高速公路互通式立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析與探討

滕國臣

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100045

互通式立體交叉是高速公路不可缺少的組成部分，通過設(shè)置互通式立交達(dá)到干線公路間交通量的集散與轉(zhuǎn)換的目的?；ネㄊ搅Ⅲw交叉具有技術(shù)復(fù)雜、形式多樣、占地大、造價(jià)高等特點(diǎn)，是高速公路的規(guī)劃重點(diǎn)和設(shè)計(jì)難點(diǎn)。在互通立交設(shè)計(jì)中互通的位置選擇、型式選擇及平縱技術(shù)指標(biāo)的選用等對(duì)互通式立交服務(wù)功能影響較大，互通設(shè)計(jì)的成敗同時(shí)直接影響高速公路主線的交通安全和服務(wù)水平。

1 互通立交的位置的選擇

互通式立交位置選擇應(yīng)根據(jù)被交公路的等級(jí)、規(guī)劃路網(wǎng)中的作用、擬建公路的服務(wù)功能、互通式立交的合理間距、互通區(qū)的地形條件等因素來確定。同時(shí)要注重以下幾個(gè)方面因素。

1.1 規(guī)劃路網(wǎng)中相交節(jié)點(diǎn)位置

互通立交是高速公路路網(wǎng)中交通轉(zhuǎn)換的重要設(shè)施，在路網(wǎng)規(guī)劃中的重要節(jié)點(diǎn)、高速公路與沿線主要道路的相交點(diǎn)等位置應(yīng)布設(shè)互通立交，以便對(duì)沿線交通流的組織和服務(wù)。

1.2 被交道路的條件

互通范圍主線的交通量需要與被交道路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，匝道與被交道路相交位置宜選擇被交道路平縱指標(biāo)較高的路段。如需設(shè)置互通連接線的互通，連接線的路線線形也對(duì)互通的位置起到很大的決定性作用。

1.3 互通范圍的地質(zhì)與地形條件

互通場地一般占地規(guī)模較大，互通選址盡量避開不良地質(zhì)地帶，同時(shí)選擇適于互通展線的地形，拆遷量較少的區(qū)域布設(shè)，控制好互通的工程規(guī)模。

1.4 互通立交的間距

互通立交間的合理間距及互通立交前后距離隧道等重大結(jié)構(gòu)物的距離也影響著互通的位置選擇。

2 互通立交的型式選擇

互通立交型式選擇上要充分考慮相交道路的等級(jí)、互通所承載的功能和地位、互通立交的交通量分布、高速公路的地形特點(diǎn)、車輛繞行距離、行車安全性、互通場地地形條件、地質(zhì)條件、征地規(guī)模和環(huán)保景觀等因素，做到匝道線形設(shè)計(jì)與互通范圍地形、主線線形相適應(yīng)。

2.1 匝道的形式

根據(jù)匝道的功能及與相交道路的關(guān)系，可將互通式立體交叉的匝道劃分為右轉(zhuǎn)匝道和左轉(zhuǎn)匝道兩大類。左轉(zhuǎn)匝道又可分為直接式、半直接式和間接式三種類型。

2.2 互通立交型式

按照相交道路的條數(shù)劃分：三路立體交叉、四路立體交叉及多路立體交叉。

三路立體交叉中比較常見的互通型式有喇叭形立體交叉、子葉式立體交叉及Y 形立體交叉。

四路立體交叉常見的苜蓿葉式立體交叉、X 形立體交叉、定向式立體交叉、渦輪式立體交叉及組合式立體交叉。

多路立體交叉一般為五路和六路相交的立交形式，一般互通立交形式為苜蓿葉式組合、苜蓿葉式與Y 形組合及苜蓿葉式與喇叭形組合。

3 互通立交的綜合設(shè)計(jì)

3.1 匝道設(shè)計(jì)速度的確定

匝道的設(shè)計(jì)速度是根據(jù)匝道的型式、互通立交的類型、各轉(zhuǎn)向匝道的交通量、互通區(qū)用地規(guī)模及建設(shè)費(fèi)用等因素綜合確定的。匝道設(shè)計(jì)速度直接決定匝道平縱技術(shù)參數(shù)、匝道曲線超高的確定。環(huán)形匝道的設(shè)計(jì)速度是互通式立交中所有匝道中最低的，環(huán)形匝道的設(shè)計(jì)速度不能超過40km/h。直連式和半直連式左轉(zhuǎn)彎匝道宜參考規(guī)范規(guī)定數(shù)值中采用上限或中間值。右轉(zhuǎn)彎匝道宜采用上限或中間值。

3.2 匝道設(shè)計(jì)通行能力

匝道設(shè)計(jì)通行能力取決于匝道基本路段、匝道端部及匝道交織區(qū)通行能力，取三者中設(shè)計(jì)通行能力的最小值。匝道設(shè)計(jì)通行能力同時(shí)受主線的分合流區(qū)通行能力的影響。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)主線的變速車道長、漸變段長度、分流點(diǎn)的曲率半徑及分流點(diǎn)的豎曲線半徑等技術(shù)指標(biāo)加以重視；環(huán)形匝道設(shè)計(jì)通行能力一般在800pcu/h～1000pcu/h，環(huán)形匝道需要根據(jù)交通量大小選取不同的半徑，以滿足匝道的服務(wù)水平，避免形成交通瓶頸。

3.3 互通立交主線設(shè)計(jì)

互通區(qū)的主線是互通立交的重要組成部分，從行車易辨別性及快速、安全等原則，互通區(qū)主線平縱面技術(shù)指標(biāo)要高于主線正常路段標(biāo)準(zhǔn)，這些指標(biāo)如平曲線半徑、橫坡、縱坡、豎曲線半徑、分匯流點(diǎn)的視距等。主線的平縱技術(shù)指標(biāo)直接影響匝道的線形總體布設(shè)以及主線分合流區(qū)車輛行駛的安全性。

3.4 互通立交被交道設(shè)計(jì)

被交道為高速或一級(jí)公路，互通匝道相接位置應(yīng)選擇平縱指標(biāo)較高的路段，同時(shí)要考慮是否有改建規(guī)劃，如需改建需在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)按遠(yuǎn)期標(biāo)準(zhǔn)在互通范圍內(nèi)一并修建，避免二次實(shí)施造成工程浪費(fèi)。

被交道為二級(jí)、三級(jí)公路，互通連接線與被交道連接并設(shè)置平面交叉，選擇相交位置時(shí)要充分考慮被交道路的相鄰交叉口間距及被交道平縱指標(biāo)，如技術(shù)指標(biāo)較低應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改造。

3.5 互通立交匝道設(shè)計(jì)

3.5.1 匝道平面線形設(shè)計(jì)

匝道的平面線形應(yīng)結(jié)合匝道功能、匝道設(shè)計(jì)速度、匝道設(shè)計(jì)通行能力、互通區(qū)主線線形、各轉(zhuǎn)向交通量、互通區(qū)地形、工程造價(jià)等因素綜合確定?；ネㄔ训榔矫婢€形主要由直線、緩和曲線和圓曲線構(gòu)成。

緩和曲線一般采用回旋線，回旋線應(yīng)根據(jù)地形條件及相接圓曲線的半徑來選取。一般情況下有：R/3 ≤A ≤R，（回旋線參數(shù)為A，圓半徑為R）。1）當(dāng)R 小于100 m 時(shí)，A 宜大于或等于R ；2）當(dāng)R 接近100 m 時(shí)，A 宜等于R；3）當(dāng)R 較大或接近于3000 m 時(shí)，A 宜等于R/3；4）當(dāng)R 大于3000 m 時(shí)，A 宜小于R/3。

分流鼻處匝道平曲線的最小曲率半徑要滿足規(guī)范規(guī)定，同時(shí)要保證回旋線長度應(yīng)不短于超高過渡所需的長度。

3.5.2 匝道縱斷面設(shè)計(jì)

匝道的縱斷面設(shè)計(jì)中首先要確定匝道起終點(diǎn)的縱坡，然后方能進(jìn)行對(duì)匝道進(jìn)行拉坡。通常在匝道設(shè)計(jì)線上距分或合流點(diǎn)取5m 或10m 取一點(diǎn)，通過主線橫坡計(jì)算出該點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，在與分或合流點(diǎn)處設(shè)計(jì)高程計(jì)算出高差，除以兩點(diǎn)間的距離計(jì)算出一個(gè)縱坡，此坡度作為匝道的起點(diǎn)或終點(diǎn)縱坡。匝道之間的分或合流點(diǎn)對(duì)應(yīng)的匝道接坡方法與此相同。

縱斷設(shè)計(jì)除規(guī)范規(guī)定的原則外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）分流鼻處鑒于主線速度較高，同時(shí)為保證匝道具有較好的通視條件，匝道豎曲線半徑應(yīng)盡可能大，一般應(yīng)滿足主線設(shè)計(jì)速度為120km/h，T 宜≥45m，主線設(shè)計(jì)速度為100km/h，T 宜≥37.5m，主線設(shè)計(jì)速度為80km/h，T 宜≥30m；同時(shí)匝道豎曲線的最小半徑及最小長度要滿足規(guī)范規(guī)定，豎曲線的半徑取兩者中大值；

2）匝道縱坡應(yīng)平緩，盡量避免反坡；同時(shí)要注意平縱組合，最小的坡長要滿足設(shè)置豎曲線的需要。匝道豎曲線的最小半徑及最小長度要滿足規(guī)范規(guī)定。

3.6 互通立交變速車道設(shè)計(jì)

變速車道為單車道時(shí)，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式。變速車道為雙車道時(shí)，加、減速車道均應(yīng)采用直接式。

變速車道設(shè)計(jì)中要注意下坡路段的減速車道和上坡路段的加速車道變速車道長度應(yīng)根據(jù)主線平均縱坡進(jìn)行修正。除了滿足規(guī)范要求外，變速車道長度還應(yīng)結(jié)合主線計(jì)算速度和行程關(guān)系圖進(jìn)行變速車道長度驗(yàn)算。

3.7 互通立交匝道橫斷面設(shè)計(jì)

公路互通匝道的橫斷面由行車道、路緣帶、硬路肩和土路肩組成，對(duì)向分離雙車道匝道還應(yīng)有中間帶部分。匝道橫斷面選取依據(jù)匝道交通量、匝道長度等因素。

主線和匝道曲線部分的加寬值，應(yīng)根據(jù)圓曲線半徑采用規(guī)范規(guī)定數(shù)值。高速公路、一級(jí)公路設(shè)置加寬過渡段時(shí)，應(yīng)采用高次拋物線過渡高速公路、一級(jí)公路加寬緩和段按高次拋物線過渡：bx=（4k3-3k4）b，或插入緩和曲線；二、三、四級(jí)公路加寬緩和段按線性過渡：bx=kb，其中k=Lx/L；匝道設(shè)計(jì)速度為≤50km/h，匝道多按線性加寬。匝道設(shè)計(jì)速度為＞50km/h，匝道多按與主線加寬方法一致的高次拋物線加寬法過渡。

3.8 互通立交匝道超高設(shè)計(jì)

合理的超高取值決定著車輛在變速車道和匝道平曲線上的行駛車輛的安全性和舒適性，目前執(zhí)行的設(shè)計(jì)規(guī)范未對(duì)匝道圓曲線超高的具體取值進(jìn)行規(guī)定，僅指出各圓曲線半徑所設(shè)置的超高值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度、圓曲線半徑、公路條件、自然條件等經(jīng)計(jì)算確定。

如互通范圍內(nèi)主線為平曲線并設(shè)置超高，匝道在分、合流附近匝道和主線的路面橫坡相反，形成反向路拱，在設(shè)計(jì)中應(yīng)控制好匝道超高過渡長度和漸變率，確保不影響主線車輛行駛。

3.8.1 變速車道超高值選定

變速車道的超高設(shè)置一般分兩種情況：

1）主線為直線或變速車道位于主線曲線線形內(nèi)側(cè)時(shí)，變速車道全長范圍內(nèi)采用與主線相同的正常橫坡。

2）變速車道位于主線曲線段外側(cè)

主線曲線段超高小于3%時(shí)，曲線外側(cè)的變速車道CP 點(diǎn)至分(匯)流鼻，過渡到外傾2%的橫坡。曲線超高大于3%時(shí)，其外側(cè)的變速車道在分(匯)流鼻處采用外傾1%的橫坡，并且在分(匯)流鼻處的橫坡代數(shù)差應(yīng)小于6%。漸變段內(nèi)采用與主線相同的橫坡。

3.8.2 匝道曲線超高取值

匝道的超高應(yīng)與匝道上變速過程中的行駛速度相適應(yīng)。如收費(fèi)站附近匝道車輛行駛速度有所降低，超高應(yīng)取小值，接近分、匯流處的超高就應(yīng)大一些。因互通選型及用地規(guī)模的限制，匝道的縱坡往往出現(xiàn)較大。為保證行車安全性和舒適性，避免出現(xiàn)平面指標(biāo)不高同時(shí)其縱坡和橫坡均較大的不利組合，應(yīng)對(duì)最大超高值做出限制。公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，高速公路及一級(jí)公路的圓曲線最大超高值一般地區(qū)正常情況下采用8%，交通組成中小客車比例高時(shí)可采用10%，其他各級(jí)公路一般地區(qū)采用8%，并規(guī)定積雪冰凍地區(qū)最大超高橫坡度不宜大于6%。在一些交通組成中大型貨車比例較高的高速公路設(shè)計(jì)中應(yīng)按運(yùn)行速度驗(yàn)算超高值，最大超高值應(yīng)兼顧中小客車行駛舒適性，同時(shí)保證貨車的行駛安全性。在我國東南區(qū)域沿海、沿江高速中互通匝道的最大超高值宜采用6%。

4 結(jié)論

互通立交方案選址選型關(guān)系到整條高速公路的通行能力和運(yùn)營水平，互通匝道的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、線形設(shè)計(jì)等決定了互通的技術(shù)合理性和工程規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性。因此互通設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行多方案多型式的論證比選，合理選擇主線及匝道平縱線形指標(biāo)及線形組合確?；ネㄎ恢煤侠?、選型得當(dāng)、功能齊全、指標(biāo)合理、經(jīng)濟(jì)美觀等要求，以便真正的發(fā)揮互通式立交進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換的作用。

[1]JTG D20-2006 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG B01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]楊少偉.道路立體交叉規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2000.

[4]吳國雄，李方.互通式立體交叉設(shè)計(jì)范例[M].北京：人民交通出版社，2001.

[5]李斌.對(duì)喇叭形互通立交設(shè)計(jì)要素的一些探討[J].公路，2005(5).