1项目概况武汉市经济飞速发展，城市圈不断外扩，交通量日趋增多。武汉市G107国道额头湾立交成为武汉骨架路网拥堵最严重的节点之一，亟须升级改造。根据《107国道东西湖段快速化改造工程》和《南泥湾大道（三环线—汉西三路）改造工程》，本项目研究立交改造方案，同步打通交通瓶颈。武汉市G107国道额头湾立交是武汉城市“环-射”骨架路网结构中枢纽型节点、支撑区域一体化发展的关键节点和武汉面向西部城市群的门户型节点。项目地理位置如图1所示。立交现状如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F001图1项目地理位置10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F002图2立交现状2立交现状及功能定位2.1立交现状武汉市G107国道额头湾立交为全互通式苜蓿叶立交，高峰交通流量为14 266 pcu/h。立交节点除直行方向外，东西湖方向（西北向）与三环线的交通转换流量较大，由西向北的高峰流量达2 120 pcu/h，严重超负荷运行是节点整体不畅的根本原因。西向北匝道和南向西匝道间交织段长245 m，交织区通行能力为5 840 pcu/h，现状交通流量达5 696 pcu/h，服务水平为F级，运行速度低，拥堵现象明显。2.2建设条件（1）周边地块：G107国道北侧主要为竹叶海公园、小区用地，南侧为舵落口建材大市场。工农路北侧为武汉荟聚中心，南侧为建材仓储市场。立方红线范围内用地主要为绿化园林，局部拆迁。（2）立交现状：“苜蓿叶”立交。（3）三环线（南北向）：研究范围内，三环主线主要为路基，跨越段采用桥梁形式，自南向北上跨工农路，下穿轻轨一号线。（4）G107国道—工农路（东西向）：断面采用“双向6车道或双向6车道+硬路肩”形式，均为路基。（5）轻轨及站点：现状轻轨位于G107国道—工农路道路北侧。3总体方案3.1主要技术标准G107国道规划为城市快速路兼一级公路，规划红线宽70 m，采用“主线高架6车道+地面6车道”断面形式。横断面布置为11 m人行道、5 m非机动车道、4 m分隔带、11.25 m车行道、11 m中央分隔带、11.25 m车行道、2 m分隔带、3.5 m非机动车道、11 m人行道，高架设计速度80 km/h，地面设计速度50 km/h。三环线为城市快速路，规划预留红线宽60 m，现状横断面布置为0.75 m土路肩、3 m硬路肩、3×3.5 m车行道、0.75 m左侧路缘带、2 m中央分隔带、0.75 m左侧路缘带、3×3.5 m车行道、3 m硬路肩、0.75 m土路肩，设计车速为80 km/h。匝道设计速度为40~50 km/h，采用单向双车道或单向单车道。3.2交通量预测本项目利用手机谷歌地图查看额头湾立交在早、晚高峰的实时运行情况，发现西向北、南向西、北向西几个匝道的交通拥堵情况严重，其他匝道行驶相对缓慢。拥堵原因为三环线的苜蓿叶匝道出、入口间距短。额头湾立交现状流量流向如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F003图3额头湾立交现状流量流向（单位：pcu/h）调查交通量可知，额头湾立交高峰时总流量为14 266 pcu/h，主要流向为三环线方向直行以及G107国道西进口向三环线北的转向。利用交通模型，对额头湾立交节点交通流量流向进行预测（路口总流量，含高架及地面）。额头湾立交2045年流量流向如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F004图4额头湾立交2045年流量流向（单位：pcu/h）3.3立交方案比选（1）立交设计原则。快捷高效。通过节点提升和改造完善交通系统，最大化挖掘节点交通转换能力，解决交通困扰，方便交通出行。安全有序。落实“以人为本”的基本指导思想，统筹地面-地下、人-非机动车-机动车间的相互关系，提高道路交通秩序和安全。经济合理。结合交通需求和周边建设条件，提出合理的建设方案。方案应满足未来交通需求且便于实施，减低工程投资。（2）立交方案比选。方案一：组合式立交。拆除现有苜蓿叶立交，维持三环线主线不变，在三环线西侧设置集散车道，新建G107国道主线上跨三环线。东西湖区与三环线采用迂回半定向形式与主线实现交通转换，硚口区与三环线设置环形匝道，与三环线西侧集散车道衔接后入主线；四个右转均采用定向形式，与主线实现交通转换。组合式立交方案采用迂回半定向形式和环形匝道组合形式，从立交形态角度分析，方案一类似于半苜蓿叶立交和梨形立交的组合，设置七条接地匝道，实现地面交通的便捷转换。组合式立交南北主线（三环线）维持原设计标准，设计速度80 km/h，东西主线设计速度60 km/h，标准段均为双向六车道；其余匝道采用单向双车道，设计速度30~40 km/h。其中，受现状轻轨一号线影响，三环线维持在第二层，工农路主线为第三层，其他匝道均位于第二层和第三层之间。组合式立交方案如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F005图5组合式立交方案方案二：涡轮式立交。针对苜蓿叶立交交织段短、环线匝道交通服务能力低等问题，提出涡轮式立交方案。拆除现有苜蓿叶立交，维持三环线主线不变，仅对三环线桥梁进行拆除新建，新建G107国道主线上跨三环线。立交四个左转均采用迂回半定向形式，与主线实现交通转换；四个右转均采用定向形式与主线实现交通转换。为了减少从三环线进入舵落口大市场的交织车辆的干扰，建议在NE匝道上向南沿三环线西侧设置1条专用匝道，连接现状舵落口大市场收费口。现状107国道地面道路作为辅道系统使用，采用双向六车道的基本规模，并设置独立的人行道、非机动车道。涡轮式立交南北主线（三环线）维持原设计标准，设计速度80 km/h，东西主线设计速度60 km/h，标准段均为双向六车道；其余匝道均采用单向双车道，设计速度40 km/h。受现状轻轨一号线的影响，三环线维持在第二层，工农路主线为第三层，其他匝道均位于第二层和第三层之间。涡轮式立交方案如图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.F006图6涡轮式立交方案立交方案比选如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.006.T001表1立交方案比选项目方案一（组合式立交）方案二（涡轮式立交）对现状的影响现状匝道桥全部拆除；所有匝道下穿轻轨，立交层次基本相同；立交范围内管线和既有建筑物拆迁量基本相同主线交通功能G107主线均采用主线双六加地面双六的基本形式；三环线均采用主线双向六车道基本形式节点功能定位分析节点为枢纽型节点，节点应优先满足“快-快”，方案一与功能定位较相符设置地面与主线上下匝道，形态类似于“菱形立交+半苜蓿叶+梨形立交”组合，功能较混杂，与枢纽型立交功能定位不相符交通转换功能节点不受地面交通干扰，可以确保“快-快”之间高效转换，有效地缓解交通瓶颈问题上下匝道受地面距交叉口长度、交通流量等因素影响，容易产生回堵，对主线转换交通产生干扰，局部交织段较短且多次分合流导致节点运行效率低下周边交通便捷服务节点周边区域利用G107主线高架匝道及工农路高架匝道实现交通转换，可以利用南北两侧慈惠立交或竹叶海立交转换节点周边区域利用三环线接地匝道与三环主线实现直接转换，局部转向通过路口绕行，对周边交通服务性较强，容易造成节点压力过大而产生拥堵通过对现状的影响、主线交通功能、节点功能定位分析、节点交通转换功能、周边交通便捷服务等进行比较，发现方案二优于方案一，推荐采用方案二作为本立交改造方案。4结语本文分析武汉市G107国道额头湾苜蓿叶立交的现状运行问题及建设存在的限制条件，针对立交主线进出口多、交织距离短、立交左转匝道通行能力不足等问题，提出涡轮式立交改造方案，能够减少主线的进出口数量，加大进出口匝道间距，将所有环形匝道改造为“定向”或“迂回半定向”匝道，提高匝道通行能力，实现枢纽型节点立交“快-快连接”的功能定位，打通交通瓶颈，以期为新建或类似工程提供参考。