城市道路立交的方案設(shè)計(jì)研究

摘 要：為解決城市道路立交設(shè)計(jì)問題，本文在介紹城市道路立交設(shè)計(jì)基本流程的基礎(chǔ)上，提出立交設(shè)計(jì)影響因素，并結(jié)合實(shí)例提出立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為相關(guān)人員提供參考，保證城市道路立交設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：城市道路;立交設(shè)計(jì);研究

中圖分類號(hào)：U412.352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在城市道路系統(tǒng)建設(shè)中，經(jīng)常需要設(shè)置立體交叉系統(tǒng)，因?yàn)檫@對(duì)緩解城市交通壓力有重要作用。但作為一種復(fù)雜且龐大的工程，立體交叉建設(shè)難度極大，要想保證建設(shè)順利進(jìn)行，并發(fā)揮出應(yīng)有的功能，必須以做好前期方案設(shè)計(jì)為前提。

1 設(shè)計(jì)流程

在立交設(shè)計(jì)開始前，先由設(shè)計(jì)人員開展細(xì)致的實(shí)地調(diào)查，同時(shí)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要的所有基礎(chǔ)資料進(jìn)行充分收集，如經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與人文，以及路網(wǎng)的實(shí)際狀況與未來規(guī)劃等。對(duì)于立交設(shè)計(jì)，其方案設(shè)計(jì)主要目的在于確定立交具體形式與布置，以保證通行效率和安全為前提，并且要與設(shè)計(jì)交通量及計(jì)算行車速度相適應(yīng)。所選擇的立交形式合理與否，除了對(duì)立交自身功能的發(fā)揮有重要影響，還和地區(qū)未來規(guī)劃之間有著密不可分的關(guān)系。因此，在選擇具體立交形式時(shí)，必須對(duì)包含道路、自然和環(huán)境等在內(nèi)的各方面客觀條件予以綜合考慮。

在確定了立交的地理位置與具體形式后，即可開始線形設(shè)計(jì)。在城市立交主線中，線性設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括平面與橫縱斷面的設(shè)計(jì)。立交主線和匝道的平面圓曲線，其半徑的確定，需在充分考慮立交具體形式、工程用地規(guī)模及成本造價(jià)的基礎(chǔ)上，和設(shè)計(jì)速度與超高布置等良好適應(yīng)，一般優(yōu)先考慮較大值，很少或基本不用極限最小值[1]。對(duì)匝道進(jìn)行線形設(shè)計(jì)時(shí)，需要將緩和曲線視作最重要的線形要素，不論是在直線與圓曲線之間，都要采用緩和曲線進(jìn)行連接，同時(shí)緩和曲線實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)與相關(guān)規(guī)范提出的要求相適應(yīng)。對(duì)于縱斷面線形，需在保持連續(xù)的基礎(chǔ)上，避免選擇最大縱坡，但豎曲線的半徑應(yīng)盡可能選擇較大值，不能比最小半徑小，同時(shí)匝道中分流與合流位置的縱坡需完全相同，以免產(chǎn)生突變。城市立交整體線形應(yīng)保持平順，不能存在扭曲，并且要有足夠視距，以保證行車的舒適性及整體美觀性，和周圍自然環(huán)境良好協(xié)調(diào)。

2 設(shè)計(jì)影響因素

對(duì)城市道路立交整體設(shè)計(jì)有影響的因素包括下列幾點(diǎn)：

（1）道路交通量，這是明確立交工程規(guī)模與實(shí)際需要達(dá)到的通行能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)參數(shù)。

（2）橫斷面設(shè)計(jì)與服務(wù)水平。橫斷面設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)項(xiàng)目建成后的交通能力有很大影響，即如果車道數(shù)相對(duì)較少，則通行能力較低，導(dǎo)致該段道路在整個(gè)片區(qū)中變成交通瓶頸;而如果車道數(shù)相對(duì)較多，則會(huì)使工程規(guī)模變大，經(jīng)濟(jì)性差[2]。基于此，在確定具體的車道數(shù)量時(shí)，應(yīng)做好科學(xué)分析，在保證服務(wù)水平的基礎(chǔ)上，兼顧經(jīng)濟(jì)性。

（3）相交道路的技術(shù)等級(jí)。這是決定交叉口是否需要進(jìn)行立體交叉的一項(xiàng)重要因素，在兩條道路之間設(shè)置立體交叉，盡管從理論上講能完善交通功能，但如果這兩條道路在技術(shù)等級(jí)上相差懸殊，則反而會(huì)帶來極大的資源浪費(fèi)。

（4）路網(wǎng)現(xiàn)狀。在立交設(shè)計(jì)過程中，尤其是在選擇立交方案期間，應(yīng)對(duì)道路所在路網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)狀況進(jìn)行深入分析，同時(shí)在分析路網(wǎng)的過程中，應(yīng)充分考慮路網(wǎng)自身疏密程度，以及路網(wǎng)所包含的各條道路的技術(shù)等級(jí)和運(yùn)行情況。

（5）系統(tǒng)交通疏導(dǎo)解決。建設(shè)立體交叉的主要目的在于確保不同方向的交通都可以達(dá)到舒適和便捷，基于此，在進(jìn)行立體交叉設(shè)計(jì)的過程中，尤其是在對(duì)橋頭立交進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從宏觀角度分析立體交叉所在范圍內(nèi)的車流，以及和周圍路網(wǎng)之間的疏導(dǎo)解決方案。對(duì)于城市道路立交，它和公路立體交叉之間最大的不同在于前者的設(shè)計(jì)需要對(duì)行人與非機(jī)動(dòng)車進(jìn)行考慮，而后者基本不需要[3]。

（6）立體交叉所在區(qū)域周圍用地性質(zhì)。立體交叉設(shè)計(jì)初期，明確其建設(shè)場(chǎng)地范圍內(nèi)的用地性質(zhì)對(duì)保證設(shè)計(jì)成果是十分重要且必要的，必須引起相關(guān)人員的高度重視。這是因?yàn)榱Ⅲw交叉在城市中是一個(gè)占地面積極大的工程，如果設(shè)計(jì)中未能了解工程及其周圍的用地性質(zhì)，將使設(shè)計(jì)存在極大的盲目性，在之后的項(xiàng)目實(shí)施過程中可能產(chǎn)生立交工程用地難以報(bào)批或立體交叉的設(shè)置和周圍地塊無法協(xié)調(diào)等問題，最終導(dǎo)致立體交叉項(xiàng)目無法正常實(shí)施，不得不對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而影響項(xiàng)目的進(jìn)度與成本，嚴(yán)重時(shí)將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。因此，在立體交叉項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，必須在前期深入了解周圍用地性質(zhì)，然后以用地性質(zhì)為依據(jù)和參考，制定合理可行的方案。比如，當(dāng)立體交叉的周圍用地性質(zhì)主要為居住用地時(shí)，在立體交叉設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮以下幾點(diǎn)：立體交叉的匝道和居住樓之間的距離是否需要設(shè)置聲屏障以及聲屏障的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù);當(dāng)立體交叉的周圍用地性質(zhì)主要為綠地或生態(tài)用地時(shí)，在確定立體交叉具體形式時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮較為簡(jiǎn)潔的形式，以更好的和周圍自然環(huán)境結(jié)合，避免立體交叉影響整個(gè)區(qū)域的環(huán)境效果[4]。

（7）立交間距。對(duì)城市立交間距進(jìn)行分析在立交整體布局過程中是一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，這是因?yàn)榱⒔坏拈g距會(huì)對(duì)擬建立交項(xiàng)目的整體布局、位置和形式選擇等造成直接影響。如果間距過大，盡管可以減少項(xiàng)目投資，但往往無法適應(yīng)城市不斷增長(zhǎng)的交通運(yùn)輸需求，對(duì)交通流轉(zhuǎn)換及路網(wǎng)功能發(fā)揮都有很大的影響;而如果間距過小，則會(huì)影響到道路自身通行能力及行車速度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成交通混亂，提高交通事故的發(fā)生率，并且這樣還會(huì)增大投資。因此，在立體交叉布局規(guī)劃過程中應(yīng)做好詳細(xì)分析，以交通現(xiàn)狀及技術(shù)經(jīng)濟(jì)為依據(jù)通過綜合平衡，進(jìn)而確定最佳的立交間距[5]。

通過上述分析可知，城市道路立體交叉設(shè)計(jì)工作具有很高的綜合性，不可只從單一方面入手，而是要綜合考慮不同方面的影響因素，兼顧社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，只有這樣才能得出科學(xué)合理的方案。

3 案例分析

本項(xiàng)目的起點(diǎn)處在A大道和B路之間的交叉口處，向東從C大道的南沿線西線上跨越，采用簡(jiǎn)易菱形立體交叉和C大道的南沿線細(xì)線連接，然后從C大道的南沿線東線上跨越，隨即與D路相交，采用匝道和D路相連，繼續(xù)向東從A鐵路及E路上跨越，采用互通式立體交叉和E路之間相連，終點(diǎn)位于F路。

項(xiàng)目向西和A大道相接，A大道為城市主干路，按雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。接線和A達(dá)到的南沿線東線與西線均交叉，其中，東線為支路，按雙向雙車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，而西線為次干路，按雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。因接線處在城市開發(fā)區(qū)中，很多基礎(chǔ)設(shè)施都處于建設(shè)狀態(tài)，路網(wǎng)還沒有較強(qiáng)的系統(tǒng)性。

接線所在區(qū)域以北的用地性質(zhì)以公共綠地為主，以南的用地性質(zhì)主要為居住用地。按照以上用地性質(zhì)，立體交叉的形式應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔，不可采用復(fù)雜且規(guī)模較大的形式。通過交通量預(yù)測(cè)，接線和A大道南沿線西線之間的路口，其遠(yuǎn)景高峰時(shí)段的單位時(shí)間總流量可以達(dá)到7 632 pcu/h，東西方向直行段的交通量在路口總交通量中占據(jù)40%的比例。

在工可階段的方案設(shè)計(jì)過程中，主要按照以下思路進(jìn)行：主橋從A大道的東線上跨越后立即落地，以此減小工程規(guī)模，并減少投資和對(duì)濕地公園造成的影響，該方案的交通需求主要通過平交口的方式來解決。經(jīng)模擬，該方法實(shí)施后，與A大道西線平交口之間的距離為150 m，每個(gè)方向均有不少于2個(gè)轉(zhuǎn)向車道，基本滿足通行需求。

通過對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域的現(xiàn)狀路網(wǎng)的綜合分析，A大道的南沿線西線及B路主要負(fù)責(zé)疏解短距離交通，工可階段的立體交叉方案將短距離交通及需要過江的交通均匯集于A大道西線上的平交口處，雖然這樣可以減小工程的建設(shè)規(guī)模，但難免會(huì)使西線車流大幅增加，導(dǎo)致超負(fù)荷，并且還在一定程度上減弱了主干道自身交通功能。對(duì)此，在優(yōu)化過程中需重點(diǎn)解決交通分離問題，確保遠(yuǎn)距離交通能以較快的速度從A大道的相交道路上通過。具體的優(yōu)化方式為：接線和A大道的南沿線東線之間采用分離式立體交叉的方式相交，而和西線之間采用匝道與輔道的方式形成一個(gè)簡(jiǎn)易的菱形立體交叉形式，接線從這一路口處跨越后，在與B路相距80 m的位置落地。接線從A大道的南沿線東線上跨越后，采用匝道對(duì)中距離與短距離交通進(jìn)行疏解。

如前所述，在城市道路的立體交叉設(shè)計(jì)過程中，還需充分考慮慢行交通，即行人與非機(jī)動(dòng)車的交通[6]。A大道東線屬于濱江景觀路，可采用人行梯道橋和橋梁相連，而西線上的行人與非機(jī)動(dòng)車可通過匝道直接進(jìn)入和西線相交叉的慢行交通系統(tǒng)[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，在城市道路立體交叉形式選擇與設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，交通量是一個(gè)十分重要的技術(shù)參數(shù)。不論選擇何種立體交叉形式，都應(yīng)將交通量作為前提數(shù)據(jù)。但對(duì)城市道路而言，其交通量預(yù)測(cè)和公路有很大不同，主要是因?yàn)槌鞘械缆窌?huì)受到更多因素的限制及影響，除周邊路網(wǎng)外，還包括周圍用地性質(zhì)等因素，目前常用的很多預(yù)測(cè)方法都未能對(duì)這些因素予以深入的考慮。因此，今后應(yīng)著重探討并提出一種適用于城市道路的交通量預(yù)測(cè)方法。此外，在城市道路立體交叉的方案設(shè)計(jì)過程中，還需要在考慮機(jī)動(dòng)車的同時(shí)對(duì)慢行交通組織也予以高度重視。良好的立體交叉方案需將快行與慢行兩個(gè)城市交通系統(tǒng)充分結(jié)合到一起，但如何對(duì)慢行交通系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)在還未能形成專門的方法與理論，仍需通過進(jìn)一步的分析研究來解決。

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作者簡(jiǎn)介：張金波（1984—），男，土家族，貴州銅仁人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：道路工程勘察設(shè)計(jì)，土木工程（交通土建）。