阿布力孜·艾海提

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 项目概况及交通量预测

1.1 项目概况

乌奎高速公路位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市、昌吉市、呼图壁县，位置介于东经86°55′40.17″～87°29′42.23″，北纬43°48′00.81″～44°06′08.55″之间[2]。本次改扩建段起点位于西山互通立交处，与乌鲁木齐绕城高速公路(东线)终点相接，终点位于昌吉高新区西侧(乌奎高速K3663+994.542)，路线长度59.491 km。

奎屯西互通式立交为主线上跨被交路G217线的全苜蓿叶型，由4条右转直连式匝道与4条环形匝道组成，交叉角度为85°。该互通交叉中心桩号为K3842+150，被交路为G217线，已升级改造为高速公路，路基宽25.5 m。互通区域内包含1座跨线桥，为4～16 m预应力混凝土空心板，交叉角度为85°。

(1)全苜蓿叶式互通主线与立交匝道交织段之间未设置辅助车道；

(2)G217线现升级改造为高速公路，现有立交不易达到全封闭收费的目的；

(3)加减速车道长度不满足现行设计规范规定的要求。

1.2 交通量预测

该互通各特征年转向交通量如表1。由表中预测结果可知，互通主要交通流方向为克拉玛依至乌苏方向，其次为乌鲁木齐至克拉玛依方向，第三交通量为奎屯南至乌苏方向，最小转向交通量为奎屯南至乌鲁木齐方向。

1.3 技术指标的选用

该互通改扩建设计中匝道设计速度采用40 km/h；匝道路基宽度单向单车道匝道采用9.00 m，单向双车道匝道采用10.50 m。

表1 梧桐大泉互通特征年转向交通量预测结果 单位：pcu/d

图1 奎屯西互通各特征年转向交通量(单位：pcu/d)

2 改扩建方案设计

(1)满足设计目标年功能要求且预留未来发展空间

奎屯西互通改扩建设计结合新的功能定位及通行需求等因素来进行新的设计，目前天山北坡各大城市正在实施跨越式高质量发展战略，交通量增加较为迅猛，因此改扩建方案设计需要充分考虑未来的发展空间以及功能要求。

(2)考虑施工期间交通通行顺畅、安全

本项目互通式立体交叉主线等级为高速公路，在天山北坡经济带交通网络中具有较重要的交通服务功能。一旦奎屯西立交改建路段交通中断，主线可能会产生大面积的交通瘫痪，这不仅造成社会巨大的经济损失，还会涉及人身出行安全。因此，立交改扩建方案设计需要充分考虑改扩建方案的可行性，采用有利于现有交通的通行、运行安全及施工安全的方案。

(3)充分利用原有工程和用地，注重环保

立体交叉作为大型交通基础设施，改扩建方案设计应对既有匝道的几何构造、服务水平、交通安全状况及既有服务设施的服役现状等因素进行综合评价，在最大程度上对既有匝道及用地进行充分利用，减少改扩建的工程规模与弃渣。此外，重新设计部分也要充分考虑既有立交用地，注意与周边环境的融合，减少对环境的破坏。

3 方案设计

本项目以在满足远景交通量和保持原有互通式立交形式的基础上，结合规范要求，充分利用原有工程，结合具体项目的自身条件，因地制宜，灵活应用技术指标，提出经济的可行方案，以节约工程投资，减少建设规模，减少新增占地。

3.1 方案一

通过未来交通量预测及通行能力的分析，通行能力满足远景交通量增长的需求，主交通流为乌苏—克拉玛依方向，设计末年(2038年)转向交通量为7 165项pcu/d；次要流向为乌鲁木齐—克拉玛依方向，设计末年(2038年)转向交通量为5 714 pcu/d；奎屯南—乌鲁木齐，乌苏—奎屯南方向交通量较小，分别为3 143 pcu/d和3 369 pcu/d。

方案一将既有奎屯西互通原位改造为双喇叭互通，布设于立交的东北象限，改扩建后将进行全封闭式收费管理，设置一处匝道收费站。主要交通流方向半直连匝道采用单向单车道出入口双车道匝道路基宽度10.5 m，环形匝道和右转匝道采用采用单向单车道匝道路基宽度为9.0 m，对向双车道匝道路基宽度16.5 m。

3.2 方案二

方案二则将既有奎屯西互通原位改造为变形苜蓿叶型互通式立交，利用既有乌奎高速北侧的环形匝道，乌奎高速南侧的环形匝道废除后新建两条半直连匝道，立交范围内的右转匝道与乌奎高速公路相接的位置局部调整线形后接入。通过被交线两侧增设一定长度的的辅助车道，于辅助车道上设置4处收费站，实现全封闭收费的目的。半直连匝道和辅助车道设置为单向双车道匝道，路基宽度为10.5 m；其余匝道均按单向单车道匝道设置，路基宽度为9.0 m。

3.3 方案三

此方案维持原全苜蓿叶型式不变，匝道与主线局部顺接的改建方案。通过被交线两侧增设一定长度的的辅助车道，于辅助车道上设置4处收费站，实现全封闭收费的目的。改扩建匝道设置为单向单车道，匝道路基宽度9.0 m；辅助车道为单向双车道，匝道路基宽度为10.5 m。

4 方案评价

互通式立体交叉方案指标包括安全指标、功能指标、环境指标、用地指标以及成本指标，目前我国对互通式立体交叉方案的比较选择，大多采用技术经济指标比较法，在进行技术经济指标比较的同时，还考虑工程特点、建设条件，对比较方案的的适应性以及绕行状况进行评价，得出最终的推荐意见[3]。该工程中对改建方案的比选根据已建成的互通立交匝道现状、交叉区域的地形地物条件、转向交通流特性、路网布局、互通等级及功能等因素综合考虑，对该互通拟定以下三个方案进行比选。

图2 互通式立体交叉评价指标体系

上述的方案一中的立交型式简洁，层次关系简单，设置一处匝道收费站集中收费，远期运营费用低，但对既有立交的利用率较低，立交投资高，新增用地面积也大；方案二中立交为枢纽型立交，各个方向交通转换较为快捷，立交环形匝道和右转匝道均能利用既有匝道，改建工程全部在既有立交范围内完成，无新增用地。但该方案立交层次较高，投资高，且需设置4处匝道收费站，远期运营费用较高；方案三中立交型式对既有立交利用率高，投资相对较少，新增用地面积小，但需设置4座匝道收费站，站点设置过于分散，管理不便，后期运营、维护费用高。经综合比选，本次改扩建工程推荐采用方案一的立交型式，即双喇叭型互通式立交。

5 结 语

互通式立交应在满足功能、安全和环境保护要求的基础上，设计应考虑社会条件、交通条件、自然条件、用地和全寿命周期成本等因素[3]。在改扩建中，应充分考虑改扩建工程的特性，互通式立体交叉的设计应有利于施工期的交通组织，互通方案的选择应有利于施工期间的保通设计。

互通的改建应做好原址改建及移位新建的比较，原址改建的互通式立体交叉应充分利用原有老路，减少新增用地，降低土方填筑数量，缩短施工工期，减少交通干扰。互通式立交应布设在被交道路线形指标良好、地形、地质、环境条件、通视条件有利的位置，使线形流畅、交通流线清晰。对既有交叉改建时应满足现行规范要求、远期交通量增长需求及收费制式的要求。