高速公路改扩建网络进度计划（高速公路互通式立交改扩建工程施工期交通组织研究）

孙丹 杨军超 李星 吴善根中交第一公路勘察设计研究院有限公司

摘 要：在保证高速公路改扩建施工进度的前提下，为最大程度降低对改扩建公路及周边区域交通的影响，以高速公路“四改八”工程为例，对改扩建施工期较复杂的互通式立交的交通组织进行了研究。在结合相关标准、规范对高速公路改扩建互通式立交施工期保通要求进行分析的基础上，重点对高速公路互通式立交改扩建施工期分流和保通两种交通组织模式进行了方案研究。分流方案以深圳市某条高速公路改扩建为例进行说明；保通设计研究为便于说明和理解，以单喇叭互通式立交为例，针对不同施工类型的互通式立交施工期的交通组织方案进行分类归纳，重点对互通跨线桥和匝道端部施工时需配套的交通保通设计进行研究。相关思路、具体案例可为国内类似项目的交通组织设计提供经验借鉴和参考。

关键词：道路工程;交通组织;匝道连接;互通式立交;改扩建;

基金：中交第一公路勘察设计研究院有限公司科创基金项目，项目编号KCJJ2018-05;

近年来我国高速公路交通量增长速度迅猛，使得部分高速公路通行能力不足，服务水平急剧下降。尤其是早期修建的高速公路，由于受历史的局限性，路幅基本以双向四车道为主，服务水平下降明显。伴随我国经济社会的快速发展，提升高速公路大通道的通行能力和服务水平是促进区域协同发展的迫切需要，因此高速公路亟待扩容扩建。

周边路网分析、改扩建道路交通运行特征分析、交通组织总体方案、区域路网交通分流组织、路段保通设计、交通应急保障措施等方面是高速公路改扩建施工期交通组织需要具体进行研究的工作[1],且区域路网分流和路段保通设计是重点内容。施工路段通行能力的折减、确定分流车型及比例、分流路径选择是高速公路改扩建施工过程中交通流组织的3大关键要素[2];若高速公路保通条件有限，只能采用全封闭施工，就需要结合施工时序制定详细可行的交通绕行方案[3];当然全封闭施工的社会影响很大，目前高速公路改扩建基本都采用“边施工，边通车”、“网络疏导、逐类分解”的指导思想，从区域交通组成特点和利用周边路网分流两个方面，系统研究制定具有可操作性的施工期间交通分流方案[4,5];相对于制定路网分流方案，路内保通方案的制定更需要具体结合施工阶段的划分及具体的施工工法。路基、路面、桥梁及服务区等环节的施工是高速公路改扩建过程中需要具体进行交通组织设计的主要内容[6];高速公路改扩建的方式通常为单侧及双侧加宽，或整体式或分离式[7,8];互通式立交的保通设计是高速公路改扩建中最关键也是最复杂的环节。在改扩建工程中互通式立交的形式多样，一般可分为匝道下穿主线类、匝道上跨主线类、移位新建类、直接关闭部分互通4种类型。通过分析研究，在原位的基础上对互通式立交进行改建，该情况下施工过程中对主线及各匝道的交通流影响最为严重[9]。目前，国内的相关文献也主要是针对上述4种类型的互通式立交施工期交通组织方案进行了探讨和研究[10,11,12],但都未进行归纳、未形成一定的体系；具体改扩建中对于互通式立交的交通组织也有选择全封闭施工的情况，仅通过路网分流来进行车辆诱导，但大多还是按照“场内合理组织、场外提前诱导”的原则采用分流和保通两者相结合的方法来制定相应的交通组织方案[13,14]。

互通式立交是高速公路与普通公路的重要区别之一，是高速公路之间直接联系转换的纽带，更是高速公路与普通公路或城市道路实现快速转换的枢纽。本文将以上述研究成果为基础，按照“区域内宜分流、路段内宜保通”的原则，将两者相互结合，系统分析研究高速公路互通式立交改扩建施工期的交通组织方案。

1 互通式立交改扩建施工期交通组织要求

互通式立交施工期交通组织与高速公路整体施工期交通组织原则保持一致，要求尽量减小施工期对周边经济发展和社会活动的影响，主要应遵循降低影响、经济性高、安全适用3个方面的原则。

针对高速公路路段施工期的交通组织，《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)中规定：高速公路施工期，为避免过度分流对区域路网的影响，维持通车路段的服务水平可降低一级，但不应低于四级服务水平。而对于互通式立交的保通要求，《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《高速公路改扩建设计细则》(JTG/T L11-2014)并没有明确提及。参照广东省交通运输厅编制的《高速公路改扩建工程交通组织及交通安全防护技术指南》(初稿),施工期对于互通式立交的保通提出如下要求。

(1)相邻互通式立体交叉宜交错施工。

(2)宜根据互通式立体交叉设计方案、转向交通量等条件，采用临时匝道、临时安全设施和管理设施等工程措施，实现交通转换。

(3)匝道和匝道跨线桥改建应先建后拆，修建的临时匝道、便桥的设计标准应满足通行要求。临时匝道的设计速度不宜低于30 km/h。条件特别时，经论证认为不致严重影响保通效果后，可采用 20 km/h。

(4)跨线桥的架设和拆除施工宜选择交通低谷时段，实行单幅双向双车道保通。

(5)统筹考虑主线及匝道的施工时序，为保证施工组织与交通组织相匹配，主线路基、路面改扩建的同时可统筹考虑进行匝道与主线连接部的施工。

2 施工期交通分流组织方案2.1现状交通流向、流量分析

对区域路网现状交通流分析是把握区域交通流向和出行特征的重要环节，也是制定施工期交通分流方案的基础工作，主要内容包括对项目本身交通流量和服务水平的分析，对区域拟考虑作为分流路径备选的平行高速公路、国省道、被交城市主干道及其他平行的城市主干道路等的通行能力和运行饱和度进行分析计算。施工期互通式立交的分流组织方案往往需要结合路段的交通分流方案共同研究制定，以下以某高速深圳段改扩建施工期交通分流方案为例，重点分析说明如何通过交通流量及流向的分析，来制定施工期互通式立交的分流方案。

现状交通流向及特征的分析是判定交通发生源和目的地的基础，也是规划制定分流路径的依据。对2019年某高速深圳段现状定向交通流向及流量进行分析(见图1),其中立交1表示某高速深圳段与某高速粤北方向段交通转换量，立交3表示粤东方向高速及项目南段的交通转换量，立交6表示某高速与深圳市区的交通转换量。

图1 某高速深圳段定向交通流量

通过定向交通流量分析并结合OD调查，将某高速深圳段断面交通车辆出行目的划分为5类(见图2)。

第一类：内部交通，即起终点均在项目范围内的交通量(即起终点为立交2、立交4、立交5),主要为沿线各区、镇之间的来往交通，交通量为 3 219 pcu/d, 占比2.67%。

第二类：纯过境交通，即起终点均不在项目内，主要为深圳市区经项目与粤北地区的来往交通，交通量为16 551 pcu/d, 占比为13.75%。

第三类：内部对外交通，即起终点只有一个在项目内，主要为立交2、立交4、立交5与深圳市区、粤北地区的来往交通，交通量为36 349 pcu/d, 占比为30.20%。其中粤北方向占比为9.37%,深圳市区方向占比为20.83%。

第四类：主要为深圳市区通过项目南段与粤东地区方向联系的交通，交通量为48 901 pcu/d, 占比为40.62%。

第五类：主要为项目南段与粤东方向高速公路来往交通，交通量为15 360 pcu/d, 占比为12.76%。

图2 某高速深圳段交通流向组成示意

2.2施工期最大服务交通量计算及制定分流路径

通过对某高速深圳段交通流向的分析，结合具体路段的保通指标，进行施工期路段内最大服务交通流量的计算。

DHV=AADT×K

式中：DHV为设计小时交通量(pcu/h);AADT为预测年度年平均日交通量(pcu/h);K为设计小时交通量系数(%),高速公路取0.1左右。

SF=DHVPHF15SF=DΗVΡΗF15

式中：SF为15 min高峰小时交通流率；PHF15为15 min高峰小时系数；考虑改扩建施工期的交通有一定抑制，周边出行期望有一定降低和自然分流的情况，PHF15取0.85～0.95。

MSF=SFfhv×fp×NΜSF=SFfhv×fp×Ν

式中：MSF为最大服务交通量(pcu/d);N为保通车道数；fp为驾驶员总体修正系数，取值0.95;fhv为交通组成修正系数。

通过以上公式计算得到施工期可服务的最大交通量，便可分析出需要分流(或重点分流)哪一类的交通量，进而分析出需对1～5具体哪个立交的哪个方向的交通流进行分流。明确某个立交需分流哪个方向的交通量时，再结合周边路网的交通承载能力制定出具体的分流路径。

3 施工期互通式立交改扩建保通设计研究

以较为常见的高速公路“四改八”工程为例，为便于进行方案的说明，选择形式较为简单的单喇叭互通式立交进行分析。通过大量项目案例的调查总结，互通式立交在四改八工程中进行改扩建施工的类型如下：(1)互通区主线不需要拓宽，匝道不需要改建，只需主线加减速车道端部路基局部按新规范加长的互通式立交；(2)互通区上跨主线匝道桥、匝道与主线连接部需进行改建的单喇叭互通式立交；(3)互通区仅匝道与主线连接部需要改建的单喇叭互通式立交；(4)互通区主线、匝道与主线连接部需要改建的互通式立交；(5)新建互通式立交。

本文主要对(2)(3)(5)等3种典型情况施工期交通组织设计方案分别进行说明。

3.1上跨桥及匝道与主线连接部均需要改建的单喇叭互通式立交

适用于匝道上跨主线，匝道桥需要改建的单喇叭互通式立交。匝道跨线桥在具体施工过程中需要进行拆除建设，须统筹考虑匝道跨线桥与主线路面施工的时序。该类型施工一般会选择在主线双向八车道路面中面层施工完成后进行。互通改建的内容主要包括跨线桥改建和端部接线处理。为避免浪费，主要选择在原位进行互通改建的方案，具体可分为两种类型进行改扩建的交通组织。

第一类方案为：封闭部分匝道、单侧交通转换中断的互通式立交扩建施工交通组织方案。

第二类方案为：不封闭匝道、不中断交通转换的互通式立交改扩建方案。

由于改扩建项目的交通量一般比较大，交通转换需求高，现阶段封闭部分匝道、单侧交通转换中断的方案一般很少采用，因此一般采用不封闭匝道、不中断交通转换的方案。即在匝道桥施工时增设临时跨线桥梁，建成以后拆除。改扩建交通组织设计的步骤一般如下。

(1)新建临时性跨线桥梁保证通行使用，拆除既有跨线桥，进行新匝道上跨主线桥梁的建设，见图3。拆除既有跨线桥梁以及后期进行新匝道跨线桥梁施工过程中，封闭高速公路半幅主线，利用另外半幅形成双向交通流，以保证车辆能够对向行驶。

图3 单喇叭互通式立交改建步骤(一)

(2)待跨线桥施工完成后，进行临时匝道施工。临时匝道布置见图4。临时匝道施工时，除后期需要临时占用最外侧车道对既有主线与临时匝道进行顺接的施工阶段之外，其余时间既有主线和匝道均能保证行车正常。

图4 单喇叭互通式立交改建步骤(二)

(3)通过临时匝道保证车辆与主线的行驶转换后，便可释放一定的空间施工改造新匝道与主线的连接部，见图4。为统筹保证主线车辆行驶的流畅性，连接部与主线衔接施工需在主线全线采用中面层行车时同步进行。

(4)待互通区完成所有新建匝道路面拼接后，对临时匝道进行拆除，同时将车辆引导至新匝道行驶，即完成了该互通区的改扩建。

3.2仅匝道与主线连接部需要改建的单喇叭互通式立交

适用于仅需要改建匝道与主线连接部的单喇叭互通式立交。为避免浪费，主要选择在原位进行互通改建的方案、匝道端部接线需要进行处理时，视情况需调整A匝道下穿主线净宽最不利处的竖曲线、缩小环形匝道半径。施工方案为：待主线四改八车道加宽处理完成后，新建临时匝道进行保通，引导车辆由原匝道转换至临时匝道通行，最后进行匝道端部接线处的施工作业。改扩建交通组织的步骤一般如下。

(1)可统筹互通区主线加宽施工与其他段落主线加宽施工同步开展，该阶段对既有互通式立交的正常交通转换基本无影响。

(2)新建临时匝道进行互通区保通，见图4。除后期既有主线与临时匝道进行顺接的施工阶段对主线车辆行驶略有影响之外，其余时间基本无影响。

(3)临时匝道施工完成后开放交通，通过临时匝道保证车辆与主线的行驶转换。此时可施工改造新匝道与主线的连接部，见图4。为统筹保证主线车辆行驶的流畅性，连接部与主线衔接施工需在主线全线采用中面层行车时同步进行。

(4)待互通区完成所有新建匝道路面拼接后，对临时匝道进行拆除，同时将车辆引导至新匝道实现正常行驶。

3.3完全新建互通式立交

以新建单喇叭互通式立交为例，由于新建各互通式立交的4条匝道与主线的拼接位置均在原主线路基宽度以外，因此只有新建匝道跨线桥在中央分隔带进行桥墩施工以及行车道上方桥面板施工安装两个阶段会影响主线交通正常通行。其施工与交通组织步骤一般如下。

(1)互通式立交匝道路基与主线路基拓宽施工同步进行，跨线桥边墩在路基施工初期完成。中央分隔带桥墩施工时序的选择，可在路基施工初期与边墩施工时同步进行。由于中墩施工时需临时封闭内侧快车道，此时可考虑开放既有公路的硬路肩，仍然保证双向四车道通行，不会造成通行能力的降低。

(2)当双向八车道路面完成中面层施工后，将交通流转移到半幅，封闭另半幅进行上面层施工。同时，对封闭的半幅进行互通匝道跨线桥梁板吊装和桥面铺装施工；同步进行互通匝道路面施工，以及两个匝道与主线连接部的路面所有结构层施工。

(3)当已经封闭半幅路面的上面层完成施工后，将交通流转移回该半幅，依然可以保证双向四车道进行通行；封闭另半幅进行路面上面层施工，同时对该互通匝道跨线桥左半幅进入梁板吊装和桥面铺装施工；同步进行互通匝道路面上面层，以及两个匝道与主线连接部的路面所有结构层施工。

(4)最后设立标志牌，并完成标线施画以及其他交通工程附属设施，即可实现主线双向八车道通行。

除以上列举的3种情况外，互通跨线桥、匝道端部出入口施工过程中最难进行有效合理的交通组织。除了严格按照改扩建相关的施工规程和规范进行组织管理外，还必须考虑联合交管部门来制定有效的保通方案，在施工过程中进行一定的交通管理和控制，才能达到比较理想的效果。

3.4互通式立交跨线桥施工期交通组织设计

高速公路互通跨线桥一般分为匝道上跨主线和主线上跨被交线两种，跨线桥形式不同，根据施工时序制定的具体交通组织方案也不同。

匝道上跨的跨线桥施工一般采用不封闭匝道、不中断交通转换措施。匝道桥施工时增设临时跨线桥梁，建成以后拆除。其改建交通组织与前述介绍的方案相同。本节将重点介绍主线上跨的跨线桥拓宽时的交通组织设计。

若上跨被交线的既有跨线桥梁可采用双侧加宽，不需进行拆除重建时，可在既有跨线桥双侧新建一定宽度的桥梁，双侧桥梁加宽部分施工完成后依次与既有跨线桥进行拼接和铺装，车辆通行空间随新桥加宽部分与既有桥梁的拼接铺装顺序变化而变化，具体见图5。

图5 互通跨线桥施工期交通组织设计示意

3.5匝道端部施工期交通组织设计

互通式立交匝道出入口端部是车辆分流、合流的区域，车辆在该区域需要进行减速、加速操作。施工匝道出入口端部时，往往会对主线与匝道交通流的通行效率造成一定程度的影响。在此施工期间，匝道出入口端部区域也成为交通事故的高发区域，因此必须在该部位施工时制定合理有效的交通组织方案。匝道端部路面以下结构层施工与主线路段同时进行，对主线行车基本没有影响，这里主要对路面施工阶段交通组织进行分析。互通区出入口端部路面施工保通方案与主线路段中面层行车保通方案一致，一般步骤如下。

(1)根据主线半幅优先施工的步骤，先期施工优先施工一侧路面基层拼宽，直至中面层。这一施工阶段封闭硬路肩，采用台阶式处理方式，对主线行车基本没有影响。

(2)匝道端部施工保通方案可参照路段的保通方案进行制定。施工时待一侧半幅中面层铺装完成后，先封闭半幅交通，利用另外已施工完成的半幅中面层实现双向通行。施工封闭一侧端部的路面层时，打开匝道端部主线中央分隔带，将封闭一侧匝道的车辆通过开口引至对向半幅，进行具体施工作业。交通组织见图6、图7。

图6 匝道端部路面施工交通组织(入口一)

图7 匝道端部路面施工交通组织(出口一)

(3)完成步骤(2)的施工区域施工后，将行车道根据情况向左或者向右移动，对既有公路行车道的路面进行铺装施工。交通组织见图8和图9。

图8 匝道端部路面施工交通组织(入口二)

图9 匝道端部路面施工交通组织(出口二)

(4)完成半幅施工后，开放交通，封闭另外半幅，重复步骤(2)和步骤(3)进行端部路面上面层施工，直至完成所有工程。

(5)完成机电、绿化等设施施工，开放交通。

互通区匝道端部上面层施工与基本路段一致，在全线采用中面层行车时同步进行，因此施工时互通区工期控制要严格，否则容易导致全线施工工期延迟。

4 结语

本文结合相关公路改扩建具体项目的实例对区域路网分流方案的制定和常见类型互通式立交的保通设计方案进行了分析和总结，可在思路上为其他类似课题研究和具体项目的操作提供一定的参考和借鉴。但是具体项目有具体的环境条件和具体的设计要求，而互通式立交的改扩建形式千变万化，因此还需针对具体问题进行具体分析。当今时代伴随大数据及其他智慧交通技术的发展和进步，进行交通组织方案研究和制定时，如有条件加入交通仿真平台进行辅助，对互通式立交改扩建期间的分流、保通设计进行测算模拟，将会对交通组织方案起到更加有效的支撑，达到更好的效果。

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