淺析互通立交匝道縱面設(shè)計(jì)

虞 華

（深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院，廣東深圳518003）

0 前言

互通立交匝道的設(shè)計(jì)綜合性非常高，尤其是平面與縱面間相互影響，匝道與匝道間的制約關(guān)系，更讓初學(xué)互通設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員難以掌握，從而費(fèi)時(shí)費(fèi)力?；ネǖ钠矫媾c縱面間、匝道之間、匝道與主線間都是相輔相成的，決不是獨(dú)立存在的。與一般主線縱斷面線形相比，由于互通立交匝道具有相互跨越的特點(diǎn)，匝道縱斷面線形往往受到主線出入口縱坡及相鄰上、下匝道高程的限制，因此如何統(tǒng)籌考慮受限因素，使匝道縱坡線形滿足規(guī)范要求，是匝道縱面設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。本文根據(jù)互通立交縱斷面設(shè)計(jì)中遇到的問題,對(duì)縱斷面設(shè)計(jì)、縱斷面拉坡順序、超高設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)看法和體會(huì),供同行探討參考。

1 總體原則

（1）匝道縱斷面線形應(yīng)盡可能連續(xù)、順適、均衡，并避免生硬而急劇變化的線形。

（2）盡可能采用較大的豎曲線半徑，特別是在匝道端部。

（3）駛?cè)胫骶€附近的匝道縱斷面線形，必須有一段同主線的縱斷面線形一致的路段，充分保證主線通視條件，便于匯入車輛的駕駛員識(shí)別。

（4）匝道應(yīng)盡量采用較緩的縱坡以保證行駛的舒適與安全，尤其是加速上坡匝道和減速下坡匝道，更應(yīng)采用較緩的縱坡。

（5）匝道的縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)與平面線形設(shè)計(jì)相吻合，構(gòu)成良好的空間線形。

（6）收費(fèi)站附近的縱坡應(yīng)盡量小，豎曲線半徑盡量大，同時(shí)做成圓滑曲線。

（7）出口匝道宜為上坡匝道，以利于車輛減速。

2 準(zhǔn)備工作

（1）最大縱坡。匝道上的坡度應(yīng)盡可能平坦，但可以大于直通道路上的坡度。美國(guó)設(shè)計(jì)匝道最大縱坡在6%以內(nèi)，冰雪地區(qū)不大于5%。日本設(shè)計(jì)匝道最大縱坡在4%～7%，冰雪地區(qū)不大于6%。我國(guó)公路匝道的最大縱坡在4%～5%，城市道路的最大縱坡在4%～7%，如若屬于機(jī)非混行，其最大縱坡不得超3%。另外，從排水角度考慮，匝道最小縱坡不小于0.5%，困難地段不得小于0.3%?？v坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量平緩，最好一次起伏，避免多次變坡。出口處豎曲線半徑盡可能大，入口處附近的縱斷面線形必須有同主線一致的平行區(qū)段，以看清主線行駛車輛，安全駛?cè)搿?/p>

（2）根據(jù)主線的縱面、超高等確定匝道有效變坡段的起、終點(diǎn)段的縱坡。在進(jìn)行匝道縱面設(shè)計(jì)前必須先完成主線立交范圍內(nèi)的縱面、超高橫坡設(shè)計(jì)，因?yàn)樵训揽v坡的主要起算點(diǎn)必須要從主線推算。圖1為立交匝道縱斷面圖。

圖1 立交匝道縱斷面圖

（3）準(zhǔn)確確定分、合流點(diǎn)的位置，計(jì)算對(duì)應(yīng)主線、匝道的樁號(hào)。在縱面設(shè)計(jì)開始前，必須正確計(jì)算各分、合流點(diǎn)對(duì)應(yīng)匝道、主線的樁號(hào)并加以記錄備查。分、合流點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算正確與否將直接影響到縱面設(shè)計(jì)最終結(jié)果的正確性。圖2為喇叭型立交平面圖。

（4）匝道的縱坡協(xié)調(diào)。位于同一連接部匝道的縱坡設(shè)計(jì),應(yīng)考慮交通量的大小有所側(cè)重,交通量小的匝道縱坡應(yīng)照顧交通量大的匝道縱坡,即交通量大的匝道縱坡指標(biāo)應(yīng)高一些,作為控制坡度確定其余匝道縱坡。

圖2 喇叭型立交平面圖

3 縱面設(shè)計(jì)試坡

互通立交平面線位初定后首先要進(jìn)行試坡，即先確定各條匝道的分流、合流點(diǎn)，然后以此點(diǎn)對(duì)應(yīng)各條匝道的樁號(hào)作為該匝道的起、終點(diǎn)進(jìn)行縱面拉坡。切記，此時(shí)的有效變坡長(zhǎng)度（匝道長(zhǎng)度）并非原平面匝道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。同時(shí)，在匝道試坡過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮匝道的最大縱坡值，適當(dāng)給予保守修正（一般修正±1%）。各條匝道均試坡完畢，且均能滿足縱面有關(guān)規(guī)范要求后，才能進(jìn)行縱面正式設(shè)計(jì)。一旦不能滿足縱面有關(guān)規(guī)范要求，或個(gè)別匝道縱面指標(biāo)不盡如人意，建議應(yīng)當(dāng)調(diào)整匝道線位。

4 豎曲線和縱斷面線形設(shè)計(jì)

（1）通常匝道縱斷呈S形，上端有一個(gè)凸形豎曲線，下端有一凹形豎曲線。中間是一段切線坡道。當(dāng)匝道要上跨或下穿其他道路時(shí)，中間坡度變化，還會(huì)有更多的豎曲線。豎曲線按圓形或二次拋物線布設(shè)。

（2）豎曲線應(yīng)滿足行車緩沖舒適和視距需要。豎曲線曲率半徑是考慮的主要因素。如相鄰兩個(gè)縱坡代數(shù)差小，所設(shè)豎曲線過短，對(duì)行車不利，一般要求汽車在豎曲線上行駛的時(shí)間不應(yīng)小于3 s。

（3）在設(shè)計(jì)縱坡和豎曲線時(shí)，應(yīng)注意整個(gè)縱斷線形盡量平順，短距離內(nèi)避免過多的零碎起伏，否則看起來極不美觀，而且駕駛員連續(xù)換擋，操作麻煩?？v面設(shè)計(jì)應(yīng)避免陡上坡和下坡相連之類的急劇變化。當(dāng)同向豎曲線間有短直線時(shí)，應(yīng)加大半徑，使連成一個(gè)豎曲線或復(fù)曲線。

5 連接部縱坡設(shè)計(jì)

5.1 加、減車道與主線縱坡接坡設(shè)計(jì)

匝道與主線連接部縱斷面線形應(yīng)盡可能連續(xù)。減速車道出口、加速車道入口處豎曲線應(yīng)采用較大的半徑，取得較高的線形指標(biāo)，以保證有足夠的停車視距，并能看到前方道路的路況。

連接部硬路肩分岔前匝道的縱斷面高程應(yīng)服從由主線縱斷推算的高程，高程推算根據(jù)匝道相對(duì)于主線的偏距和主線橫坡確定。圖3中減速車道的接坡點(diǎn)為A點(diǎn)（一般為鼻端），A點(diǎn)至N點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程是由主線的設(shè)計(jì)高程和主線在該段的橫坡決定的。匝道接減速車道的縱坡只能接至A點(diǎn)（或往后）。匝道所接縱坡可由減速車道上A點(diǎn)較近的幾個(gè)點(diǎn)（B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)等）計(jì)算出平均坡度。一般AB、AC、AD等的長(zhǎng)度不宜大于50 m，且不宜小于10 m。

圖3 減速車道接坡

在連接部的縱面設(shè)計(jì)中,計(jì)算確定出匝道的設(shè)計(jì)高程和銜接坡度后,設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

（1）匝道與豎曲線上的主線縱面銜接后,若匝道豎曲線與主線豎曲線為同向曲線,除非匝道的豎曲線與主線豎曲線相距較遠(yuǎn),否則應(yīng)將兩個(gè)豎曲線相接,構(gòu)成縱面上的復(fù)曲線,避免留一段短直線,形成縱面上的斷背曲線。

（2）匝道豎曲線若與主線豎曲線為反向曲線,則匝道的豎曲線可與主線豎曲線相接構(gòu)成縱面上的S形曲線,但是也不必苛求一定得相接,留有一段直線也是可以的,可根據(jù)匝道縱坡的具體設(shè)計(jì)靈活掌握。

（3）匝道豎曲線的設(shè)置應(yīng)注意同平曲線的配合,尤其在主線一側(cè)的出、入口處,因匝道通常位于平曲線上,匝道豎曲線半徑及長(zhǎng)度除應(yīng)滿足相應(yīng)的規(guī)定外,還應(yīng)注意平、縱組合,盡可能做到平曲線包含豎曲線,以獲得線形連續(xù)、行駛安全、視覺協(xié)調(diào)、速度過渡從容的效果。

5.2 匝道與被交路的接坡設(shè)計(jì)

當(dāng)匝道與被交道路以加減速車道的形式相接時(shí)，方法同上；當(dāng)匝道與被交路以平交直接相接時(shí)，匝道在接坡處的縱坡應(yīng)滿足被交路的路拱橫坡的要求，如圖4所示。

圖4 匝道與被交路接坡圖

5.3 匝道分岔處的縱坡設(shè)計(jì)

當(dāng)兩條匝道的設(shè)計(jì)線位不連接時(shí)，在匝道分岔處設(shè)計(jì)線位產(chǎn)生橫向偏移，此時(shí)，匝道的設(shè)計(jì)起點(diǎn)的高程（見圖5中A點(diǎn)、B點(diǎn)）應(yīng)根據(jù)分岔處（圖5中N點(diǎn)）的橫坡和設(shè)計(jì)高程來計(jì)算，縱坡則需要再過分岔點(diǎn)（D點(diǎn)或C點(diǎn)）后一直保持同分岔前一樣的縱坡至少一個(gè)豎曲線切線的長(zhǎng)度。

圖5 匝道分岔處的位置圖

6 匝道縱面與平面線形協(xié)調(diào)

匝道在立交整體線形布置中，其縱斷面也受許多因素控制，諸如主線、交叉線與匝道連接（包括交織交叉）；匝道與主線、交叉線相互跨越（如定向式立交）；匝道跨越非機(jī)動(dòng)車道及人行道；有時(shí)匝道與匝道相互跨越。這些連接、交織、跨越點(diǎn)，各自設(shè)置不同結(jié)構(gòu)物或路基都有一定要求，其設(shè)計(jì)標(biāo)高都控制著匝道縱坡設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中要相互協(xié)調(diào)配合，合理安排平面位置，合理抬高或壓低縱斷面高程適應(yīng)結(jié)構(gòu)物設(shè)置，但不能過于惡化縱斷面線形。必要時(shí)可適當(dāng)修改平面線形，使平、縱、橫三面和各結(jié)構(gòu)物總體配合協(xié)調(diào)，求得合理的整體布置。

（1）較陡的縱坡變化的路段不宜設(shè)置小半徑平曲線，因?yàn)楹铣善露瓤赡苓^大，不利于行車。

（2）小半徑平曲線和小半徑豎曲線不宜相互重疊，以免道路外觀扭曲。如果重疊不可避免，平曲線和豎曲線的半徑大小應(yīng)相互配合均衡。一般平曲線小于1000 m時(shí)，豎曲線半徑宜為平曲線半徑的10～20倍。

（3）當(dāng)凸形豎曲線和平曲線重疊時(shí)，應(yīng)將豎曲線全部設(shè)置在平曲線之內(nèi)。因?yàn)樯掀萝囕v一般要到凸形豎曲線頂點(diǎn)才有較遠(yuǎn)的視距，如果還未到頂點(diǎn)，或者到頂點(diǎn)后不遠(yuǎn)就要轉(zhuǎn)彎，尤其是轉(zhuǎn)小彎，或反向彎，會(huì)來不及轉(zhuǎn)方向盤，造成事故。

（4）凹形豎曲線底部也不宜設(shè)置平曲線起點(diǎn)或反向曲線的轉(zhuǎn)點(diǎn)，下坡汽車會(huì)因高速轉(zhuǎn)彎而發(fā)生事故，上坡汽車駕駛員會(huì)將坡度估計(jì)過大而進(jìn)行不必要的換擋。另外，夜間行車燈光照射距離短，不安全。

7 結(jié)語(yǔ)

互通式立體交叉的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜和綜合的設(shè)計(jì)工作，其中以確定平面、擬定縱面、調(diào)整連接部高程數(shù)據(jù)等尤為關(guān)鍵，三者均為相輔相成，絕非孤立而成。由于篇幅有限，文中根據(jù)具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)僅對(duì)“匝道縱面設(shè)計(jì)”進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，設(shè)計(jì)時(shí)要反復(fù)推敲，耐心修改，尤其重要的是相關(guān)專業(yè)間的密切配合與相互適應(yīng)。

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

[2]CJJ 152-2010，城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3]孫家駟.道路立交規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2009.