城市立交改扩建设计及评价方法研究

梅子俊

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 上海 200092)

立交节点工程作为城市交通转换的核心枢纽，影响着区域交通甚至城市整体交通的正常运行。然而，随着城市路网不断发展和城市交通量的日益增长，许多既有立交功能已不能满足城市交通的需求[1]。

对原有立交进行升级改造成为现代城市全面提升城市交通功能的有效举措，文中以青岛市环湾路立交改扩建为例，对改扩建设计方案进行进行分析比选，并对其作出效果评估[2]。

1 城市交通梳理

1.1 路网规划

环湾路立交工程是城市高速公路(G22青岛市区段)拓宽改造工程的重要组成部分，现状环湾路立交不能满足交通发展需求，迫切需要改建此节点，以充分发挥城市高速公路(市区段)拓宽改造工程的交通效益。

根据规划，城区道路网络骨架由“四横三纵”的快速路网构成，其中“四横”为仙山路-双流路、青黄海湾大桥连接线(高速公路-银川路)、辽阳路-鞍山路及其延长线、延安路-宁夏路-银川路；“三纵”为海底隧道接线-高速公路城区段、山东路-重庆路、青银高速公路城区段。

1.2 立交功能定位

环湾路立交位于城市高速公路(市区段)的最北端，即现状高速公路的东北转角处，处于城市中心城区的西北端，向南由城市高速公路(市区段)至市中心，向北由双元快速路至规划中的北部新城，向东由双流高架路至机场，向西由高速公路至胶州，见图1。

图1 立交区位

环湾路立交在市规划路网中处于高速公路、双流高架路和规划双元快速路3条快速路的交汇点，同时又是高速公路在东北转角处向东、向北的切向“放射点”，是连接市区与胶州、城阳、高新区及流亭机场的重要节点，是出入市区骨干路网的咽喉，因此，在功能上应定位为实现上述3条快速路之间交通快速转换的枢纽型互通立交。

1.3 交通量预测

根据城市高速公路(市区段)拓宽改造工程可行性研究报告，交通流量预测结果见表1。同时,对立交节点交通预测分布见图2。

表1 交通量预测结果 pcu/h

图2 立交节点交通预测分布(单位：pcu/h)

根据交通量预测结果可见，远期南北向交通占33.51%，西南方向占27.51%，东西方向占12.04%，东南向占12.17%，东北向占8.66%，西北向占6.11%。流量分配的等级与定性分析的结果基本吻合，即南北向切线方向、城市高速公路(市区段)方向为最大，西北方向为最小。

2 改扩建设计方法

2.1 总体方案

环湾路立交是连接高速公路及其切向线快速路的重要交通枢纽，为3条城市快速路相交的节点，立交应确保城市快速路交通的连续性，特别是城市高速公路(市区段)及其切向线双流高架路、双元快速路交通流的连续性，并实现3条快速路之间交通的连续快速转换。因此，根据立交地理位置及在路网中的重要程度，环湾路立交的等级应定位为枢纽型互通立交。推荐采用的立交总体方案为部分利用现状立交的“全互通枢纽型立交”方案[3-4]。

2.2 主要技术标准

1) 立交等级。枢纽型互通立交。

2) 道路等级。城市高速公路(市区段)：城市快速路，设计车速60 km/h；双流高架路：城市快速路，设计车速60 km/h；双元快速路：城市快速路，设计车速60 km/h。

3) 设计车速(立交范围)。主线：60 km/h；匝道：40～50 km/h；辅路：30 km/h。

4) 路面结构计算荷载:BZZ-100标准轴载。

5) 桥梁荷载标准。主线与匝道：公路-I级；人群荷载：4 kN/m2。

6) 道路建筑限界最小净高。主线≥5.0 m；匝道≥5.0 m；人行通道、非机动车道≥2.5 m；横向道路净空高度≥4.5 m。

7) 抗震标准。桥梁抗震设防烈度为6度，水平向设计基本地震动加速度峰值为0.05g，桥梁抗震设防类别为B类，桥梁抗震设防措施等级为7度。

8) 车道宽度。根据城市高速公路(市区段)拓宽改造工程的总体方案。

高速公路主线：机动车双向8车道,单向15.0 m=0.5 m+3.75 m×2+3.25 m×2+0.5 m。

匝道：双车道匝道，桥面净宽8.5 m；单车道匝道，桥面净宽7 m。

2.3 设计方案

环湾路立交位于高速公路东北转角处，地理位置极为重要，立交向东经双流高架路可达流亭机场，向西经高速公路可达胶州，向南经城市高速公路(市区段)可至市中心，向北经双高路至市高新区，也可接济青高速公路。

城市立交方案的选型应根据立交在路网中的地位与作用，结合周边节点的规划统筹考虑，其次再根据交通流量的定量、定性分析，结合立交周边地形、地物，桥梁等重要控制物，进行总体设计并选取主线、匝道的型式。立交方案共分3个[5]，见图3。

图3 立交方案

2.4 方案比较

针对以上3个设计方案，根据总体需求、交通功能、线型指标等要素进行了方案比选，见表2。

表2 方案比较表

由表2可见，方案一是在功能上实现3条快速路之间交通快速连续转换的枢纽型互通立交，与“突出重点、满足功能、充分利用、适度超前”的设计指导思想相吻合。即立交总体方案要确保3条快速路主线具有较高的主流向线形标准(即“突出重点”)；满足3条快速路之间各个转向交通快速连续的需求(即“满足功能”)；因地制宜地合理利用现状立交的有关结构设施、减少废弃工程降低造价(即“充分利用”)；在功能和标准上“适度超前”，体现开放型大都市的地位和风貌[6]。

基于以上分析，环湾路立交推荐采用方案一，即全互通枢纽型立交方案。

3 通行能力服务水平评价

本立交作为路网的枢纽级节点，它的建设要求保证在远期也能提供较高的服务水平(C～D级)[7-8]。根据立交的预测交通量、机动车道数、设计车速等条件，路段与匝道的服务水平预测见表3，表4。

表3 2030年路段服务水平表

表4 2030年匝道服务水平表

由表3、表4可见，路段的服务水平均可达到D级服务水平，而各匝道的服务水平也在D级之上。

4 结语

文中从交通功能定位角度出发，采用交通预测的手段，确定了项目的规模及技术标准。结合实际情况构思了3种设计方案，并从总体需求、交通功能、线形标准、对现状立交的影响、立交建筑高度、项目投资估算等方面进行了方案比选，从而推荐全互通枢纽型立交方案。同时,文中采用通行能力服务水平为指标，得出胶州湾高速环湾路立交方案能够满足未来交通发展需求的结论。

[1] 汪锋.山区高速公路互通立交设计新思路[J].交通科技,2006(2)：27-29.

[2] 龙科军,周志刚,杨晓光,等.城市立交区域交通改善基本对策[J].长沙交通学院学报,2006(1):48-52.

[3] 李艳琴.城市立交方案选型[J].工程技术,2016(6):79-81.

[4] 张文,李雪莲.新型螺旋式喇叭形互通立交设计探讨[J].交通科技,2011(3):14-17.

[5] 施耀忠,唐伟.互通式立交设计中公路与城市道路常用设计标准比较[J].交通科技,2003(4):16-18.

[6] 崔巍.城市立交桥设计分析[J].建筑设计管理,2014(25):56-58.

[7] 王永清.立交分(合)流区主线通行能力的研究[J].交通科技,2008(6):91-94.

[8] 房瑞伟,张谢东.城市枢纽立交匝道选型评价及灵敏度分析[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2017,41(3):434-438.