合二為一。 綿遂高速、綿陽南環(huán)線、G5 復(fù)線三條高速公路圍合成小三角形構(gòu)型，依照最短路徑原則，三角形構(gòu)成的內(nèi)環(huán)無需轉(zhuǎn)換，新增永明樞紐不需考慮成都與遂寧方向的2 條匝道設(shè)置，永明樞紐2 不需考慮廣元與西充方向的2 條匝道，既有的永明樞紐中的九寨溝與成都方向的2 條匝道作為冗余匝道，只起到車輛誤行的容錯功能(圖5)。

圖5 方案四：五肢樞紐（含一般）互通+1 處樞紐互通+1 處半樞紐

2.5 方案比選

重點對方案三、方案四進(jìn)行同精度研究比選（表1），結(jié)果顯示，方案四相對于方案三橋梁減少3.89 km,填方減少約53.1 萬m3、挖方減少約22.0 萬m3，占地減少約16.53 hm2，造價節(jié)省2.44 億元。

表1 方案三與方案四經(jīng)濟(jì)效益比較分析

3 五肢互通式立交方案的技術(shù)特點

3.1 交通量的適應(yīng)性

五肢互通式立交存在集散車道或匝道上的交織和匝道上的多出口選擇，交織運行影響轉(zhuǎn)彎運行中的流態(tài)，其適應(yīng)交通量水平不宜過大。 永明樞紐+落地互通已處在綿陽城市北部邊緣，2041 年預(yù)測轉(zhuǎn)換交通量總計1860 pcu/h，最大交通量方向廣元至九寨溝為405 pcu/h， 其次成都至九寨溝為174 pcu/h，其余方向的交通均在94 pcu/h 以下。 互通各轉(zhuǎn)向交通量均不大，采用五肢互通式立交較為適應(yīng)。

3.2 連續(xù)出入口間距

在主線出口匝道范圍， 要使駕駛?cè)诉€沒有擺脫在主線上快速行駛的高速感（行駛慣性），即使在減速車道上也不能完全減到匝道設(shè)定圓曲線半徑適應(yīng)的設(shè)計速度，所以出口匝道不宜突然出現(xiàn)小半徑，而應(yīng)設(shè)有一定的緩和行駛路程， 為了保證有足夠的緩和行程， 有必要在減速車道終點處設(shè)置一段使駕駛?cè)四軌蜻m應(yīng)車速變化的緩和路段， 此段范圍內(nèi)隨車速的降低而逐漸減少曲線半徑，以確保交通安全。

在匝道收費站進(jìn)入匝道的范圍，駕駛?cè)擞袀€逐漸加速感覺，相應(yīng)的匝道連續(xù)出口間距要求是可以小于主線連續(xù)出口間距的。 目前路線規(guī)范對于匝道上的連續(xù)出口間距是沒有明確的，《細(xì)則》[4]僅給出匝道上相鄰合流鼻端最小間距。 從偏安全來說，本五肢復(fù)合互通匝道出入口間距均采用路線規(guī)范中的匝道上的相鄰出口或入口的間距要求進(jìn)行控制。

3.3 集散道上交織區(qū)分析

根據(jù)《細(xì)則》[4]規(guī)定，互通式立體交叉匝道、分流區(qū)、合流區(qū)、交織區(qū)和集散道的設(shè)計服務(wù)水平可比主線低一級，但不應(yīng)低于四級。 影響集散道通行能力的關(guān)鍵是交織區(qū)，交織區(qū)的通行能力又取決于交織區(qū)構(gòu)造、長度和交織車道數(shù)。 當(dāng)交織區(qū)幾何設(shè)計完成以后， 根據(jù)交通量分布和交織區(qū)幾何構(gòu)造等，經(jīng)通行能力驗算，可檢查其設(shè)計是否滿足通行能力要求，當(dāng)不能滿足通行能力要求時，應(yīng)增加交織區(qū)長度、交織車道數(shù)，或調(diào)整幾何構(gòu)造。

由于轉(zhuǎn)換交通量小，各條匝道組合設(shè)置的自由度較大，為了盡量消除互通式立交中的交織，永明樞紐主體部分的兩環(huán)形匝道由初設(shè)的相鄰象限調(diào)整為對角象限。 永明樞紐J 匝道為集散車道，J 匝道上存在P 匝道合流及C 匝道分流（圖6），仍存在一處交織區(qū)，交織區(qū)長度為217.23 m。 經(jīng)計算，交織區(qū)密度為6.68 pcu/km/ln， 平均運行速度53.81 km/h，服務(wù)水平評價為二級，滿足規(guī)范要求。

圖6 永明樞紐交織區(qū)示意圖

3.4 匝道的冗余與簡化

關(guān)于永明（松埡）至成都方向右轉(zhuǎn)彎匝道Q 的布置， 雖然該方向匝道也可利用既有的永明樞紐（綿遂高速+綿陽南環(huán)線）實現(xiàn)，但相對于直接通過右轉(zhuǎn)彎匝道的繞行距離較長， 長期車輛運行成本高，對于路網(wǎng)提升功能不足。 基于綠色建設(shè)理念，并突出全壽命思想，補全永明（松埡）至成都方向右轉(zhuǎn)彎匝道，布置整個互通式立交（圖7）。

圖7 永明樞紐交織區(qū)示意圖

維持既有永明樞紐互通的8 條匝道，也可以作為其他2 處互通節(jié)點小三角形內(nèi)邊轉(zhuǎn)換的簡化后的匝道的冗余，使其他節(jié)點部分匝道誤行后能再次選擇方案行駛，體現(xiàn)寬容設(shè)計的理念。

3.5 復(fù)合式立交交織段長度

規(guī)范[2]11.1.10 條規(guī)定復(fù)合式互通式立體交叉的交織段長度不應(yīng)小于600 m，其連接可采用下列3 種方式：（1）采用輔助車道將2 處互通式立體交叉的相鄰出入口直接連通。 （2）采用與主線分隔的集散車道將主線一側(cè)所有的出口和入口連通。 （3）采用分離車道，形成2 處互通式立體交叉間無交織運行的方式。

該條款對于輔助車道對應(yīng)的主線側(cè)交織流和集散車道對應(yīng)的匝道內(nèi)交織流采用統(tǒng)一的600 m 的交織段長度作為硬性規(guī)定，對于運行速度為40 km/h 匝道內(nèi)交織長度計算結(jié)果偏差過大，顯得過于嚴(yán)格，這與小交通量的苜蓿葉形兩環(huán)形匝道之間的交織長度的實際情況也不吻合，建議規(guī)范對交織長度的要求，根據(jù)主線側(cè)和匝道內(nèi)的2 種狀況分別作要求。

4 結(jié)語

（1）高速公路復(fù)線擴(kuò)容增加了路網(wǎng)密度，減小了互通間距，大型復(fù)雜互通立交越來越多，與既有互通如何重構(gòu)成新的互通立交，其方案設(shè)計研究通常是擴(kuò)容項目設(shè)計的重難點工作。 在充分利用原互通的占地、結(jié)構(gòu)物等路域資源的前提下，因地制宜進(jìn)行方案研究和設(shè)計，經(jīng)綜合比較論證，五肢互通可能是極具價值的方案。 （2）隨著駕駛?cè)藛T使用導(dǎo)航軟件輔助行駛越來越普及，車路協(xié)同的智慧交通的提升，使大型多肢互通立交對于行車路徑指示復(fù)雜的問題得到改善，提升了交通轉(zhuǎn)換效能和行車安全性。