公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)研究

毛俊蕾 方白楊

摘要 公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于合理性與實(shí)用性，以保證公路路線互通交叉設(shè)計(jì)效果。在互通式交叉設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮存在的影響因素，確定合理的設(shè)計(jì)方案，滿足交通運(yùn)行的需求。以某互通式高架橋?yàn)槔ㄟ^對主線、匝道縱向和橫斷面設(shè)計(jì)、視距控制和加減速車道設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。結(jié)果表明，公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)要按照科學(xué)性、合理性與規(guī)范性的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，提高路段交通流量，實(shí)現(xiàn)便捷的路網(wǎng)聯(lián)通，為同類工程提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 公路路線;互通式;平面交叉;立交交叉

中圖分類號 U412.352.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0025-03

收稿日期：2022-03-23

作者簡介：毛俊蕾（1987—），女，本科，工程師，研究方向：公路路橋。

0 引言

公路路線交叉指方向不同的多條路線相交的地點(diǎn)，有平面交叉、立體交叉兩種。從公路路線交叉設(shè)計(jì)的發(fā)展階段來看，可將其劃分為4個階段，分別是簡單道路平面交叉、加寬道路交叉口行車道、設(shè)置環(huán)島和方向島以及立體交叉設(shè)計(jì)四個階段。每一階段的發(fā)展都增加了道路的設(shè)計(jì)復(fù)雜難度。隨著我國行車流量和密度加大，互通式立體交叉設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用。在互通式立體交叉結(jié)構(gòu)中，通過匝道連接上下道，實(shí)現(xiàn)車輛行駛過程中的空間分離，有效保障行車安全?；诘赜蚪煌▽π旭傑壽E的多向性、行駛速度多邊形以及交通網(wǎng)絡(luò)的多元化要求出發(fā)，互通式立體交叉設(shè)計(jì)方案要依據(jù)交通的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足交通流量擴(kuò)容。

1 公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)原則

互通式交叉設(shè)計(jì)的位置與規(guī)模要根據(jù)交通流量、自然條件、地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)合理性等進(jìn)行總體規(guī)劃[1]。其基本原則為：

（1）符合城市發(fā)展規(guī)劃，滿足交通便捷的需求。

（2）堅(jiān)持以人為本的原則，為安全與舒適行駛創(chuàng)造條件。

（3）選型要考慮相交公路的地形、地貌、用地條件、減少拆遷、交通量以及等級等多方面因素。

（4）各互通路段設(shè)施保持一個水平，促使附近路段和互通交叉處交通流暢。

（5）匝道具有明確的方向識別性，避免發(fā)生駕駛?cè)顺鲥e等問題。

2 公路路線互通式平面交叉設(shè)計(jì)要求及原則

平面交叉，又稱交叉口，指道路在同一個平面上的相交地點(diǎn)。公路路線平面交叉設(shè)計(jì)要滿足以下的基本要求：

（1）相交平面道路上的車輛交通流暢，并且行人行走安全，交叉口符合各條道路的通行能力要求。

（2）滿足行車穩(wěn)定的前提下，合理設(shè)計(jì)車行道寬度、緣石轉(zhuǎn)彎半徑、綠帶、交通島、雨水口、排水管道等組成部分的幾何尺寸。

互通式平面交叉設(shè)計(jì)，要做好以下方面：

（1）交叉口設(shè)計(jì)時，做好不同流向的車流、人流的組織工作，布置轉(zhuǎn)彎車道、交通島、交通標(biāo)志與標(biāo)線等。

（2）平面交叉口的形式設(shè)計(jì)采用T字形交叉或者正交十字形交叉;X字形交叉口可以適當(dāng)改線，改為十字形交叉口;斜交交叉口可以部分改進(jìn)和優(yōu)化，改為雙T字形錯位交叉口;Y字形交叉口可以擴(kuò)大交角，改為T字形交叉口，盡可能改為正交，避免近距離的錯位交叉，保證線形盡量順直?；魏投鄺l道路的平面交叉，盡量簡化交通流，設(shè)置中心島，改為正交交叉口。

（3）相交道路的等級、橫坡和縱坡都影響交叉口的設(shè)計(jì)。盡量在不干擾主路的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)，等級相同的相交道路，縱坡不同時，應(yīng)該保持縱坡不變，改變橫坡。等級不同的相交道路，主路的縱坡與橫坡都保持不變，次路的縱坡和橫坡隨著主路的橫坡與縱坡而變。

（4）交叉口排水設(shè)置要保證交叉口不能有積水，并且地面的水不能流過人行橫道。

（5）交叉口視線范圍內(nèi)不能有障礙物，如有障礙物影響視線應(yīng)及時清除，條件允許情況下，設(shè)置限速標(biāo)志[2]。

3 公路路線互通式立體交叉設(shè)計(jì)要求及原則

立體交叉是指在不同水平面上相互交叉的兩條或多條路線連接方式，主要是用跨線橋或者隧道等方式將道路與道路、道路與鐵路相連接。由于立體交叉相互不干擾、行車速度快和通行能力大的優(yōu)勢，適用于交通量大的主路交叉路口。

（1）立體交叉先評價場地的穩(wěn)定性，要經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益核算，具有占地面積大、工程造價高、施工復(fù)雜等要求。

（2）立體交叉設(shè)計(jì)基于道路通暢的原則下進(jìn)行，當(dāng)?shù)缆吠ㄟ^交叉口時，縱坡不變。

（3）交叉口立面設(shè)計(jì)要科學(xué)合理地設(shè)置雨水口、排水管道。

（4）主線與被交路交叉，由于既有建筑物或者地形起伏的影響，無法實(shí)現(xiàn)交叉位置的交叉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合具體位置調(diào)整。主線就近與幾條道路交叉，通過分析交通量變化及道路方向設(shè)計(jì)，在降低施工難度的同時提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）受到交通源、城鎮(zhèn)布局及交通方向的限制時，可劃分為不同位置的非互通式的立體交叉結(jié)構(gòu)。

（6）交叉區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，由于縱面指標(biāo)會影響安全性，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容是行車安全，根據(jù)駕駛?cè)藛T的行車視距、方向性，全面考慮匝道不同結(jié)構(gòu)。條件允許時，一條公路出口形式統(tǒng)一，提供直接的出口。

（7）對立體交叉口的交通信號標(biāo)志、人行橫道線、照明等交通設(shè)施合理設(shè)計(jì)?；ネⅢw交叉由主體和附屬設(shè)施組成，主體包括跨越設(shè)施、主線、匝道，提供車輛直行和轉(zhuǎn)向行駛線路。附屬設(shè)施包括出口、入口、輔助車道、立交三角區(qū)等部分。立體交叉設(shè)計(jì)時，主體和附屬設(shè)施都要充分考慮其合理性和實(shí)用性?？缭皆O(shè)施是空間分離的主體構(gòu)造物，實(shí)現(xiàn)交通立交流線。當(dāng)空間分離時，兩條相交主線有上線和下線之分。匝道是為轉(zhuǎn)彎車輛轉(zhuǎn)向的連接道。出口與入口是主線與匝道的結(jié)合部位，輔助車道一般設(shè)置在交叉口分合流處，立交三角區(qū)是匝道與主線間的空地[3]。

4 公路路線互通式立交設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

4.1 工程概況

該工程項(xiàng)目為某城郊沿線的高架橋，主線為雙向六車道，高程為4.2～48.5 m，地勢平坦。沿線與各城市道路交叉，并多處設(shè)置紅綠燈，道路交通極其不順暢，道路兩側(cè)街道化嚴(yán)重，工廠、居民房密集分布道路兩側(cè)，還有農(nóng)田、低丘山地等，為緩解交通壓力，擬建互通式立體交叉。

4.2 主線

主線是擬建道路交叉的主體部分，同時也是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的核心部分。由于該位置行車流量復(fù)雜，匝道與跨線構(gòu)造物對主線影響較大，為了保證該路線的行車能力和安全性，平、縱線路指標(biāo)都要高于其他路段，并且視野范圍要寬闊，滿足安全性要求。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查用地條件、地形地質(zhì)和立交的重要程度等影響因素，最終確定立交平面線型[4]。

在主線設(shè)計(jì)滿足車輛行駛的條件下，匝道越短，工程量越小。在考慮地形、地質(zhì)條件、工程量等的基礎(chǔ)上，對比內(nèi)環(huán)匝道和外環(huán)匝道的車流量，確定采用單喇叭形式，并設(shè)計(jì)交叉角和交叉點(diǎn)，有效利用區(qū)外主線剩余方量，做好設(shè)計(jì)段內(nèi)土石方的控制。該互通立體交叉主線車速設(shè)計(jì)為80 km/h，縱坡一般和最大值為3%和4%，主要主線技術(shù)指標(biāo)見表1。

由上表得知，除了考慮自然因素之外，還應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對互通式交叉主線的影響，明確項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)。在項(xiàng)目主線設(shè)計(jì)時，平曲線、凹形豎曲線和凸形豎曲線設(shè)計(jì)都要考慮一般最小半徑值和極限最小半徑值。

4.3 匝道設(shè)計(jì)

4.3.1 匝道豎向設(shè)計(jì)

匝道豎向設(shè)計(jì)過程中，由于受到受橋梁主線凈空、路基頂面高程、涵洞埋深、路基排水等多方面因素影響，豎向曲線設(shè)計(jì)長度控制在40 m以上，半徑設(shè)計(jì)在700 m以上，縱坡最大值在5%以內(nèi)。

由于駛出主線車輛速度較快，將短直線坡段和同向豎曲線合并協(xié)同設(shè)計(jì)，匝道分流點(diǎn)長度45 m以上，豎向曲線設(shè)計(jì)1 000 m以上。由于駛?cè)胫骶€合流點(diǎn)處的曲率半徑大，行車視野必須開闊，綜合分析考慮匝道豎向設(shè)計(jì)和平面線型，保證平縱線型的有效配合。當(dāng)匝道與主線的豎曲線段結(jié)合，應(yīng)考慮到匝道坡度變化帶來的影響，通過匝道縱坡計(jì)算選擇合適的分流點(diǎn)前短距離路段?；ネㄊ搅⒔辉训涝O(shè)計(jì)并不是通過一次計(jì)算完成，要考慮車速、結(jié)合點(diǎn)位置、視野范圍等多方面影響因素，不斷優(yōu)化調(diào)整，確定最佳方案[5]。

4.3.2 匝道橫斷面設(shè)計(jì)

該立體交叉匝道橫斷面設(shè)計(jì)全線均按二級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，增設(shè)過渡段于匝道與主線橫斷面連接段，合流處設(shè)計(jì)帶有漸變起始點(diǎn)。路基包括寬度3.5 m的行車道、寬1.0 m的路緣帶和寬0.75 m的土路肩。當(dāng)匝道和主線平曲線的方向相同時，橫坡設(shè)置在變速車道合流前，在合流點(diǎn)后確定超高，按照1/150的漸變率標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)匝道和主線平曲線的方向?yàn)榉聪驎r，在漸變段末端前，設(shè)置與主線相同的橫坡，在分流點(diǎn)區(qū)間段設(shè)置橫坡，按照2%的傾斜度、超高按1/150的漸變率設(shè)計(jì)。

4.4 視距控制

4.4.1 匝道和主線的視距

案例行車流量復(fù)雜，互通式立體交叉設(shè)計(jì)時要考慮視距問題。條件沒有限制的話，在互通式立體交叉范圍內(nèi)，應(yīng)選擇主線豎曲線的最小半徑，識別視距按照相關(guān)規(guī)范要求充分考慮在匝道和主線分流前。條件受限的話，匝道和主線分流鼻端前的識別視距最少要大于停車視距的1.25倍。另外，要對圓曲線半徑較小彎道處的停車視距進(jìn)行安全檢測。

4.4.2 平面交叉的視距

三角形的停車視距區(qū)域不得設(shè)置任何影響行車視線的障礙物，由于條件限制影響無法形成三角形的停車視距區(qū)域時，應(yīng)檢測視距及安全性，利用主線安全交叉停車視距和邊車道中心線7.0 m所組成的通視三角區(qū)域。

4.5 加減速車道設(shè)計(jì)

該互通式立交共有四條匝道A、B、C、D，每個匝道都單向設(shè)計(jì)，路基寬度9 m。A和B為減速車道，C和D為加速車道，與主線采用平行式和直連式連接。在互通式立交設(shè)計(jì)時，單車道減速車道的連接方式采用平行式，單車道的加速車道采用直連式連接;雙車道加減速車道的連接方式均采用直連式連接[6]。

4.5.1 變速車道橫坡與主線相同

以案例中的C匝道為例，按照直連式加速車道設(shè)計(jì)。通過計(jì)算匝道橫縱坡臨界值、匝道坡度，然后根據(jù)計(jì)算得出的數(shù)據(jù)，繪制匝道臨界橫縱坡與主線示意圖，如圖1。

利用互通式立交實(shí)際數(shù)據(jù)，通過計(jì)算公式（1）和公式（2）得出分流鼻端處匝道橫縱坡度，并用橫縱坡度作為初始坡度值，得出分流樁號下的坡度，保證橫縱坡和主線的過渡連接。

分流鼻端處匝道橫坡為：

其中：α為主線橫坡與匝道橫坡的切線夾角。

分流鼻端處匝道縱坡為：

其中：α為主線縱坡與匝道起點(diǎn)縱坡的切線夾角。

4.5.2 變速車道橫坡與主線不同

案例A匝道曲線半徑為1 200 m，在主線曲線以外，按照設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)超高按3%設(shè)計(jì)，曲線外側(cè)變速車道漸變段路線橫坡設(shè)計(jì)與主線相同，鼻端處匝道橫坡不允許向內(nèi)傾斜，利用三角區(qū)域路拱完成反向過渡設(shè)計(jì)。由于A匝道起點(diǎn)處于減速車道漸變段，與其鼻端橫坡相比，A匝道該處橫坡設(shè)置有所不同，起點(diǎn)橫坡坡度和該處主線橫坡坡度都設(shè)計(jì)為3%。分流鼻端橫坡向外傾斜，坡度設(shè)計(jì)為?2%，鼻端處匝道橫坡和A匝道橫坡采用線性過渡方式連接，超高漸變率控制范圍取匝道超高漸變率最小值和最大值之間[7]。

5 結(jié)論

公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)與城市交通系統(tǒng)正常運(yùn)行密不可分，起到至關(guān)重要的作用?？茖W(xué)合理的交叉設(shè)計(jì)可以改善交叉口通行能力。通過結(jié)合工程案例實(shí)踐，在互通式立交設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)做好主線設(shè)計(jì)、匝道設(shè)計(jì)、匝道和主線視距控制、平面交叉的視距控制和加減速車道設(shè)計(jì)等，并充分結(jié)合地形地質(zhì)條件確定設(shè)計(jì)方案，在不影響其他交通路線的前提下，滿足安全性、功能性要求。

參考文獻(xiàn)

[1]宋杰. 試析公路路線互通式的交叉設(shè)計(jì)問題[J]. 四川水泥， 2021（10）： 295-296.

[2]張圣， 廖勇剛. 新增互通式立交出入口與既有服務(wù)區(qū)合并設(shè)置研究[J]. 城市道橋與防洪， 2021（8）： 75-77+90+14.

[3]羅元倉. 公路設(shè)計(jì)中互通式立體交叉設(shè)計(jì)探究[J]. 交通世界， 2019（18）： 6-7.

[4]鄭志杰. 探析一級公路路線的設(shè)計(jì)走向及其原則[J]. 黑龍江交通科技， 2019（4）： 73-74.

[5]黎舒萍， 劉偉然. 公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)[J]. 交通世界， 2018（8）： 14-15.

[6]高鵬， 劉勝斌， 張建. 公路路線互通式交叉設(shè)計(jì)問題的探討[J]. 科技與創(chuàng)新， 2017（8）： 43.

[7]張恩華. 菱形互通式立體交叉設(shè)計(jì)實(shí)例[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化， 2014（11）： 111-113.