阜溧高速丹陽至金壇段金壇經開區樞紐方案設計

■李 軻

（蘇交科集團股份有限公司，南京 210000）

在工程項目實踐中，很多項目受限于政策、規劃、控制條件、經濟等眾多因素，無法將項目一次實施完成，往往采用一次設計分期實施的方法來減少一次性的工程投資規模，或等待重要的控制因素變化、消失后再實施相應工程。 但由于時間較久，原設計中可能存在眾多與現狀情況不相適應的設計內容需要進行調整，是否仍需采用原方案、如何取舍，便是在這類分期實施的項目中常常會遇到的問題。阜溧高速丹陽至金壇段高速公路中的金壇經開區樞紐便是這樣的工程。本文以該高速公路項目終點樞紐的方案比選論證為例，研究討論該類問題的選擇側重點。

1 概述

阜溧高速丹陽至金壇段高速公路是《江蘇省高速公路網規劃（2017—2035 年）》中新增的縱向高速公路，是江蘇省規劃“十五射六縱十橫”高速公路網中“縱三”線的重要組成部分，編號S35。該項目向北與鎮泰高速公路銜接， 向南與常溧高速公路銜接，沿線串聯滬寧高速公路和常合高速公路兩大橫向高速公路，途徑丹陽市、武進區及金壇區，位于揚子江城市群區域（圖1）。 項目的建設對于完善區域高速公路網絡，構建新的南北運輸通道，有效疏解過江交通，改善沿線地區交通出行條件，促進區域經濟社會發展具有重要意義。

圖1 項目地理位置

項目起自于滬蓉高速公路交叉處的丹陽新區樞紐，北接已建的鎮江至丹陽高速公路，向南經丹陽東、珥陵、武進西、金壇東，止于滬武高速公路交叉處的金壇經開區樞紐， 接已建的常州至溧陽高速公路，路線全長約42 km，其中丹陽段路線長度29.8 km、常州段路線長度合計12.2 km（其中武進區路線長度約3.5 km，金壇區路線長度約8.7 km）。本次討論研究的金壇經開區樞紐為此項目終點，位于江蘇省常州市金壇區。 根據《江蘇省高速公路規劃（2017—2035）》，項目終點與G4211 常合高速相交，與S35常溧高速順接。目前S35 常溧高速與G4211 常合高速設置有金壇經開區樞紐。 根據與常州市高速公路管理有限公司收集資料及溝通結果，金壇經開區樞紐設計時已按對稱雙環式樞紐方案一次設計、分期實施考慮，常溧高速公路主線及匝道均預留了遠期本項目的接入條件（圖2）。 根據原設計，樞紐區常溧高速一期工程主線設計速度為120 km/h，技術標準為28 m 雙向四車道高速公路斷面，一期、二期工程分界界面位于直線段上，縱斷面上位于R=12000 m的凹曲線上。

圖2 路線終點位置示意圖

2 基本建設條件

2.1 地形、地貌

樞紐所在常州市金壇區地勢自西向東傾斜，俗稱“二山二水六分田”。 西部為丘陵山區，屬寧鎮山脈東緣的茅山山脈的一部分，面積約223 km2，最高山峰茅山大茅峰海拔372.5 m。 東部為地勢低平的平原，是太湖平原的一部分，面積約752 km2（圖3）。

圖3 項目區域地形地貌

2.2 氣候條件

金壇區屬北亞熱帶季風區，四季分明；雨量充沛，年降水量1063.5 mm；日照充足，日照率46%；年平均氣溫15.3℃，無霜期228 d；年平均濕度78%。

2.3 水系、水文

金壇區境內有大小河流216 條， 總長512 km。東南部的洮湖（又名長蕩湖），境內面積0.82 萬hm2，是江蘇省十大淡水湖之一。 境內地勢平坦，河流密布（圖4）。

圖4 項目區域水系分布

2.4 南沿江城際鐵路

南沿江城際鐵路位于經開區樞紐北側，目前處于施工階段，鐵路設計時已按照全樞紐成果考慮上跨本項目主線及匝道。 采用（32+48+32）m 連續梁預留本項目主線穿越條件，高程上，也采用較高的縱斷面跨越，預留本項目跨越常合高速同時下穿鐵路的布設條件（圖5）。

圖5 金壇經開區樞紐周邊現狀情況

3 樞紐方案

從區域路網形態和項目功能充分發揮的角度看，本項目終點宜與S35 常溧高速順接。 同時，常溧高速與常合高速的金壇經開區樞紐方案也預留有本項目接入條件，故推薦本項目終點設于金壇經濟技術開發區樞紐，向南順接常溧高速公路，順接樁號K42+600。

3.1 設計原則

設計原則如下：（1）互通式立交的布局應綜合考慮交通、社會、自然等條件，以車流合理分配、保證交通安全、便于運營管理并獲得最大的社會經濟效益為原則；（2）互通布局應充分適應地方城鎮規劃，與地方規劃相協調；（3）應充分調查周邊互通設置情況，合理進行互通布局，滿足互通間距設置要求；（4）應根據相交道路等級、服務功能、交通量分布等因素，合理確定互通型式；（5）應結合相交道路的規劃情況， 充分考慮被交道遠期改造的可能，為改造預留充足空間。

3.2 技術標準

技術標準具體如下。 （1）現狀金壇經開區樞紐互通在交通量較大的太倉至蕪湖方向布設了一對單向雙車道的半定向匝道，設計速度采用60 km/h，平曲線最小半徑260 m，路基寬度12 m；蕪湖至南京方向的匝道設計速度采用50 km/h， 平曲線最小半徑90 m，路基寬度10.5 m；其余方向采用單向單車道的匝道，設計速度采用40 km/h，平曲線最小半徑60 m，路基寬度8.5 m。 （2）常溧高速公路為雙向四車道技術標準，路基寬度28 m，設計速度120 km/h。常合高速公路為雙向六車道技術標準， 路基寬度35 m，設計速度120 km/h。 （3）匝道設計線：單向單車道匝道以行車道中心線為設計線位置；單車道出入口的單向雙車道匝道以外側車道的行車道左邊線為設計線位置；對向雙車道匝道以中央分隔帶中心線作為匝道設計線位置。 （4）匝道縱斷面縱坡一般采用小于4%， 特殊困難條件下控制在5%以下?？v向排水縱坡為另行設計時，在設有超高的平曲線上超高與縱坡的合成坡度不得超過8%。 為使路面排水暢通，超高以路面中心為旋轉軸時最小合成坡度不應小于0.5%。 （5）變速車道采用直接式和平行式2 種。 金壇經開區樞紐位于主線高速設計速度在120 km/h 段落范圍內，單向單車道匝道減速車道采用直接式，長度不小于145 m，漸變段長度不小于100 m，出口漸變率小于1/25；加速車道采用平行式，長度不小于230 m，漸變段不小于90 m。

3.3 轉向交通量

根據工可階段交通量預測結果（圖6），金壇經開區樞紐在2046 年總轉向交通量為35643 pcu/d，主轉向交通流向為溧陽往返常州方向，轉向交通量為18739 pcu/d，占總轉向交通量的52.6%；次轉向交通流向為合肥往返溧陽方向，轉向交通量為6874 pcu/d，占總轉向交通量的19.3%；其余象限轉向交通量相對較小，基本不影響樞紐形式的選擇。

圖6 2046 年互通轉向交通量

3.4 區域控制條件

目前金壇經開區樞紐西南、東南象限兩對匝道為一期已經建成匝道，西側一對匝道出入口為單車道出入口，東側一對匝道為雙車道匝道出入口。 二期工程新修建4 條匝道，北往西匝道并入現狀西南象限左轉匝道。 結合預測轉向交通量結果，對各個匝道的通行能力重新進行核查。 經過計算，現狀單車道出口在新建匝道匯入后，入口高峰小時交通量為715 pcu/h，現狀單車道出入口能夠滿足交通量的需求，無需改造。 東側右轉匝道建成后對現狀無影響，互通整體方案與預測轉向交通量是匹配的。

二期工程樞紐范圍內主要控制因素如圖7 所示。 （1）常合高速：現狀為雙向六車道標準、設計速度120 km/h，路基寬度35 m；互通范圍內最小平曲線半徑R=7000 m， 最小凸曲線半徑為35000 m，平縱面指標良好，滿足主線上樞紐設置的條件。 （2）常溧高速公路，即常州—溧陽高速公路，又稱作“常州—合肥高速公路溧陽支線”， 是江蘇省常州市境內高速公路線路，為原江蘇省“五縱九橫五聯”高速公路網規劃的一條增補支線，編號蘇高速S85；于2011 年全面開工建設，于2015 年9 月全線通車；北起常州市金壇區金壇經濟開發區樞紐，南至溧陽市前馬樞紐；現狀為雙向四車道標準、設計速度120 km/h，路基寬度28 m；全長38.4 km。 在樞紐涉及范圍內，丹金主線順接常溧高速，平縱指標良好，滿足樞紐設置的條件。 （3）新孟河：新孟河延伸拓浚工程位于太湖流域湖西區，主要作用為改善太湖和湖西地區水環境；提高流域和區域的防洪排澇標準；增強流域和區域水資源配置能力；兼顧地區航運等。 樞紐涉及段落為新開挖的河道，暫無等級、航道規劃，兩側30 m 范圍內均為清水通道維護區范圍。 （4）在建南沿江城際鐵路：又稱為滬寧沿江高速鐵路，是長三角鐵路網的重要組成部分，設計時速350 km，新建正線全長278.53 km，全線共設8 座車站。 在樞紐范圍內為橋梁形式，并預留了阜溧高速六車道主線及樞紐匝道下穿的條件。 在鐵路與高速公路交叉點位處，主跨附近橋跨布置為（32+24+32+48+32+32）m。（5）現狀金壇經開區樞紐：為T 型樞紐，二期工程各個匝道銜接端部均已預留。 預留設計中主線縱斷面凸曲線半徑為R=20000 m，與現行規范中樞紐區凸曲線半徑極限值不小于R=23000 m 不符，設計時需對其進行調整優化至不小于23000 m。單向單車道匝道斷面寬度為8.5 m，與現行規范中單向單車道匝道寬度為9 m 不符，設計時應考慮在新老斷面銜接處設置過渡段。

圖7 樞紐范圍內主要控制因素

3.5 互通方案

根據預測轉向交通量，考慮樞紐原設計方案，結合周邊南沿江城際鐵路，新孟河清水通道維護區等眾多控制因素，該點位擬定了如下兩個樞紐方案。

方案一：采用原樞紐設計方案，對二期互通匝道出入口進行歸并設計，避免阜溧高速側主線高速側連續出口、連續入口對主線直行車流的影響。 銜接的常溧高速無需進行改造。 常合高速由于環圈匝道的接入，環圈匝道變速車道范圍涉及了主線新孟河大橋，對原橋梁段需拼寬2 跨（圖8）。

圖8 金壇經開區樞紐方案一

采用原方案將導致常合高速南側出現連續出、入口，對主線直行通行存在一定影響，也存在一定的交織。 經核查，目前連續出口、入口間距可滿足《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）中第11.5.5條[1]關于主線連續出入口間距的要求，該段落內同時進行了交織區的服務水平驗算，可以滿足交織區服務水平的要求。因此，該方案優點是對原樞紐改造較小，對常栗高速公路基本無影響；缺點是主線側存在連續出入口，需要對常合高速既有主線橋拼寬2 跨。

方案二：在方案一的基礎上，考慮常合高速主線南側連續出入口對主線直行車流干擾較大。 從提高樞紐服務水平出發，對原設計進行優化調整，對常合高速影響較大的連續入口進行歸并。 將入口匝道調整為半定向匝道，并入現狀南往東右轉匝道（圖9）。 一方面減小了連續出口對主線的干擾，同時消除了原設計雙環圈車流的交織問題，但受限于樞紐一期工程匝道，調整后的樞紐整體工程規模大。 因此，該方案優點是對原樞紐改造改造較小，歸并了主線側連續出入口，消除了交織段，避免了常合高速既有橋梁的拼寬；缺點是新增用地規模大，橋梁規模大，工程規模較方案一較大。

圖9 金壇經開區樞紐方案二

從轉向交通量上看，考慮東北、西北象限轉向交通量較小，方案一采用原設計方案的雙環圈匝道可以滿足轉向交通量的需求，方案二采用平面指標更優的半定向匝道， 也可滿足轉向交通量的需求。因此， 兩方案均可滿足該點位樞紐的服務功能要求；從工程規模上來看，方案一采用原設計方案整體用地規模比方案二小3.31 hm2， 蘇南地區土地資源珍貴，征地費用高，總概算方案一比方案二少了約5000 萬元，方案一整體經濟性更優。 采用方案一也可更好地銜接既有一期工程。經過綜合比選（表1），最終推薦采用原設計、與原樞紐銜接好、占地規模小、工程規模小的方案一。

表1 金壇經開區樞紐方案比較分析

4 結語

樞紐型互通選址、選型應根據周邊控制因素綜合考慮。 對于預留設計，分期實施的工程，特別是修建較早的項目，可結合現行規范、做法進行優化設計，也可采用原設計方案；不能一味地采用原設計，當時的設計受當時的規范條文、設計思維、交通預測的準確性、設計習慣等眾多因素的影響，僅在當時的環境下是合適的。 在二期工程時需綜合考慮樞紐的舒適性、交通量的適應性、整體工程規模的經濟性，進行綜合比選。 當發現原設計方案經過適當優化后可以實現樞紐的服務功能，其樞紐工程規模也具備一定的優勢，那么采用原樞紐方案既是對原設計的認可，也是在優化過程中體現二期設計時的思考。 本文結合工程案例，對平原區已建樞紐的二期方案比選進行探討，可為今后類似項目研究提供參考。