城市近郊高速公路立交拓能改建方案研究
——以西安繞城高速北客站立交工程為例

范 燕

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

0 引言

繞城高速公路是中心城市迅速擴散交通流的主要通道。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，省會城市郊區(qū)城鎮(zhèn)化不斷深化，新開發(fā)區(qū)不斷形成，周邊沿線路網(wǎng)不斷完善加密，新形成的交通集散需求均需通過與繞城高速公路連接來實現(xiàn)，而互通式立交正是這種連接的節(jié)點工程。

能否增設(shè)互通式立交的首要條件是相鄰互通式立交的間距是否滿足規(guī)范規(guī)定的最小間距要求?！豆仿肪€設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）[1]和《公路立交交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]對相鄰互通式立交的平均間距、最小間距均有一致的明確規(guī)定。部分區(qū)域受相鄰立交的凈距影響，不具備新增立交的條件，可考慮對現(xiàn)有立交進(jìn)行拓能改建，增設(shè)專用匝道，滿足新增交通集散功能的需求。此類改建方案對路網(wǎng)的總體影響小，在立交密度大的區(qū)域有很強的可實施性。

本文重點討論的問題：如何在城市近郊高速公路立交密集區(qū)實現(xiàn)新增立交功能的技術(shù)手段；如何在滿足安全和交通功能要求的前提下，合理地進(jìn)行立交選型及匝道布設(shè)；分析闡述立交拓能改建方案的依據(jù)、考慮的因素、參考的規(guī)范條例以及設(shè)計流程等。

1 工程概況

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市外部路網(wǎng)骨架大都已形成，新增的開發(fā)區(qū)要實現(xiàn)與高速公路高效連通十分困難。隨著交通量的不斷攀升，過境交通、樞紐集散以及片區(qū)的交通混雜通行所呈現(xiàn)出來的矛盾將愈發(fā)突出，并成為制約城市發(fā)展及片區(qū)開發(fā)建設(shè)的重要因素。因此，進(jìn)一步改善交通運輸條件，實現(xiàn)開發(fā)區(qū)與周邊高速路網(wǎng)的直接連通，合理優(yōu)化區(qū)域交通組織，實現(xiàn)樞紐客流快速集散十分必要，也十分迫切。

繞城高速北客站立交工程位于現(xiàn)有機場專用高速收費站以東、繞城高速以北，立交匝道起于繞城高速朱宏路立交節(jié)點，終點接入北客站落客平臺。項目實施后，將有效促進(jìn)樞紐集散系統(tǒng)與高速公路的直接連通，顯著提升北客站客流的集散能力，對增強西安作為國家中心城市的輻射能力，進(jìn)一步提升北客站的交通樞紐地位，緩解區(qū)域交通擁堵，提高北客站旅客到發(fā)的便捷性均具有十分重要的意義。圖1 為項目地理位置圖。

圖1 項目地理位置圖

2 北客站區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 區(qū)域高速公路網(wǎng)現(xiàn)狀

目前，北客站周邊分布有3 條高速公路，分別是：南側(cè)繞城高速，距離北客站約700 m ；東側(cè)西銅高速（二通道），距離北客站1.6 km；西側(cè)機場高速，距離北客站1.88 km。其中繞城高速為雙向6 車道，西銅高速為雙向6～8 車道，機場高速為雙向8 車道，設(shè)計速度均為120 km/h。除繞城高速外，其余兩條高速公路在北客站區(qū)域內(nèi)均為高架橋。西銅高速與機場高速通過繞城高速上的呂小寨立交和漢城立交可以互相轉(zhuǎn)換。

2.2 北客站與高速路連接線路現(xiàn)狀

目前，北客站與高速公路之間的交通往來主要通過繞城高速漢城立交、呂小寨立交以及北環(huán)收費站立交上下。具體線路為：

（1）由東繞城方向過來的車輛自呂小寨立交駛離高速，向南右轉(zhuǎn)進(jìn)入鳳城十二路，然后沿鳳城十二路向西至鳳城北路，右轉(zhuǎn)后沿鳳城北路向北至北客站；返回時可采用同路線（見圖2、圖3）。該線路總長2.36 km（該長度為高速公路收費站至北客站進(jìn)場道路入口的距離，下同）。

圖2 出站交通組織

圖3 進(jìn)站交通組織

（2）由西繞城方向和西銅高速（二通道）過來的車輛從漢城立交下高速，出收費站后向南由漢城立交匝道進(jìn)入北三環(huán)輔道，沿北三環(huán)輔道向東至鳳城北路，左轉(zhuǎn)后沿鳳城北路至北客站，線路長4.4 km；返回時可沿文景路向南至北三環(huán)輔道，然后沿北三環(huán)輔道向西直接到達(dá)漢城立交入口，返回線路長2.7 km（見圖2、圖3）。

（3）由機場方向過來的車輛可由北環(huán)收費站立交下高速，然后沿尚宏路向南至尚稷路，沿尚稷路向東至明光路后右轉(zhuǎn)，再沿明光路向南至尚新路左轉(zhuǎn)，沿尚新路向東便可至北客站。該線路長4.7 km，沿線道路均已建成，標(biāo)準(zhǔn)為雙向4 車道或6 車道。

2.3 北客站與高速公路之間交通轉(zhuǎn)換存在的問題

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，目前北客站與高速公路之間進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換時主要存在4 個方面的問題：

（1）高速公路與北客站之間無專用道路連接，無論從哪一座立交下高速，均需通過城市道路轉(zhuǎn)換，沒有實現(xiàn)高速公路、高鐵之間的無縫對接，存在“最后一公里”的問題。

（2）高速公路上的指示標(biāo)志中無“北客站”標(biāo)識，城市道路指示標(biāo)志缺失，且信息不連續(xù)，導(dǎo)致無法給司乘人員提供一條清晰、準(zhǔn)確、快速的行駛線路，使不熟悉路網(wǎng)布局的車輛容易誤行和繞行。

（3）呂小寨立交和漢城立交規(guī)模龐大、功能復(fù)雜，且相距較近，不熟悉路況的司乘人員難以快速判斷方向，特別是漢城立交，在高速公路與城市道路轉(zhuǎn)換時，部分匝道存在繞行，不能快速與進(jìn)入北客站的道路相接，容易發(fā)生誤行。

（4）現(xiàn)有城市路網(wǎng)還在不斷建設(shè)和完善中，部分道路還存在斷頭路，部分已開放的城市道路由于管線施工或周圍土地開發(fā)等原因，存在臨時或間隔封閉的情況，致使部分便捷進(jìn)站道路不能發(fā)揮功能。造成上述問題的主要原因是：繞城高速建設(shè)較早，北客站規(guī)劃在后，且規(guī)劃時沒有與高速公路系統(tǒng)進(jìn)行有效銜接，在區(qū)域城市路網(wǎng)建設(shè)時，也沒有預(yù)留快速、直達(dá)通道。

3 立交位置的選擇

通過研究高鐵新城周邊路網(wǎng)發(fā)現(xiàn)：高鐵新城東側(cè)已有草灘立交，實現(xiàn)了與西銅一級路的快速連通；高鐵新城西側(cè)機場高速北環(huán)收費站立交與朱宏路立交距離約1 km，不滿足新增立交條件；高鐵新城南側(cè)繞城高速朱宏路立交與呂小寨立交已部分連通。根據(jù)表1，該區(qū)域高速公路網(wǎng)不具備新增立交的條件。

表1 互通式立體交叉的最小凈距

為滿足新增北客站連接高速公路網(wǎng)的集散需求，只能考慮在既有立交上改建。通過比選周邊各立交改建方案，推薦繞城高速北客站立交工程采用以下方案：對繞城高速朱宏路雙喇叭立交進(jìn)行拼寬拓能，利用該立交既有出、入口進(jìn)行拼寬拓能，新建4條匝道，結(jié)合北客站站區(qū)“腰部落客+端部利用”進(jìn)出站方式，以高架連接線將繞城交通流直接引入北客站落客平臺。該方案對土地分割小，與主流交通流吻合，與高鐵新城規(guī)劃吻合，可實施性強。圖4 為方案設(shè)計效果圖。

圖4 方案設(shè)計圖

4 設(shè)計要點

既有立交在繞城段為單喇叭立交，承擔(dān)繞城高速與機場立交之間的交通轉(zhuǎn)換，承擔(dān)樞紐功能；新增匝道為北客站與高速公路網(wǎng)連通通道，也承擔(dān)樞紐功能，采用雙車道匝道。推薦繞城高速北客站立交工程利用既有繞城高速朱宏路立交雙車道出、入口，在既有匝道上拼寬，新增4 條匝道，包括2 條分流匝道、2 條合流匝道。

（1）分流匝道

既有立交匝道采用雙車道匝道，根據(jù)交通量需求，新增匝道也采用雙車道匝道。從兩個車道分流出4 個車道，不滿足車道平衡法則。《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]10.4.1 規(guī)定：在車道不平衡時，可增設(shè)一條輔助車道，輔助車道應(yīng)不小于150 m。該立交分流匝道采用該方式（見圖5）。

圖5 車道不平衡時加設(shè)輔助車道分流方式示意圖（分流匝道）

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]10.5.1 條的規(guī)定，匝道連續(xù)分流鼻端之間的距離不應(yīng)小于表1 的要求。本設(shè)計采用240 m（見表2）。

表2 匝道上相鄰分流鼻端最小間距

（2）合流匝道

既有立交匝道采用雙車道匝道，新增匝道根據(jù)交通量需求也采用雙車道匝道。將2 個車道合流至4個車道，顯然車道不平衡?！豆妨Ⅲw交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]10.4.2 規(guī)定：在車道不平衡時，應(yīng)增設(shè)一條輔助車道，輔助車道應(yīng)不小于150 m。該立交合流匝道的設(shè)置采用該方式（見圖6）。

圖6 車道不平衡時加設(shè)輔助車道合流方式示意圖（合流匝道）

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]10.5.2 條對高速公路匝道相鄰合流口之間的距離的規(guī)定，合流鼻端之間的距離依據(jù)匝道設(shè)計速度決定。本次匝道設(shè)計速度為70 km/h，采用值是180 m（見表3）。

表3 匝道上相鄰合流鼻端最小間距

《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20-2017）[1]和《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]對匝道合流最小間距的要求略有不同?！豆仿肪€設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）[1]采用主線設(shè)計速度控制，繞城高速主線設(shè)計速度為120 km/h，樞紐立交匝道連續(xù)合流最小間距應(yīng)大于240 m。本次西繞城方向合流口設(shè)計采用《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2017）[2]規(guī)定值（180 m）。原因如下：一是該處立交合流口設(shè)計位置選擇在既有橋梁分跨處唯一合適的位置；二是對匝道與主線合流處進(jìn)行改建會影響繞城通行，導(dǎo)致?lián)矶?，社會影響大；三是西繞城交通合流后，交通量不大，采用既有間距能滿足要求，但在合流口前需要加強預(yù)告標(biāo)志設(shè)計。

5 交通量核查

推薦繞城高速北客站立交工程采用既有朱宏路立交匝道拼寬拓能方案。朱宏路立交繞城高速匝道出、入口均采用標(biāo)準(zhǔn)的雙車道出、入口形式，為盡量減少該項目對繞城高速運營的干擾，對該出、入口匝道連接部不作改造。因此，需要根據(jù)交通量預(yù)測來核查該出、入口連接部是否滿足拓能后交通量增長的需求。根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)論：目前機場專用高速與繞城高速轉(zhuǎn)換總交通量為17 549 pcu/d，且趨于穩(wěn)定，遠(yuǎn)期增長有限。各方向立交轉(zhuǎn)向交通量見表4。

表4 朱宏路立交轉(zhuǎn)換交通量表

對立交進(jìn)行功能拓展后，北客站方向遠(yuǎn)景年限范圍內(nèi)新增總交通量為34 704 pcu/d。各方向立交轉(zhuǎn)向交通量見表5。

表5 西安繞城北客站遠(yuǎn)景年（2042 年）各方向交通量表

目前西繞城入口方向交通量最大，合計為19 788 pcu/d。朱宏路立交出、入口均采用標(biāo)準(zhǔn)的雙車道出入、口形式，單個方向通行能力約為24 000 pcu/d，故既有匝道出、入口的通行能力滿足立交功能拓展后交通量的需求。遠(yuǎn)期如機場高速交通量有顯著增加，可結(jié)合繞城擴能工程綜合考慮，新建繞城高速與機場高速的轉(zhuǎn)換立交，滿足新增交通量的需求。故設(shè)計方案不需要對繞城高速朱宏路既有標(biāo)準(zhǔn)雙車道匝道出、入口進(jìn)行改造。

6 具體設(shè)計

依據(jù)相關(guān)規(guī)范確保匝道上跨繞城高速、北三環(huán)等公路以及城市道路的安全凈空。本次工程在既有單喇叭立交基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬，匝道采用橋梁工程上跨既有道路設(shè)施形式。匝道的設(shè)計車速為40 km/h，單向雙車道匝道路基寬度為10 m。本次設(shè)計范圍內(nèi)的工程均采用公路工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，收費站以外的工程采用市政工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。立交由4 條匝道組成，匝道的設(shè)計速度為40 km/h，新建匝道總長2 778.467 m（不含變速車道）。圖7 為總體方案設(shè)計圖。

圖7 繞城高速北客站立交總體方案設(shè)計圖

7 結(jié)語

該項目于2020 年5 月開始實施，并于2021 年6月實施完成。作為第十四屆全運會配套基礎(chǔ)設(shè)施，該方案實施后將實現(xiàn)高鐵與高速公路之間的無縫對接，滿足北客站客流量快速向城市擴散的功能需求。該方案符合相關(guān)法律法規(guī)要求，為后續(xù)高速公路立交密集區(qū)的立交改擴建工程研究及方案制定提供了思路，可為今后類似建設(shè)條件下的互通立交改擴建提供借鑒。