某城市道路與高速公路節(jié)點(diǎn)方案選型與分析

張大為

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，廣東 廣州510060）

1 項(xiàng)目背景

隨著廣州科學(xué)城的建設(shè)發(fā)展，對(duì)外交通的需求也逐漸加大，現(xiàn)有的以市政道路為主的各出口道路交通量逐步進(jìn)入飽和狀態(tài)。廣州科學(xué)城周邊現(xiàn)有廣深高速、廣惠高速、廣州北二環(huán)等多條高速公路，雖有多個(gè)互通，但各互通多為高高相接，無(wú)互通與地方道路相接，導(dǎo)致各高速在廣州科學(xué)城無(wú)快捷的出入口，進(jìn)出科學(xué)城的交通需繞行相當(dāng)距離才能與高速公路實(shí)現(xiàn)交通交換，因此開(kāi)辟科學(xué)城進(jìn)出高速公路出入口，極其重要和緊迫。

2 工程概況

擬建的廣州蘿崗區(qū)北二環(huán)及廣惠高速公路蘿崗聯(lián)絡(luò)線出入口互通立交主要實(shí)現(xiàn)科學(xué)城及其他區(qū)域與高速公路的交通轉(zhuǎn)換。根據(jù)周邊道路規(guī)劃，該工程出入口互通不僅作為科學(xué)城的高速進(jìn)出口，同時(shí)也將是蘿崗區(qū)北部最便捷高速公路出入口（見(jiàn)圖 1）。

圖1 工程示意圖

北二環(huán)高速公路現(xiàn)狀為雙向6車道高速公路，設(shè)計(jì)速度80 km/h。開(kāi)創(chuàng)大道在該工程位置下穿北二環(huán)高速公路，現(xiàn)狀為寬60 m的雙向8車道城市主干路，設(shè)計(jì)速度60 km/h。

3 交通量預(yù)測(cè)

根據(jù)2032交通量預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，遠(yuǎn)景年開(kāi)創(chuàng)大道互通立交四匝道轉(zhuǎn)向交通量比較接近，均為4 000 pcu/d左右。由于立交南向有火村立交接廣深高速，北向有廣惠蘿崗立交接廣惠高速，兩條高速與北二環(huán)交通量轉(zhuǎn)換均很大。本路段兩樞紐立交匯入流出交通量均大于直行交通量，如火村立交東側(cè)北二環(huán)入口為19 665 pcu/d，超過(guò)合流后38 062 pcu/d的一半（見(jiàn)圖2）。

4 立交布設(shè)位置現(xiàn)狀及控制因素

（1）道路兩側(cè)建筑物、規(guī)劃道路、規(guī)劃用地

由于立交位于廣州科學(xué)城南側(cè)，匝道布設(shè)受規(guī)劃道路及規(guī)劃預(yù)留用地影響大。主要有：立交西南象限開(kāi)創(chuàng)大道路邊有一個(gè)村莊，村后為蘿崗規(guī)劃預(yù)留用地；東北象限有多棟房屋及香雪小學(xué)、青少年宮、九十一中（見(jiàn)圖3）。

（2）路基、橋梁拼寬

立交布設(shè)范圍，北二環(huán)高速公路上跨開(kāi)創(chuàng)大道，目前北二環(huán)高速車流量較大。布設(shè)的立交匝道需對(duì)立交范圍內(nèi)的路基和橋梁進(jìn)行拼寬。北二環(huán)高速已建成多年，沿線建筑物、道路較多，拆遷較大，成本較高。施工過(guò)程中對(duì)現(xiàn)狀道路特別是北二環(huán)高速的通行能力有較大影響，需做好臨時(shí)交通組織及分流。

圖2 2032年立交交通量預(yù)測(cè)（單位：pcu/h）

圖3 工程周邊現(xiàn)狀圖

5 北二環(huán)高速加寬方案

（1）兩條輔助車道方案

根據(jù)遠(yuǎn)景年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，為保證通行能力，滿足交通流交織需要，考慮采用單側(cè)加寬兩條輔助車道方案，并減小硬路肩寬度至1.5 m。

方案優(yōu)點(diǎn)：通行能力較大，設(shè)2條輔助車道，滿足交織需要，對(duì)直行車輛影響較小。

方案缺點(diǎn)：需對(duì)相鄰立交共4個(gè)匝道出入口位置進(jìn)行局部改造，將一定程度上影響進(jìn)出車輛。

（2）一條輔助車道方案

一條輔助車道方案，硬路肩寬度采用2.5 m，加設(shè)后主線為雙向8車道，路基寬度為39.5 m。

方案優(yōu)點(diǎn)：加設(shè)一個(gè)輔助車道不需要改造相鄰立交出入口匝道，直接與原兩個(gè)立交的輔助車道對(duì)接即可，施工期間交通組織相對(duì)簡(jiǎn)單；占地面積稍小，造價(jià)也較低。

方案缺點(diǎn)：通行能力稍差，車流有一定交織，對(duì)通行能力有一定影響，單向4車道略顯不夠。

（3）集散車道方案

考慮布設(shè)開(kāi)創(chuàng)大道立交后，3個(gè)立交之間距離均較小，北二環(huán)高速出入口較多，對(duì)直行車輛影響較大，因此布設(shè)了集散車道方案，集散車道斷面為在原主線硬路肩外側(cè)布設(shè)1 m隔離帶+1 m硬路肩+2×3.5 m行車道+1.0 m硬路肩+0.75 m土路肩。加設(shè)后，單向主線加集散車道共5個(gè)車道，路基寬度為52 m。

方案優(yōu)點(diǎn)：加設(shè)集散車道后轉(zhuǎn)向車輛進(jìn)入集散車道，單側(cè)主線僅有1個(gè)出口與1個(gè)入口，與主線直行車輛隔離，對(duì)主線直行車輛影響較小，且施工期間不占用主線車道，對(duì)主線車輛通行影響小。

方案缺點(diǎn)：主線兩側(cè)需加寬20 m，工程規(guī)模大，造價(jià)較高；拆遷較大；改造規(guī)模大，改造成本也非常大；集散車道上交通流匯進(jìn)匯出頻繁，本段轉(zhuǎn)向交通量非常大，但集散車道僅有2車道，又匯進(jìn)匯出頻繁，通行能力有限，車流比較飽和，但主線直行車輛運(yùn)行有序，單向3車道通行能力有一定富余，由于與集散車道隔離，相互之間不能分流，相對(duì)設(shè)2個(gè)輔助車道方案通行能力較低。

（4）加寬方案比選

鑒于集散車道方案加寬北二環(huán)高速里程過(guò)長(zhǎng)，工程規(guī)模非常大，改造施工及交通組織均非常困難，拆遷量大，不推薦該方案。加設(shè)2條輔助車道方案通行能力較高，能滿足功能要求；對(duì)現(xiàn)狀交通影響較小；造價(jià)相對(duì)1個(gè)輔助車道方案增加有限，推薦采用2條輔助車道加寬方案。

6 互通立交方案比選

根據(jù)廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃、區(qū)域總體規(guī)劃和公路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃，共布設(shè)了3個(gè)設(shè)計(jì)方案。

6.1 方案一：菱形立交方案

方案一為菱形立交方案（見(jiàn)圖4），匝道布設(shè)受建筑物、預(yù)留規(guī)劃用地及規(guī)劃路網(wǎng)等因素制約嚴(yán)重。通過(guò)A、B、C、D 4條匝道布設(shè)實(shí)現(xiàn)了北二環(huán)高速公路與開(kāi)創(chuàng)大道的交通流快捷轉(zhuǎn)換，并通過(guò)開(kāi)創(chuàng)大道上的掉頭車道實(shí)現(xiàn)了立交的左轉(zhuǎn)功能。各匝道布設(shè)盡量貼近北二環(huán)高速公路主線，最大限度地減少對(duì)立交區(qū)城市規(guī)劃的分割；與開(kāi)創(chuàng)大道相接出入口匝道采用右進(jìn)右出的設(shè)置原則，左轉(zhuǎn)交通流通過(guò)地方路網(wǎng)設(shè)置的平面交叉口轉(zhuǎn)換。

方案一造價(jià)最低，用地最省，對(duì)規(guī)劃用地分割最小，對(duì)沿線拆遷最小。但是左轉(zhuǎn)交通流近期需通過(guò)相鄰平交口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，增加了開(kāi)創(chuàng)大道及地方路網(wǎng)的交通壓力，造成了交通瓶頸。

圖4 方案一

6.2 方案二：菱形+部分苜蓿葉立交方案

該互通立交方案為菱形+部分苜蓿葉立交（見(jiàn)圖5）。盡量利用立交東南象限空地布設(shè)了2個(gè)左轉(zhuǎn)匝道，實(shí)現(xiàn)了部分左轉(zhuǎn)功能，減小了開(kāi)創(chuàng)大道調(diào)頭壓力。

圖5 方案二

該方案共布設(shè)6條匝道：

（1）通過(guò)B、D、E、F 4條匝道布設(shè)實(shí)現(xiàn)了北二環(huán)高速公路與開(kāi)創(chuàng)大道的交通流快捷轉(zhuǎn)換；

（2）充分利用了有限空間布設(shè)了A、C 2條匝道，增加了互通交通流轉(zhuǎn)換的能力，盡量減小了開(kāi)創(chuàng)大道因立交布設(shè)產(chǎn)生的掉頭車流。

立交匝道布設(shè)利用了現(xiàn)有北二環(huán)高速公路跨線橋，適當(dāng)繞避橋墩后下穿。該立交方案相對(duì)方案一在主線上增加了2個(gè)出入口，不利于交通組織及交通標(biāo)志設(shè)置。

6.3 方案三：雙喇叭立交方案

方案三為雙喇叭立交方案（見(jiàn)圖6）。立交匝道布設(shè)實(shí)現(xiàn)了交通流轉(zhuǎn)換的全互通。匝道布設(shè)充分考慮建筑物、規(guī)劃預(yù)留用地及規(guī)劃路網(wǎng)等因素的制約：

（1）布設(shè)于東北象限，與開(kāi)創(chuàng)大道交叉的喇叭頭需拆遷多棟房屋；

（2）布設(shè)于西南象限，與北二環(huán)高速公路交叉的喇叭頭位置盡量靠近規(guī)劃預(yù)留用地的邊緣，盡量減少對(duì)土地分割。

方案三優(yōu)點(diǎn)：方案為為全互通立交，轉(zhuǎn)向交通均可由匝道直接實(shí)現(xiàn)，不用在開(kāi)創(chuàng)大道上調(diào)頭；方案只需設(shè)置一個(gè)集中收費(fèi)站，便于管理。

圖6 方案三

方案三缺點(diǎn)：方案平縱指標(biāo)較低，平曲線最小半徑為30 m；北二環(huán)上出入口距離相鄰立交過(guò)近，存在安全隱患；東北象限需拆遷多棟房屋，占地面積也較大。

6.4 立交方案比選

方案一規(guī)模較小，較貼近規(guī)劃，實(shí)施時(shí)對(duì)沿線的交通影響較小，造價(jià)和用地最省，最大限度地保證了西南象限蘿崗規(guī)劃預(yù)留地的完整性。整個(gè)方案無(wú)拆遷，容易實(shí)施。方案二和方案三需要設(shè)置上跨北二環(huán)高速公路橋梁，對(duì)北二環(huán)現(xiàn)狀交通影響較大，且立交規(guī)模較大，涉及的拆遷量較大。

鑒于方案一菱形立交型式緊湊，平縱指標(biāo)較高，占地較小，拆遷較少，工程規(guī)模最小，與地方規(guī)劃協(xié)調(diào)性好，推薦菱形立交方案。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該城市道路立交的選型方案研究，得出如下結(jié)論：路網(wǎng)規(guī)劃和遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)是選擇立交位置、型式和確定立交等級(jí)、規(guī)模的主要依據(jù);一個(gè)立交型式的選擇和設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)立交的實(shí)際情況，按照互通式立交的設(shè)計(jì)原則合理選用匝道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和類型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形環(huán)境約束條件靈活布設(shè)匝道平面布局，形成具體立交型式，而不能用標(biāo)準(zhǔn)的立交型式生搬硬套，才能使設(shè)計(jì)的立交方案功能齊全并能與環(huán)境相協(xié)調(diào)。

本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于：道路沿線現(xiàn)狀建筑較多，拆遷難度及成本較大。西南象限為蘿崗規(guī)劃預(yù)留地。實(shí)施時(shí)需保障交通的連續(xù)，同時(shí)立交周邊用地條件限制很大，為匝道的布設(shè)增加了難度。

結(jié)果表明：本課題對(duì)互通式立體交叉的設(shè)計(jì)最終達(dá)到了布局勻稱，造型美觀，平面線形連續(xù)舒順，縱面指標(biāo)均衡、合理，視線誘導(dǎo)自然連續(xù)，橋梁及其接線景觀優(yōu)美，與周圍環(huán)境配合協(xié)調(diào)，占地較少，投資較省。