山區(qū)高速公路改擴建工程中互通式立交設(shè)計研究

李旭強

（創(chuàng)輝達設(shè)計股份有限公司，長沙 410000）

1 山區(qū)高速公路互通式立交特點

互通式立交指公路橋梁之間的一種交叉結(jié)構(gòu)，交叉線路之間通過匝道連接，根據(jù)交叉口交通流軌道線的不同交叉方式和幾何形狀，分為3 種類型：部分交換、完全交換和環(huán)形交換。山區(qū)高速互通式立交主要有以下特點：

1）地形復(fù)雜，交換分類的位置條件通常受到嚴(yán)格限制；

2）交換的幾何形狀復(fù)雜，布線靈活，一般沒有統(tǒng)一的模式類型；

3）坡度線較高，通常需要限值或略高于限值用于控制；

4）正線調(diào)整空間小，水平、垂直指標(biāo)偏低，特別是正線垂直指標(biāo)往往偏低，造成設(shè)計困難[1]。

2 山區(qū)高速公路互通式立交設(shè)計原則

鑒于山區(qū)高速公路的復(fù)雜性和特殊性，在設(shè)計時應(yīng)考慮不同的因素，并遵循以下基本原則：

1）結(jié)合區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀、遠期規(guī)劃和沿線交通流，分析沿線的地質(zhì)和地形特征。

2）根據(jù)預(yù)測交通量和交叉道路的等級，合理確定匝道的形式、設(shè)計速度和寬度。

3）山區(qū)地形起伏大，環(huán)保要求高，在互通式立交設(shè)計的過程中，根據(jù)實際地理環(huán)境防止高填深挖，減少對環(huán)境的破壞。

4）山區(qū)互通式立交的設(shè)計不僅要滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，還要注重安全性、施工可行性、運營維護等方面的要求。

5）在滿足相關(guān)交通需求的前提下，通過多方案比選，選擇安全系數(shù)高、環(huán)境破壞小、工程造價低、容易實施的方案[2，3]。

3 互通式立交設(shè)計應(yīng)考慮的因素

3.1 互通式立交設(shè)計選型

互通式立交的類型選擇是一項非常重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到山區(qū)高速公路改擴建的總體布局、線形、功能、交通管理以及運營，同時也受道路安全法規(guī)、環(huán)境和其他因素的影響[4]。如果類型選擇不恰當(dāng)，會引發(fā)安全風(fēng)險，對高速公路以后的運營產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)綜合考慮功能定位、交通量、地理環(huán)境等因素，結(jié)合當(dāng)前道路的實際情況，注意選型的科學(xué)性、可靠性和安全性，并進行詳細分析論證。

確定互通立交的位置，需要根據(jù)山區(qū)高速公路改擴建可行性研究中道路交通的經(jīng)濟需求、道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和交叉道路的等級而定。在設(shè)計階段，應(yīng)根據(jù)道路網(wǎng)規(guī)劃、性質(zhì)、設(shè)計和要求及互通式立交的位置、功能和互連程度，詳細研究車流方向、預(yù)測交通量和交通組成。位置必須確保互通式立交的類型（功能）滿足該地區(qū)交通量增長的需求，批準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)必須滿足遠期發(fā)展的需要[5]。鑒于山區(qū)地形和互通式立交位置的不利影響，類型選擇應(yīng)考慮路網(wǎng)規(guī)劃和預(yù)測的交通量，并且選擇的類型應(yīng)可預(yù)測和改進，這對山區(qū)高速公路尤為重要。

3.2 地理環(huán)境

山區(qū)高速公路改擴建工程規(guī)模較大，特別是在復(fù)雜山區(qū)，為適應(yīng)地理位置和環(huán)境，需充分考慮控制因素，做好實際研究工作：根據(jù)地理位置、功能定位、交叉道路等級、遠期規(guī)劃、技術(shù)指標(biāo)要求等設(shè)計各種可行方案，根據(jù)實際情況，從環(huán)保、成本、施工技術(shù)等方面科學(xué)選擇可行性方案[6]。

3.3 工程結(jié)構(gòu)

設(shè)計山區(qū)高速公路改擴建工程的互通式立交結(jié)構(gòu)時，要在對現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)進行改造和利用的基礎(chǔ)上，重新考慮其工程結(jié)構(gòu)，為有效保證行車安全性，對于不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的部位，需要對其進行改善，并以適當(dāng)?shù)姆绞綄χ笜?biāo)較低的部位進行改進，確保其合理性且符合標(biāo)準(zhǔn)[7]。

3.4 人性化

進行互通立交設(shè)計時，必須充分注重互通立交與自然景觀的協(xié)調(diào)，以達到生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化與生態(tài)建設(shè)的目的。除了對周圍自然環(huán)境的整體協(xié)調(diào)外，還要注重人性化設(shè)計；考慮到地質(zhì)災(zāi)害的后果、地形路線的選擇、天氣條件、植被退化等因素，應(yīng)盡量選擇環(huán)保型互通立交，使互通立交與自然環(huán)境的結(jié)合更有效、更經(jīng)濟，達到可靠山區(qū)高速公路的建設(shè)要求。

4 互通式立交設(shè)計指標(biāo)

根據(jù)山區(qū)高速公路改擴建工程交通量預(yù)測要求和互通式立交高速公路的分（合）流交通量預(yù)測要求，對互通式立交進行綜合整治改造，滿足交通分合流需求，在現(xiàn)有互通式立交的基礎(chǔ)上進行擴建，可減少新增用地，縮短建設(shè)周期。

5 山區(qū)高速公路改擴建工程中互通式立交應(yīng)用設(shè)計

5.1 平縱指標(biāo)

平縱指標(biāo)受設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的影響，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與山區(qū)高速公路改擴建數(shù)量和成本直接相關(guān)。因此，確保設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的一致性尤為重要，以便在此基礎(chǔ)上合理選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用先進的公路測量技術(shù)，保證測量精度，以控制山區(qū)高速公路改擴建的成本和質(zhì)量。具體設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)控制點的要求選擇匝道線形；選擇線形指標(biāo)時，必須注意線形指標(biāo)的均衡性和連續(xù)性；合理應(yīng)用橫向和縱向指標(biāo)，可有效避免山區(qū)高速公路改擴建規(guī)模與技術(shù)指標(biāo)之間的問題；選擇技術(shù)指標(biāo)時，還應(yīng)考慮自然條件和建筑物，以便技術(shù)指標(biāo)更好地與實際山區(qū)高速公路改擴建設(shè)計相一致。

5.2 匝道端部施工期交通組織

互通匝道是車輛分流與合流的區(qū)域，車輛需要在該區(qū)域減速或加速，如果沒有合理的交通設(shè)計，極易影響車輛進出的效率和安全，甚至導(dǎo)致交通事故。匝道端部交通組織（見圖2）。

圖2 匝道端部交通組織

5.3 匝道加寬與出入口設(shè)計及改建施工期交通組織

由于主線的拓寬改造，過渡線形的路基橫斷面寬度等線形指標(biāo)應(yīng)相應(yīng)提高，當(dāng)邊坡改造重建時，可利用舊邊坡或便道臨時完成交通流轉(zhuǎn)換，當(dāng)現(xiàn)場填方路基加寬和重建時，宜利用路肩修建臨時道路，但會壓縮交通空間，并對填方路基交通產(chǎn)生重大影響。匝道入口和出口的設(shè)計應(yīng)基于橫斷面和技術(shù)規(guī)范的要求，對重建互通立交的單一進出口應(yīng)采用單車道出入口設(shè)計，出口采用直接設(shè)計，入口采用平行設(shè)計。當(dāng)設(shè)計速度采用120 km/h 時，單車道匝道的加速車道長度大于230 m，過渡段長度90 m；單車道減速車道長度大于145 m，過渡段長度為100 m。而過渡到最終高度與寬度的設(shè)計應(yīng)在主線末端和斜坡處進行，以確保車輛行駛的連續(xù)性、舒適性以及過渡的流暢性。

5.4 相交道路位置選擇

山區(qū)高速公路互通式立交是指高速公路之間或高速公路與具有干線功能的等級公路之間的互通式立交，其主要功能是發(fā)揮交通樞紐的作用，因此，應(yīng)考慮交叉道路的性質(zhì)，包括交叉道路的等級和交通量狀況。

5.5 超高設(shè)置

山區(qū)高速公路的曲線半徑相對較小，緩和曲線較短，結(jié)構(gòu)物分布廣，受平面和縱面指標(biāo)的影響，運行速度差異大，超高設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

1）引入運行速度的概念，根據(jù)運行速度結(jié)論調(diào)整優(yōu)化相關(guān)平縱指標(biāo)；

2）檢查結(jié)構(gòu)物的最大超高采用值；

3）避免同一方向相鄰曲線的橫向力系數(shù)發(fā)生突變；

4）根據(jù)不同地區(qū)積雪的嚴(yán)重程度取值；

5）在半徑較小的位置，應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查最大側(cè)向力系數(shù)；

6）控制最大合成坡度。

5.6 交通標(biāo)志標(biāo)線

道路交通標(biāo)志標(biāo)線對車輛正常行駛和道路安全至關(guān)重要，在設(shè)計中，需要確保道路交通標(biāo)志標(biāo)線完整清晰，并根據(jù)互通立交和交叉口的實際情況合理設(shè)計入口和出口處的限速標(biāo)志。

5.7 防護工程設(shè)計

1）在防護工程的設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)實際自然條件進行綠化布置，盡可能充分利用自然植物和本土樹種，減少圬工工程的數(shù)量；

2）重視資源浪費、周邊環(huán)境協(xié)調(diào)和地質(zhì)災(zāi)害后果，合理設(shè)計防護排水工程；

3）每個區(qū)域的工程完工后，必須及時拆除該區(qū)域內(nèi)的所有臨時設(shè)施，恢復(fù)該區(qū)域內(nèi)安全標(biāo)志和其他設(shè)施。

5.8 交通組織

在施工過程中，由于山區(qū)高速公路改擴建屬于系統(tǒng)工程，對現(xiàn)有交通流量有重大影響，因此，應(yīng)根據(jù)交通組織和當(dāng)?shù)亟煌髁康膶嶋H需求制定交通組織圖，改擴建過程必須確保車輛上下行交通無障礙。

6 結(jié)語

山區(qū)高速公路改擴建工程中，互通式立交的設(shè)計是為滿足道路的使用功能，以環(huán)保、節(jié)約工程造價為控制目標(biāo)，在遵循國策及相關(guān)規(guī)范的情況下，靈活調(diào)整平面線和位置，保證高速公路車輛行駛速度，力求安全、環(huán)保、經(jīng)濟的辯證統(tǒng)一。山區(qū)高速公路改擴建工程的立交設(shè)計應(yīng)結(jié)合山區(qū)地形、地質(zhì)和自然環(huán)境的特點，控制工程造價，靈活調(diào)整位置，合理設(shè)計線形，提高公路路網(wǎng)的整體效益，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。