互通立交收费车道扩容改造关键技术问题研究 李万鹏，王平，刘培刚 （山东省交通规划设计院，山东济南２５００３１） 摘要：结合省内外多处高速公路互通立交收费车道 扩容改造工程，总结收费车道扩容改造工程中的关 及全国逐步推广，在收费站扩容改造工程中，为减少 以后的工程成本、提高通行能力和服务水平，应考虑 键技术问题，系统研究收费车道数的计算与确定、 路基路面加宽方式及衔接工艺、收费广场前后立交 匝道线形优化以及收费天棚的处置方式等关键问 题的处置措施。 关键词：互通立交；收费车道；扩容工程；衔接 中图分类号：Ｕ４４５．１７ 文献标识码：Ａ Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐｉｖｏｔａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｅｘｔａｎｄａｂｌｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｔｏｌｌ ｌａｎｅ Ｌ／Ｗａｎ—ｐｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｐｉｎｇ，ＬＩＵ Ｐｅｉ—ｇ０ｎｇ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉｎａｎ ２５００３１ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｍｅ ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｔｏｌｌ ｌａｎｅ，ｔｈｅ ｐｉｖｏｔａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｌｌ ｌａｎｅ ｃｏｕｎｔ， ｔｈｅ ｓｐｌｉｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｎｄ ｏｌｄ ｓｕｂｇｒａｄｅ，ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｉｒｃ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｒａｍｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｏｌｌ ｐｌａｚａ ，ｈｔｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｉ￣ｓ ｏｆ ｓｕｎ ｓｈａｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ；ｔｏｌｌ ｌｎａｅ；ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ｓｐｌｉｃｉｎｇ 引言 随着经济的不断发展及人们出行要求越来越高，各 条已通车高速公路交通量增长较快，目前很多互通立交 收费站经常出现拥堵等现象，现有收费车道数不能满足 现状交通量的需求，对收费车道进行扩容改造迫在眉睫。 由于近年来电子不停车收费系统ＥＴＣ已在全省 收稿日期：２Ｏ１４—０６—１１ 作者简介：李万鹏（１９７７一），男，山东菏泽人，工学硕士，高 级工程师，研究方向为路桥工程勘察设计。 ．－－——４６－－－—— 在互通立交收费站增设ＥＴＣ不停车收费车道。 １ 收费车道数的计算与确定 １．１交通量调查 调查与收集近年来进／出收费站的交通量、车型比 例以及高峰小时的时间段和交通量。在收集历年逐月 交通量统计资料的基础上，应注意确定单车收费时间、 高峰小时交通量和对收集到的交通量进行复核。 １．２相关计算参数的确定 （１）使用年限 由于对于改造项目，项目用地较为紧张，收费岛、 收费广场、地下通道、天棚的建设一般按１５年计算； 在用地允许的情况下，收费站广场用地、站房区用地 等应适当预留以后发展空间。 表１ 收费设施的规划使用年限 设施种类 规划年限 一般收费站 联合收费站 收费系统机电设备 使用开始５年 使用开始１０年 道冬 收费广场、使用开始２０年 、天棚 地下通使用开始１…… ５年 。（一般应预留２ ～地竖 ４条ＥＴＣ车 、建筑和土方工程 昱 房区用使用开始２……… 。ｏ年 道） （２）预测交通量 公路的远景交通量一般由趋势型交通量、诱增交 通量和转移交通量三部分组成。转移交通量是项目 所在运输通道内其他并行的运输方式的改变带来的 交通量变化，因此，在区域内没有规划和在建并行公 路项目的情况下，可不考虑本项目与其他运输方式之 间的转移交通量。 通常情况下，各收费站均对历年收费站出／入高 速交通量进行了统计计算，可根据近年来交通量发展 趋势，计算出趋势型交通量。 从以往经验来看，导致互通立交收费站经常出现 拥堵现象的原因，除居民车辆的增加影响外，重要的 是区域产业布局及经济结构的调整带来的交通量的 山东交通科技 增加。因此，应充分收集当地近期及远期的城市发展 规划，充分考虑诱增交通量。结合省内经验及相关研 究，诱增交通量占正常交通量的５％～１５％左右。 （３）出／入口服务时间 结合省内外多处收费站调查资料及相关规范，收 费车道服务水平一般为平均等待一辆车辆；非自由流 ＥＴＣ（电子不停车）车道的服务时间为２～３ ｓ；封闭式 收费站入口为６～８ ｓ，出口为１４—２４ ｓ；开放式和混合 式收费站原则上为１２—１４ Ｓ。目前，绝大部分高速公 路互通立交收费站为封闭式收费站。 １．３收费车道数的确定 根据使用年限内交通量预测及出／入口服务时间， 依据规范附表查表确定所需的车道数。但应特别注意： 对收费车道及广场规划设计时，应不考虑往复车道和单 岛多亭车道；出／人口德车道数应不小于２条；当大中型 货车（含集装箱车）的占有率较大时，应对交通量进行 修正：ＤＤＨＶ＝ＤＤＨＶ’×（１＋０．８Ｒ），式中：ＤＤ肌Ｌ一修正 后的出／入口设计小时交通量；ＤＤＨＶ’一设计小时交通 量；尺一大中型货车（含集装箱车）的占有率。 ２路基路面加宽方式及衔接工艺 ２．１ 路基路面加宽方式 在互通立交收费车道扩容改造中，应根据每个项 目需增加的车道数、工程用地情况、收费广场及匝道 指标及工程造价等因素，确定加宽方式（单侧加宽调 整收费岛、双侧加宽）。 （１）Ｇ２京沪高速莱芜高新区互通立交收费车道 现状收费站为２进３出共５个收费车道，根据收 费车道数的计算，应增加ｌ进２出共３个收费岛。目 前，进口侧外侧为路堑边坡，为避免对路堑边坡的扰 动而涉及边坡稳定问题，减小开挖工程量，采用单侧 加宽的方式：在出口侧增加３个车道，由原来的２进３ 出改为３进５出，对收费岛进行改造（原双向收费岛 改为进口道，原中间出口道改为双向ＥＴＣ车道）。 （２）Ｇ２０青银高速公路周村互通立交收费车道 现有收费站为２进４出（含１进１出的ＥＴＣ），结 合交通调查以及收费车道数的计算，将收费站车道数 增加至３进６出，两侧地势平坦，为较少对原有收费 车道的影响，降低造价，采用双向加宽，即在进口和出 口侧分别增加１和２个收费车道。另外，在收费站出 口侧外侧设置迎客区，在疏导交通流的的同时，最大 限度的体现人性化。 ２．２路基路面衔接工艺 对于路基加宽，新路基填筑前应对老路与新路交 界的边坡坡面和部分地基表面进行预处理，彻底清除 拓宽范围内淤泥、腐植土、树根及杂草等。老路基与 ２０１４年第６期 新路基交界的坡面上，应从清表后老路坡脚向上挖设 台阶。台阶宽度不小于１．３ ｍ，并可铺设土工格栅增 加新旧路基的整体性。 对于原广场水泥混凝土路面加宽，但需做好与原 混凝土面板的衔接。新老水泥｝昆凝土板交接处应设 置传力杆：在新旧面板交界处，在旧面板１／２板厚处， 每隔３０ ｃｍ钻一直径为３５ ｍｍ、深２２．５ ｅｍ的水平孔， 用压缩空气清除孔内混凝土碎屑、向孔内灌入高强砂 浆后，在旧混凝土板侧向涂刷沥青，将中３２长４５ ｅｍ 的光圆钢筋插入旧混凝土面板中。为保持收费广场 路面的美观，新铺水泥混凝土面板应尽量同原广场水 泥面板横缝对应。为不新增占地或节约用地，以及美 观效果，可设置路堤或路肩挡土墙。 ３ 收费广场前后立交匝道线形优化 ￥２６莱泰高速公路１９９２年建成通车。莱芜西互 通立交连接莱泰高速公路与￥３２９，单喇叭型式，收费 车道为２进４出。该互通自莱新高速连接线去往泰 安方向由该收费站下道的车辆，经常在匝道范围内发 生碰撞外侧护栏、甚至翻车等事故。通过现场测量与 调查，该互通匝道频发事故的原因：（１）该互通匝道设 计指标低：该匝道的半径为４３．５ ｍ，限速４０ ｋｍ／ｈ。 现行《公路路线设计规范》（ＪＴＧ Ｄ２０—２００６）规定，设 计速度４０ ｋｍ／ｈ的匝道半径一般值为６０ ｍ、极限值为 ５０ ｍ。（２）该匝道与另一匝道的合流断面路面宽度为 ９ ｍ（含硬路肩及路缘段）。而收费站为４个出口车道 （最外侧为超宽车道），车辆在收费车道前存在交织冲 突。（３）目前出口处广场渐变段长度约为２９．５ ｍ，渐 变率为２．４。而收费广场两端行车道的收敛渐变率一 般为５～７，极限值为３。因此，现状出口处广场过渡 段太短，渐变率太小，使进入不同收费车道的车辆相 互影响严重。（４）匝道圈内种植为高大乔木（杨树）， 树木枝条已经伸展到匝道边坡，特别是春夏季节，枝 叶茂盛，影响行车视距。 通过交通量分析及预测、收费站现状问题分析， 在现场调查、测量的基础上，确定设计方案：增加１条 进口车道，共３进４出。为不新增占地，在广场外侧 土路肩设置路肩挡土墙、渐变段设置路堤挡土墙，墙 外设置矩形边沟；为最大限度解决行车安全问题，针 对该匝道与另条匝道的合流段、广场过渡段进行改 造。改造后两侧广场过渡段为５０ ｍ，收敛渐变率 为６．２５。 通过该项目可以发现，在既有互通立交的收费车 道扩容改造工程中，不能仅仅照搬套用规范。即使改造 后收费广场满足相关规范，如果不处理好收费广场前后 立交匝道线形和渐变段，仍然存在较大的安全隐患。 ．． ——４７．． —— 李万鹏，王平，刘培刚：互通立交收费车道扩容改造关键技术问题研究 ４收费天棚的处置方式 ５ 结语 对一些基本达到使用年限、破损严重且存在结构 高速公路互通立交收费车道扩容改造，同新建工程 安全隐患的天棚进行拆除重建；对一些使用年限较 有很大的不同，不能仅仅照搬规范。首先必须合理确定 短、使用状况较好的天棚尽可能利用，采取拼接加宽 交通量、出／入口服务时间等技术参数，进而确定需增加 方式，最大限度的利用资源、降低造价。 的收费车道数。为保证改造后的使用安全、节约造价并 （１）在莱芜西互通立交收费车道改造时增加了一 满足使用功能，应根据项目实际情况，充分重视路基路面 条进口车道，虽然原收费天棚已经使用了２０年，但整 加宽方式及衔接工艺、收费广场前后立交匝道线形优化 体状况较好。通过对天棚进行结构检测及验算，为降 以及收费天棚的处置方式等关键技术问题，合理确定工 低造价，采用了拼接方式，并对原天棚进行修缮。节 程方案，确保改造后收费车道的使用功能及安全。 约投资约１０５万元。 （２）￥２４威青高速泽头互通，虽然收费天棚使用 参考文献： 不到ｌ０年，但由于收费天棚设置高度过高、且横向较 ［１］ ＪＴＧ Ｄ３０—２００４，高速公路交通工程及沿线设施设计 窄，导致其作用大大降低，起不到遮雨、遮阴的作用。 通用规范［ｓ］． 在收费车道扩容改造工程中，原两进３出改造为３进 ［２］ 徐强．高速公路改扩建工程技术与实践［Ｍ］．北京： ５出（单侧加宽、调整收费岛）。收费天棚改造方案为 人民交通出版社，２０１０． 拆除原收费天棚及天棚柱，原天棚基础与新建天棚基 ［３］ 吴国雄，李方．互通式立体交叉设计范例［Ｍ］．北京： 础冲突时拆除原基础，新建３进５出收费天棚。 人民交通出版社，２００２． （上接第２０页） （Ｔ ／Ｔ。）值，就可以求得客运潜在需求系数Ｔｄ／Ｔｄ ， 传统的旅客运输需求预测中，以实际发生的客运 量代替客运需求量，忽略了客运潜在需求部分。在对潜 见表１。经计算出的Ｔｄ ／Ｔ。不是表中特征值时，可内 在需求进行定性分析的基础上，结合历年客运量和客运 插计算。 供给能力，采用负荷系数法对客运潜在需求量进行定量 表１ 负荷系数Ｔｄ ／Ｔ。与潜在需求系数Ｔｄ／ 对应关系 预测。然而，由于客运供给能力在统计上存在一定的操 负荷系数 作困难，尤其是公路客运供给能力，超载现象严重，各客 （Ｔ ‘／Ｔ ） 运公司发车班次不一，其实用性还有待进步研究。 潜在需求系数 １．００４ １．０２５ １．０８８ １．１４８ １．４２９ １．８５８ ３．７２３ （Ｔｄ／Ｔｄ ） 参考文献： ［１］ 彭宏勤，李志恒，岳华．潜在运输需求分析［Ｊ］．内蒙 ５ 实证研究 古公路与运输，１９９８（２）． 以２０１２年的公路客运为例，据统计，２０１２年公路 ［２］ 管楚度．新视域运输经济学［Ｍ］．北京：人民交通出 客运供给量为６８９．０７亿人，实际完成的运输量为 版社，２００２． ３７８．９９亿人，其比负荷系数为０．５５。查表１并进行内 ［３］ 鄂晶．积极发展低碳交通运输体系的思考［Ｊ］．山西 插计算，得到对应的潜在需求系数为１．０１５。由此可 交通科技，２０１２（２）． 以推出，潜在需求量为５６ ８４８．５万人。 ［４］ 荣朝和．运输经济学［Ｍ］．北京：经济科学出版社，２００２． ６结语 （上接第１８页） ［３］ 秦华荣．基于服务对象需求分析的高速公路服务区配 ［７］ 宁晓秋．模糊数学原理与方法［Ｍ］．徐州：中国矿业 置研究［Ｄ］．长安大学硕士学位论文，２００５． 大学出版社，２００４． ［４］ 杨纶标．模糊数学原理及应用［Ｍ］．广州：华南理工 ［８］ 李安贵，张志宏，孟艳等．模糊数学及其应用［Ｍ］．武 大学出版社，２０００． 汉：冶金工业出版社，２００３． ［５］ 张林．高校环境质量评价体系的分析与研究［Ｊ］．甘 ［９］ Ｉｓｈｉｉｋａｗａ Ａ．，Ａｍａｇａｓａ Ｍ．，Ｓｈｉｇａ Ｔ．Ｔｈｅ Ｍａｘ—Ｍｉｎ 肃科技，２００５，２２（１２）：１２０—１２１．Ｄｅｌｐｈｉ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｆｕｚｚｙ Ｄｅｌｐｈｉｍｅｔｈｏｄ ｖｉａ ｆｕｚｚｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ［６］ 李安贵，张志宏，孟艳等．模糊数学及其应用［Ｍ］．武 ［Ｊ］．Ｆｕｚｚｙ Ｓｅｔｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９３（５５）：２４１—２５３． 汉：冶金工业出版社，２００３． ．．．——４８．．．——