淺談互通式立交匝道路線設(shè)計(jì)

謝 波

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司 南京 210017）

互通式立交是高等級(jí)公路及交通繁重城市道路不可或缺的組成部分，是與其他道路交叉時(shí)所采用的主要交叉方式之一。互通式立交具有通行大量交通流和車輛轉(zhuǎn)向行駛的功能，同時(shí)也是高等級(jí)公路控制車輛出入、收費(fèi)還貸的重要設(shè)施。設(shè)計(jì)合理的互通立交能使公路發(fā)揮最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 互通設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1.1 平面設(shè)計(jì)

互通式立交匝道分為對(duì)角向匝道、環(huán)形匝道、半直連及直連式匝道，匝道的設(shè)計(jì)速度應(yīng)根據(jù)其類型進(jìn)行選取。匝道分類見圖1。

圖1 匝道的基本類型

匝道平面線形設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)匝道設(shè)計(jì)速度、交叉類型、交通量、地形、用地條件及造價(jià)等因素確定。匝道平面線形指標(biāo)的選取應(yīng)以交通量為基礎(chǔ)選用合理的指標(biāo)，轉(zhuǎn)向交通量大的匝道平面線形指標(biāo)應(yīng)相對(duì)較高一些，另外右轉(zhuǎn)彎匝道和左轉(zhuǎn)彎直連式或半直連式匝道應(yīng)采用高指標(biāo)的平面線形。反向S型曲線處回旋線參數(shù)的選擇應(yīng)注意與超高過渡段的協(xié)調(diào)一致，避免形成反超高；反向曲線間回旋線參數(shù)宜相等，不相等時(shí)大小2參數(shù)之比不宜大于2。匝道設(shè)置回旋線時(shí)，連接相同半徑的回旋線參數(shù)宜保持一致，增強(qiáng)匝道行車協(xié)調(diào)性及美觀性；分流鼻處匝道平曲線的最小曲率半徑應(yīng)滿足規(guī)范要求。

1.2 縱斷面設(shè)計(jì)

匝道縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)等因素，合理設(shè)置縱坡，注重平縱面線形的組合設(shè)計(jì)，處理好縱橫交錯(cuò)的匝道縱坡與主線、被交路的關(guān)系，力求平面線形指標(biāo)與縱斷面線形指標(biāo)［1］間的均衡協(xié)調(diào)，使匝道縱面成為視覺連續(xù)、平順而圓滑的立體線形。

匝道的縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)注意其設(shè)計(jì)范圍與平面線位長(zhǎng)度的不一致性，匝道縱坡的范圍應(yīng)以車流分流點(diǎn)端部開始，合流點(diǎn)端部結(jié)束，分合流端部以前的變速車道部分隨主線的橫坡和縱坡變化而變化，確定匝道縱坡的起、終點(diǎn)高程和橫坡時(shí)，應(yīng)綜合考慮主線縱坡和橫坡，根據(jù)平均坡度法或合成坡度法計(jì)算確定。單一匝道進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其首尾相接的匝道應(yīng)統(tǒng)一考慮，避免出現(xiàn)最小坡長(zhǎng)不滿足規(guī)范要求的情況。匝道豎曲線的選取應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的最小半徑及最小長(zhǎng)度要求，在匝道端部縱坡變化時(shí)應(yīng)采用較大半徑豎曲線，匝道中間難以避免出現(xiàn)反坡時(shí)，凸形豎曲線應(yīng)選取較大的半徑，以保證行車視距，提高行車安全性。

1.3 匝道超高設(shè)計(jì)

互通式立交為了減少工程規(guī)模，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)平曲線指標(biāo)均較低，匝道不可避免地需要進(jìn)行超高設(shè)計(jì)，而匝道的超高大小設(shè)置對(duì)行車舒適度和安全存在直接影響，因此對(duì)于超高值的選取以及過渡方式需要深入研究。

匝道上直線與超高圓曲線之間或兩超高不同的圓曲線之間應(yīng)設(shè)置超高過渡段。超高過渡段的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度、橫斷面的類型、旋轉(zhuǎn)軸的位置以及漸變率等因素確定。①超高過渡段的設(shè)置。設(shè)有緩和曲線時(shí)，超高過渡在緩和曲線全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行；不設(shè)緩和曲線時(shí)，可將超高過渡所需長(zhǎng)度的1／3～1／2插入圓曲線，其余設(shè)置在直線上；2圓曲線徑向連接時(shí)，可將超高過渡段的各半分別設(shè)置在2個(gè)圓曲線內(nèi)；設(shè)置構(gòu)造物路段，超高過渡應(yīng)充分結(jié)合橋跨布置考慮，一般將過渡段放在橋梁的同一聯(lián)內(nèi)，可減少構(gòu)造物設(shè)計(jì)的難度；②超高漸變率的選取。在匝道一般路段和寬度變化較小路段按照規(guī)范要求選取即可，但進(jìn)出收費(fèi)站匝道寬度變化較大路段，超高漸變率的選取容易忽略因?qū)挾茸兓瘜?duì)超高漸變率的折減作用，會(huì)使得匝道邊部扭曲得很厲害。同時(shí)在反向超高路段，為了減少排水困難，其超高漸變率應(yīng)選取較大值；③超高過渡方式。過渡范圍內(nèi)行車道外邊緣的豎向線形一般有直線方式和三次拋物線方式，直線方式過渡比較簡(jiǎn)單，但比較生硬，且在過渡段起、終點(diǎn)處不順暢，存在折曲感。從美觀等因素考慮，采用三次拋物線方式進(jìn)行超高過渡居多。

1.4 匝道端部設(shè)計(jì)

匝道端部由分合流點(diǎn)區(qū)域、變速車道、漸變段和分流島等部分組成。

匝道端部縱斷面應(yīng)與平曲線綜合設(shè)計(jì)，分流鼻處保證有足夠的識(shí)別視距，條件受限制時(shí)識(shí)別視距應(yīng)大于1.25倍的主線停車視距。匯流鼻處宜在匝道側(cè)設(shè)置一平臺(tái)（長(zhǎng)度≥60m），使之與相鄰直行車道的縱斷面基本保持一致，保證通視。匝道出口位置宜設(shè)置在跨線橋前，易于識(shí)別。當(dāng)條件限制設(shè)置在跨線橋之后時(shí)，匝道出口位置至跨線橋的距離至少應(yīng)不小于150m。當(dāng)分流鼻位于構(gòu)造物上時(shí)，其后方6～10m的區(qū)域是需要鋪設(shè)橋面系統(tǒng)的，并且還要安裝護(hù)欄墻。

變速車道是匝道端部設(shè)計(jì)的重要部分，可分為直接式和平行式2種。單車道減速車道原則上采用直接式，單車道加速車道采用平行式；雙車道變速車道均應(yīng)采用直接式。雙車道加速車道采用直接式，匯入主線時(shí)應(yīng)該采用較小的流入角度，能增加車輛合流的順暢性。當(dāng)主線為曲線時(shí)，變速車道的平面線形設(shè)計(jì)分平行式和直接式進(jìn)行。

（1）變速車道為平行式時(shí)，與主線相依的部分的曲率與主線曲率應(yīng)該一致。當(dāng)變速車道與匝道連接段線形為同向時(shí)，宜采用卵形回旋線或復(fù)合回旋線；為反向時(shí)宜采用S形回旋線。

（2）變速車道為直接式時(shí)，到分、匯流鼻的全長(zhǎng)范圍內(nèi)原則上采用與主線相同的線形。當(dāng)變速車道超高及過渡設(shè)計(jì)在主線為直線時(shí)，變速車道全長(zhǎng)范圍內(nèi)橫坡為主線的橫坡；主線為曲線時(shí)，曲線段內(nèi)側(cè)變速車道的橫坡與主線一致，曲線段外側(cè)變速車道需設(shè)置附加路拱線進(jìn)行橫坡的過渡。

1.5 景觀協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》［2］對(duì)匝道的路線設(shè)計(jì)在互通景觀方面提出了要求，互通式立交的景觀應(yīng)與匝道線形布設(shè)相配合，并與環(huán)境相協(xié)調(diào)。

互通式立交的造型是以空間為主體，其整體形象主要是通過各種平面線形的平、縱面組合設(shè)計(jì)得以全面表達(dá)。匝道作為互通式立交的最基本單元，在匝道的路線設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量避開受保護(hù)的景觀空間，避免錯(cuò)誤地割斷生態(tài)景觀空間或視覺景觀空間的做法。

2 工程實(shí)例

荊門西互通主線為207國(guó)道，路基寬24.5 m，被交道為荊宜高速公路，路基全寬26m，交叉節(jié)點(diǎn)主交通流向?yàn)橐瞬料宸较?，次主流向?yàn)橐瞬燎G州方向。

2.1 平面

一般高速公路與干線公路交叉考慮收費(fèi)因素，四路交叉互通式立交［3］常用單喇叭形、雙喇叭形或半苜蓿葉形式。單喇叭形和雙喇叭形互通僅需要設(shè)置一處匝道收費(fèi)站，管理比較方便，而且適應(yīng)交通量能力優(yōu)于半苜蓿葉形式。因此，一般多采用喇叭形式。

遠(yuǎn)景年（2035年）荊門西互通轉(zhuǎn)向量達(dá)到13 589pcu／d，考慮未來荊門西互通作為荊門市西部及南部的主要出入口，為更好地發(fā)揮207國(guó)道的國(guó)省干線功能，推薦一次實(shí)施雙喇叭互通，互通的主體選在西北象限。互通平面設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 荊門西互通平面圖

因受荊宜高速公路袁集大橋橋位的限制，A匝道采用回頭曲線方式，以增大207國(guó)道喇叭布設(shè)空間，線位布設(shè)同時(shí)考慮了500kV高壓線的位置，造成C匝道線形指標(biāo)較低，轉(zhuǎn)彎半徑采用85m，分流鼻處曲率半徑勉強(qiáng)達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的最小曲率半徑的極限值。由于A匝道過于靠近207國(guó)道主線，D匝道只能從跨線橋橋孔穿越，視距存在一定影響。

該互通總體平面線形對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)靈活運(yùn)用，既滿足交通主流向的轉(zhuǎn)向需求，又不對(duì)袁集大橋和高壓線產(chǎn)生影響，節(jié)省了工程規(guī)模。但是在具體設(shè)計(jì)過程中，如果過分強(qiáng)調(diào)建設(shè)投資的節(jié)省和遷就場(chǎng)址條件，而采用與互通立交功能定位和運(yùn)行性能不相符的匝道線形指標(biāo)也是不可取的。

2.2 縱斷面

荊門西互通縱斷面設(shè)計(jì)主要受高壓線凈空、荊宜高速公路路面標(biāo)高、主線跨線橋標(biāo)高等因素的限制。由于受荊宜高速南側(cè)高壓線凈空的影響，主線跨荊宜高速的豎曲線半徑的取值受到限制，選取了80km／h設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的互通范圍內(nèi)主線豎曲線半徑的極限值6 000m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件，A匝道與荊宜高速公路和207國(guó)道交叉均采用上跨方式，A匝道縱斷面在設(shè)計(jì)過程中主要考慮跨線橋的凈空、收費(fèi)廣場(chǎng)最大縱坡限制、荊宜高速北側(cè)高壓線凈空以及與B，C匝道和F，G匝道的順接。D匝道從主線跨線橋的橋孔穿越，縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了橋下凈空和與A匝道合流點(diǎn)標(biāo)高限制，保證了平、縱面方案的可行性。

本方案匝道縱斷面設(shè)計(jì)在明確控制因素的前提下，在匝道起終點(diǎn)標(biāo)高和橫坡計(jì)算正確的基礎(chǔ)上，充分考慮匝道與變速車道、匝道與匝道分岔點(diǎn)前后的連接，并結(jié)合排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。平縱組合設(shè)計(jì)［4］時(shí)盡可能考慮了匝道的平縱配合對(duì)行車安全與舒適的影響，一般來說，在匝道上拉坡很難做到平包豎，但應(yīng)盡量避免在縱坡變化處設(shè)小半徑圓曲線，以及避免凹凸變坡點(diǎn)設(shè)在較短的緩和曲線段，以防車輛難于判別前方轉(zhuǎn)向，影響行車安全。

2.3 匝道超高

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［5］考慮到我國(guó)南北溫差懸殊，東西氣候迥異，地形地理?xiàng)l件變化較大的實(shí)際，規(guī)定的最大超高值的變化范圍在10%～6%之間?！缎吕砟罟吩O(shè)計(jì)指南》（2005版）指出［6］：對(duì)于交通組成中大型車比率較高的情況，最大超高值宜控制在6%。據(jù)美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，在潮濕多雨地區(qū)采用最大超高率為8%。本項(xiàng)目位于湖北荊門市，四季分明，氣候溫暖，無霜期長(zhǎng)，為亞熱帶溫暖季風(fēng)型氣候地區(qū)，結(jié)合207國(guó)道和荊宜高速公路交通流中特大、大型貨車占有一定比例，及B，F(xiàn)環(huán)形匝道半徑60m、設(shè)計(jì)速度40km／h的特點(diǎn)，綜合考慮，B，F(xiàn)環(huán)形匝道最大超高值折中采用了7%，在保證匝道行車速度及通行能力的同時(shí)，平衡了小型車的舒適感和裝載較高的貨車安全性。

另外在匝道連接部橫坡進(jìn)行過渡銜接時(shí)，需要注意反坡的超高設(shè)置。A－I匝道連接部處A匝道采用了200m的圓曲線半徑，設(shè)置4%超高值。I匝道終點(diǎn)因線形與A匝道超高不符合，在連接鼻端處采用2%的橫坡，增加了附設(shè)路拱線，并在匝道外設(shè)置反坡，逐漸過渡到與A匝道相同的超高值。

2.4 端部

本互通式立交匝道端部均位于正常路基段，分流鼻偏置值、鼻端半徑、漸變段及變速車道長(zhǎng)度取值不受限制，均按照規(guī)范選取。

2.5 其他細(xì)節(jié)

荊門西互通設(shè)置收費(fèi)站，收費(fèi)廣場(chǎng)采用水泥混凝土路面［7］，收費(fèi)廣場(chǎng)不完全位于直線上，其斷面偏置加寬選取時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)成矩形，以便板塊劃分。

互通式立交路線設(shè)計(jì)需要與排水結(jié)合起來考慮，而互通區(qū)排水是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要充分結(jié)合橋涵設(shè)計(jì)，考慮不周就會(huì)使排水不暢，進(jìn)而引發(fā)交通事故。因此設(shè)計(jì)過程中需加強(qiáng)與其他專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)，使互通整體美觀、功能完善。

3 結(jié)語

互通式立交作為公路及城市路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，是主要道路交通匯集、轉(zhuǎn)向和疏散的重要場(chǎng)所，是保證道路交通運(yùn)輸暢通的關(guān)鍵。合理選擇立交的布局形式，準(zhǔn)確運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，對(duì)提高立交通行能力，節(jié)省行駛時(shí)間，保證行車安全，提升道路景觀效果等至關(guān)重要。

［1］劉旭吾.互通式立交線形設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［2］JTG D20－2006公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］楊少偉.道路立體交叉［M］.北京：人民交通出版社，2000.

［4］中交第一公路勘察設(shè)計(jì)院.公路路線設(shè)計(jì)細(xì)則送審稿［Z］.西安：中交第一公路勘察設(shè)計(jì)院，2008.

［5］JTJ B01－2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2003.

［6］交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［7］張雨化.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)［M］.北京：人民交通出版社，1999.