公路路線互通式的交叉設(shè)計(jì)問題研究

徐超、王琦、李澤坤

（東營市公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山東東營257091）

0 引言

為提高通行能力，同時(shí)避免不同方向的車流造成相互干擾，互通式立體交叉得到了廣泛應(yīng)用。而要想讓立體交叉形式發(fā)揮出應(yīng)有的功能，工作人員必須對(duì)其設(shè)計(jì)引起足夠的重視，明確設(shè)計(jì)中需要注意的各項(xiàng)問題，以此為實(shí)際的設(shè)計(jì)工作提供合理參考。

1 互通式立體交叉設(shè)計(jì)流程

在所有設(shè)計(jì)階段，都要嚴(yán)格遵循從宏觀到微觀，再從微觀到宏觀的基本操作規(guī)范，簡(jiǎn)單來說就是先進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)理念、原則及總體布局，以此為之后分項(xiàng)設(shè)計(jì)過程中的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)奠定良好基礎(chǔ)；然后做好分項(xiàng)設(shè)計(jì)，在分項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)束后，重新開始宏觀設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)分項(xiàng)設(shè)計(jì)及之間的關(guān)系和最終的成果進(jìn)行評(píng)審。在必要的情況下，可以對(duì)分項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行重新調(diào)整。

互通式立體交叉的一般設(shè)計(jì)流程為：

資料調(diào)查、收集與分析，包括規(guī)劃資料、路網(wǎng)資料、周圍環(huán)境資料及交通量預(yù)測(cè)結(jié)果等—初步擬定立體交叉的數(shù)量與位置，并進(jìn)行規(guī)劃論證—資料擴(kuò)充、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)與分析，包括評(píng)審意見、實(shí)際交通量、地形圖及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量成果—對(duì)全線立體交叉進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括明確設(shè)計(jì)時(shí)需遵循的基本原則，立體交叉、規(guī)模、等級(jí)與設(shè)計(jì)時(shí)速等—立體交叉選型與多方案對(duì)比、選擇，包括平縱橫設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)、橋涵設(shè)計(jì)、綠化美化設(shè)計(jì)、交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)性分析、工程量統(tǒng)計(jì)等—通過綜合分析與評(píng)價(jià)，確定推薦方案—方案審定與各立體交叉的總體設(shè)計(jì)，包括定線、幾何設(shè)計(jì)、交通組織與線形指標(biāo)的檢核—勘察定測(cè)與立體交叉的細(xì)化設(shè)計(jì)，包括平縱橫詳細(xì)設(shè)計(jì)、平面交叉與收費(fèi)站等附屬設(shè)施設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)、橋涵與水文設(shè)計(jì)、排水綠化設(shè)計(jì)、交通工程與沿線設(shè)施設(shè)計(jì)和虛擬仿真評(píng)價(jià)。以上內(nèi)容均需反復(fù)進(jìn)行優(yōu)化和修改，最后對(duì)工程的具體數(shù)量與預(yù)算進(jìn)行說明—建設(shè)期后續(xù)服務(wù)[1]。

2 互通式立體交叉設(shè)計(jì)問題

互通式立交總體布局、具體形式與設(shè)計(jì)是否合理都直接影響交叉口處的通行能力，以及道路的功能，除了和主線整體規(guī)劃有關(guān)，還決定道路經(jīng)濟(jì)性與周圍環(huán)境。基于此，工作人員在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)高度重視并處理好下列各方面問題。

2.1 資料準(zhǔn)備

為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)開始前必須做好資料收集工作，在施工圖設(shè)計(jì)中，需收集的資料或數(shù)據(jù)類型包括：包含科研階段在內(nèi)的各前期階段資料及成果；上級(jí)部門針對(duì)前期階段得出的研究成果進(jìn)行審查后提出的意見；項(xiàng)目周圍規(guī)劃資料，如城鎮(zhèn)規(guī)劃與道路規(guī)劃；項(xiàng)目遠(yuǎn)期交通量預(yù)測(cè)結(jié)果及轉(zhuǎn)向交通量具體分布情況；立交所在位置周圍的主線信息，如道路標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等級(jí)、橫斷面組成、路幅寬度、平縱面設(shè)計(jì)參數(shù)等；被交叉的路段資料，內(nèi)容與主線相同；地形圖及數(shù)字地面模型（應(yīng)提供多種比例尺）；立體交叉周圍主線內(nèi)分布的構(gòu)造物信息；設(shè)計(jì)需遵循的各項(xiàng)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)人員的掌握和理解奠定基礎(chǔ)。

2.2 位置選擇

確定立交具體位置在公路總體設(shè)計(jì)中作為一項(xiàng)重要內(nèi)容，要求設(shè)計(jì)人員結(jié)合項(xiàng)目功能要求與被交叉各條道路基本情況，在綜合考慮立交周圍地質(zhì)與地形地勢(shì)以及立交所在地區(qū)城鎮(zhèn)與交通規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行。通常情況下，結(jié)點(diǎn)位置往往直接影響路線方案優(yōu)劣。當(dāng)?shù)匦蔚韧獠織l件的限制和制約較大時(shí)，若不能在主線和各條被交叉道路相交的部位設(shè)置結(jié)點(diǎn)，則可進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜⑴c移位，并在允許的情況下采取分離設(shè)置的方法[2]。

2.3 等級(jí)確定

立交等級(jí)需綜合考慮以下因素確定：相交的各條道路的技術(shù)等級(jí)；立交所處地區(qū)具體位置；立交功能和工程規(guī)模；交通規(guī)劃。

2.4 型式選擇

立交型式選擇是否合理直接決定了立交與相關(guān)道路的通行能力能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可以說直接影響到立交設(shè)計(jì)的成敗。在型式選擇時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下要素：路網(wǎng)規(guī)劃、結(jié)點(diǎn)交通量及轉(zhuǎn)向量、立交需具備的功能、地形條件與工程地質(zhì)條件[3]。

2.4.1 立交功能與收費(fèi)制式

若按照功能分類，可將互通式立交分成樞紐與出入口型兩種。其中，樞紐立交的主要功能在于使不同公路交通流實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換。在選型過程中基本不會(huì)受到收費(fèi)站設(shè)置因素的影響，可選擇型式有很多，相關(guān)設(shè)計(jì)人員有很大發(fā)揮空間，常用型式包括苜蓿葉型立交、菱形立交、渦輪型立交、全定向型立交與組合變化型立交；而出入口型立交的主要功能在于，為地方道路中的交通流從高速公路中上、下提供良好服務(wù)。由于需設(shè)置收費(fèi)站，所以可選擇的型式比較有限，常用型式包括單喇叭型立交、部分苜蓿葉型立交、雙喇叭型立交、Y 字型立交和組合變化型立交。

2.4.2 設(shè)計(jì)交通量和通行能力

設(shè)置立交的核心目的在于增強(qiáng)交叉路口處的實(shí)際通行能力，盡可能減少由于交叉給交通造成的影響和干擾，使交叉口處的車流得以快速和安全的通過?；诖?，在選擇立交型式的過程中必須充分考慮交通流量及需要達(dá)到的通行能力。

2.4.3 匝道設(shè)計(jì)速度

作為立交重要組成部分之一，匝道設(shè)計(jì)速度決定立交幾何形狀、不同組成部分的具體尺寸、超高與視距等線形指標(biāo)，如果匝道設(shè)計(jì)速度不合理，將對(duì)其功能的正常發(fā)揮造成很大影響。

2.4.4 道路與立交的等級(jí)

立交的等級(jí)由相交道路技術(shù)等級(jí)與立交的交通量?jī)蓚€(gè)要素決定，在等級(jí)劃分過程中，我國與國外遵循的標(biāo)準(zhǔn)有一定差別，但都對(duì)連接道路進(jìn)行了充分考慮，包括設(shè)計(jì)速度和交通量。

2.4.5 立交自身服務(wù)水平

這是立交型式選擇重要因素之一，用于描述不同交通流轉(zhuǎn)換情況與其對(duì)使用者感受的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，在多種要素上均有反映，如行駛速度（時(shí)間）、自由度、舒適度、便利性與安全性。

通過以上分析可知，立交型式選擇難度很大，涉及不同的影響因素，在設(shè)計(jì)中需對(duì)所有因素之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證所選立交型式的合理性與適用性。

2.5 設(shè)計(jì)指標(biāo)

即在線形設(shè)計(jì)期間要對(duì)車速進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)。匝道上車輛行駛速度趨于變化，對(duì)設(shè)計(jì)人員而言，需在平縱面設(shè)計(jì)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握，以便將速度作為標(biāo)準(zhǔn)，確定適宜的平縱面指標(biāo)。對(duì)于速度相對(duì)較高的位置，應(yīng)提高指標(biāo)，比如匝道和主線之間的銜接部位及其周圍；但在速度相對(duì)較低的位置，則應(yīng)降低指標(biāo)，比如收費(fèi)站周圍或平面交叉周圍。通過對(duì)這一基本理念的引入，可以在保證功能與安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)立體交叉工程規(guī)模的有效控制，進(jìn)而減少占地和造價(jià)。

2.6 充分結(jié)合宏觀和微觀

過去設(shè)計(jì)人員在接到具體任務(wù)后立即著手開展詳細(xì)設(shè)計(jì)，對(duì)不同的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行分析處理，對(duì)怎樣利用軟件完成平曲線的組合及超高處理有很高的關(guān)注度。這樣雖然是設(shè)計(jì)基本所需，但往往會(huì)忽略一些其他問題，包括：方案的合理性與可行性、所選擇的立交型式能否滿足主線要求、和被交叉道路之間的銜接方式、交叉部位橋梁等構(gòu)造物的空余能否達(dá)到要求。在這種情況下，會(huì)由于其他方面出現(xiàn)問題或產(chǎn)生變化導(dǎo)致返工，甚至重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)變思路，不能一味地將重點(diǎn)放在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，而是要對(duì)宏觀方面的問題引起足夠重視，比如方案設(shè)計(jì)、綠化、排水與行車安全。

2.7 順應(yīng)地形

互通式立交的幾何設(shè)計(jì)應(yīng)與地形良好適應(yīng)，主動(dòng)避讓沿線對(duì)環(huán)境較為敏感的點(diǎn)，并盡可能減少高填深挖，以免給路段的環(huán)境及自然景觀造成破壞。在合理確定技術(shù)指標(biāo)與采用綠化作為視線誘導(dǎo)的基礎(chǔ)上，還可采用以下幾種方法：其一，適當(dāng)增加橋長(zhǎng)、降低填土的高度；其二，減小邊坡坡率；其三，做好坡面修復(fù)；其四，優(yōu)先考慮自然的防護(hù)方法和暗埋式排水方法。實(shí)際工作中，要嚴(yán)格遵循安全、環(huán)保、舒適與和諧的基本理念，同時(shí)還要在精心設(shè)計(jì)方面下足功夫，確保最終的設(shè)計(jì)成果除了能滿足各項(xiàng)功能要求，還能和周圍自然環(huán)境達(dá)到良好協(xié)調(diào)或起到美化、點(diǎn)綴的作用。

3 結(jié)語

綜上所述，互通式立交作為公路重要組成部分之一，其設(shè)計(jì)工作目前已經(jīng)形成和我國特有交通流特點(diǎn)及使用者習(xí)慣良好適應(yīng)的理論及方法。然而，伴隨公路設(shè)計(jì)理念不斷提高，對(duì)設(shè)計(jì)方法、手段及水平都有了更嚴(yán)格的要求，一方面需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)與技術(shù)的學(xué)習(xí)，另一方面則要掌握和理解所有相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。此外，更重要的是引入其他高新技術(shù)，使原本的以經(jīng)驗(yàn)為主的靜態(tài)設(shè)計(jì)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)及其分析成果為主的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。