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。本項目的建成為我國東部區(qū)進入西部區(qū)提供了便捷的交通，對進一步促進東西部密切交流、實現(xiàn)經濟互補具有十分重要的意義。榮烏高速終點樞紐互通立交位于烏海市海南區(qū)二道坎大橋東側，距蒙寧界主線收費站西側約1.6km。該互通立交是G18榮烏高速和G6京藏高速交通節(jié)點，在區(qū)域路網中承擔兩方面的功能。首先是G18榮烏高速公路與G6京藏高速公路之間的交通轉換，其次是兩條高速公路與既有地方公路的交通轉換功能。因此，在互通方案選擇時應兼顧以上兩種功能。1互通立交方案比選海南西樞紐互通立交是G18榮烏高速公路網絡化的關鍵節(jié)點，互通立交方案直接關系到G18榮烏高速公路乃至整個公路網絡的運營效益。該互通立交方案的選擇應基于交通量的預測，并結合其在路網中的作用，同時充分考慮互通范圍內的地形、地貌、經濟和環(huán)境保護等因素，使互通立交方案可以滿足安全性、實用性、經濟性和美觀性的標準。因此，海南西互通立交方案選擇時應從以下幾方面考慮。(1）互通位置和形式的選擇應與G18榮烏高速公路和G6京藏高速公路的等級、內蒙古自治區(qū)路網布局、海南～烏達城際快速通道建設條件以及轉換交通量的分布狀況相適應。(2）互通立交應具有線條流暢，整體感強，有利于安全，注重景觀設計的特點。(3）互通立交收費站位置選擇應與周圍的地形地質條件、國家級四合木保護區(qū)范圍、烏達快速路和運煤專線的布局相適應，便于G6京藏高速公路后期運營管理、維護和遠期改擴建。(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，合理運用技術指標，嚴格控制工程規(guī)模，降低工程造價。2方向、轉向交通量根據(jù)交通量分析結果，預計到2035年互通區(qū)總轉向交通量為26803pcu/d；鄂爾多斯～棋盤井方向、鄂爾多斯～銀川方向為主要交通量方向，轉向交通量分別為8500pcu/d和7514pcu/d；烏海（烏達區(qū)）～棋盤井方向、烏海（烏達區(qū)）～銀川方向是次要交通量流向，轉向交通量分別為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主要火炬點方案根據(jù)國家高速公路規(guī)劃，通過對區(qū)域路網、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。互通立交部分匝道下穿東烏鐵路時，應滿足鐵路凈高要求。(2）高壓線?；ネǚ秶鷥却嬖?條南北方向500kV高壓線、3條220kV高壓線和1條110kV高壓線，立交匝道布設時應避讓高壓塔，避免對高壓塔進行拆移，同時凈距和凈高應滿足安全距離要求。(3）烏達快速路和運煤專線?；ネ涞卦训琅c烏達快速路相接處距離運煤專線僅為5～20m，在滿足交通量轉換前提下，互通落地匝道的拼寬設計應避免對烏達快速路和運煤專線進行改移。(4）國家級四合木保護區(qū)。根據(jù)環(huán)保要求，嚴禁在國家級四合木保護區(qū)范圍內設置收費站和管養(yǎng)設施，匝道收費站位置選擇時應完全避讓。(5)G6京藏高速。G6京藏高速蒙寧主線收費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計時，應減少對二道坎大橋和蒙寧界主線收費站的干擾。(6）遠期路網規(guī)劃。海南西樞紐立交方案設計應符合國家取消高速公路省界收費站遠期規(guī)劃，以及內蒙古自治區(qū)“十三五”期間蒙寧界主線收費站向西改移至蒙寧界遠期規(guī)劃，并預留“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)以上設計原則、交通量預測結果和主要控制因素，海南西樞紐互通立交提出以下兩種方案在設計階段進行比選：變形苜蓿葉方案和復合T型方案。4.1方案制定原則前期海南西樞紐立交設置于既有蒙寧界主線收費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匝道，與烏達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出匝道延伸到二道坎橋，并且在橋的末端設置一個異型的變寬橋，因而是很難設計和施工的；與烏達快速路采用平交方式接入，與本項目落地交通量不匹配，且安全性差，運營期事故風險高；遠期匝道收費站位于國家級四合木保護區(qū)范圍，不符合國家環(huán)保部對該項目的環(huán)評要求，見圖2。在方案設計階段，結合前期互通方案、交通量預測結果和主要控制因素，將海南西樞紐互通向東調整，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，減少橋梁異型設計和施工的難度。同時，G6京藏高速銀川～棋盤井方向設置集散車道，互通區(qū)內只設置一對出入口，各轉向交通流在集散道上進行再次分合流和交織運動。集散車道和G6京藏高速公路出入口均按8個車道設計。根據(jù)預測，2035年海南西樞紐互通與烏達高速公路之間的轉向交通量將達到2334pcu/d。因此，海南西樞紐立交與G6京藏高速公路交叉后，需設置互通落地匝道與烏達快速公路相接。前期為減小海南西樞紐立交工程規(guī)模，互通落地匝道終點與烏達快速路采用平交方案。通過對區(qū)域路網和交通量分析可知，海南西樞紐互通落地功能是服務烏海市烏達區(qū)和海勃灣區(qū)。因為海南西樞紐互通立交與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)車輛完全經海南互通上下G6京藏高速公路與本項目實現(xiàn)交通轉換，而烏海市烏達區(qū)車輛是通過互通落地匝道實現(xiàn)本項目和G6京藏高速公路交通轉換。因此，在權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快速路銜接可采用半定向匝道型式，即只設置榮烏高速～烏達區(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，而且與烏達快速路銜接順暢，保通方便，社會影響小，匝道收費站完全避讓國家級四合木保護區(qū)；但不足之處是互通落地匝道占壓四合木保護區(qū)面積較大，匝道收費站未與蒙寧界主線收費站遠期改移或取消統(tǒng)籌考慮，后期管養(yǎng)費用高。4.2互通區(qū)內收費設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區(qū)面積較大、匝道收費站未與蒙寧界主線收費站遠期改移或取消統(tǒng)籌考慮、后期管養(yǎng)費用高等問題，提出G18榮烏高速公路終點與G6京藏高速公路T型交叉，合并設置落地匝道收費站與G6京藏高速公路蒙寧界主線，最終形成復合T型互通立交方案。調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榮烏高速左側分合流，其余左轉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車道設計；而G6京藏高速和烏達快速路交叉為部分T型方案，僅設置G18榮烏高速～烏達區(qū)方向兩條匝道，并將G6京藏高速公路蒙寧界主線收費站拆改與兩個匝道收費站整體考慮?，F(xiàn)有蒙寧界主線收費站設置4個入口、12個出口。主線收費站移位后，為最大限度利用既有收費設施，在G6京藏高速公路遠期“4改8”路基邊線的基礎上，落地匝道與G6京藏高速公路主線平行布設，并盡可能靠近以減少占地。北側E匝道設置5個入口，充分利用現(xiàn)有收費設施；南側G匝道收費站需新建9個出口，京藏高速直行車道上的收費設施予以拆除。主線收費站“宿辦區(qū)”完全利用，新建上跨京藏高速人行聯(lián)絡道聯(lián)通南北收費廣場，見圖4。經綜合比選，海南西樞紐立交最終按復合T型方案實施。雖然該互通方案不能為所有方向的交通量落地提供服務，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由海南西樞紐互通落地，海南西樞紐互通承擔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烏達快速路來往烏達區(qū)，但是該方案完全符合G6京藏高速主線收費站改移和遠期“4改8”規(guī)劃，且匝道收費站占壓四合木保護區(qū)面積最少，落地匝道與烏達快速路相接順暢，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計中，一般地形和地質條件不是方案布設的首要控制因素，應以高速公路網近遠期規(guī)劃、鐵路、河道、村莊、廠礦企業(yè)、基本農田、環(huán)境敏感點等為主要控制因素進行多方案比選。(2）樞紐互通立交作為高速公路主要節(jié)點，占地規(guī)模較大，設計過程中應堅持環(huán)保