高等級(jí)公路中互通式立體交叉設(shè)計(jì)

朱若溪 孫 科

（中公誠科（吉林）工程咨詢有限公司，吉林長春 130117）

高速公路工程是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要一環(huán)，互通式立體交叉是高速公路之間、高速公路與其他公路交叉時(shí)采用的主要交叉方式之一，是高速公路的重要組成部分。正確把握互通式立交設(shè)計(jì)要素，合理選定互通式立交位置，正確選擇立交形式，準(zhǔn)確應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，能夠確?；ネㄊ搅⒔痪哂型晟频慕煌üδ芎洼^高的服務(wù)水平，降低工程造價(jià)，減少占用土地和拆遷建筑物，提升公路景觀效果。文章根據(jù)互通式立體交叉的設(shè)計(jì)原則和要點(diǎn)，提出廣東某高速的立體交叉設(shè)計(jì)方案，確定最優(yōu)方案，為相同類型的道路工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 互通式立體交叉設(shè)計(jì)原則

1.1 經(jīng)濟(jì)美觀

為了節(jié)省互通立交的建造和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，應(yīng)整合具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，確保造價(jià)合理。互通式立交改造應(yīng)盡量維持基本設(shè)計(jì)要素，結(jié)合自然環(huán)境，將安全和交通性能因素作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，有效減少改動(dòng)和設(shè)計(jì)處理，從而滿足觀賞性，實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1.2 安全應(yīng)用性能

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，安全性是非常關(guān)鍵的因素。設(shè)計(jì)交叉線形時(shí)，應(yīng)確保其能夠滿足力學(xué)原理和車輛穩(wěn)定性要求，從而保證設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的規(guī)范效果，最大限度提高設(shè)計(jì)安全性，避免交通事故發(fā)生。

1.3 運(yùn)行的暢通性

設(shè)計(jì)互通立交時(shí)，應(yīng)合理選擇服務(wù)水平等級(jí)，保持車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性、科學(xué)性和規(guī)范性，有機(jī)結(jié)合不同線形設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，維持整體設(shè)計(jì)效果。

1.4 減少線形的復(fù)雜程度

立交結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了確保行車的流暢性，應(yīng)匹配合理可控的匝道設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合自然條件、交通運(yùn)行的常態(tài)信息，選取更合理可控的線形設(shè)計(jì)模式，從根本上優(yōu)化設(shè)計(jì)體系的規(guī)范效果，減少車輛繞行過程中的距離感。良好的線形處理能夠引導(dǎo)駕駛員正確辨別線路方向，最大限度地減少錯(cuò)誤駕駛造成的不便。

1.5 貼合城市發(fā)展規(guī)劃的整體內(nèi)容

互通立交設(shè)計(jì)應(yīng)貼合城市發(fā)展規(guī)劃，確保相關(guān)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在滿足出行要求的基礎(chǔ)上，更好地為交通運(yùn)輸行業(yè)優(yōu)化提供保障。隨著交通量不斷增大，應(yīng)做好路線設(shè)計(jì)規(guī)劃，保證設(shè)計(jì)成果滿足城市發(fā)展布局的基本要求。

2 互通式立體交叉設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 互通立交在項(xiàng)目中的功能定位

設(shè)計(jì)互通立交方案前，應(yīng)明確互通立交在項(xiàng)目中的功能及定位，如高速公路間交通流轉(zhuǎn)換、路線途經(jīng)的城市出入口、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等有接入高速的需求等。從功能上區(qū)分，互通立交可以被分為樞紐互通立體交叉、一般互通立體交叉及復(fù)合式互通式立體交叉。結(jié)合出入交通量的預(yù)測(cè)結(jié)果，可以初步擬定互通立交形式方案。需求為高速公路間的交通轉(zhuǎn)換時(shí)，一般根據(jù)交叉形式選擇樞紐互通立交；為了連接高速公路與一般道路時(shí)，通常采用一般互通立交；樞紐互通立交及一般互通立交建設(shè)場(chǎng)址很近時(shí)，互通立交應(yīng)按照復(fù)合式互通立交方案設(shè)計(jì)。

2.2 互通立交位置的選擇

結(jié)合高速公路及相交道路的平縱面指標(biāo)，初步篩選互通立交位置。互通立交的位置選擇與建設(shè)場(chǎng)地的地形條件、地質(zhì)變化相關(guān)，互通區(qū)應(yīng)盡量避開高填深挖、地質(zhì)不良路段，注意被交叉道路的銜接情況，互通立交的建設(shè)在避開規(guī)劃區(qū)的前提下，給予未來交通便利。設(shè)計(jì)中，互通立交的位置選擇可能影響路線走向，互通區(qū)主線的平縱面指標(biāo)要滿足規(guī)范的規(guī)定，有條件的情況下適當(dāng)提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 互通立交形式的確定

互通式立體交叉示例如圖1所示。

圖1 互通式立體交叉示例

互通立交按形狀可以被分為喇叭形、苜蓿葉形、菱形、環(huán)形、渦輪形、T形、Y形和葉形等。兩條高速公路交叉時(shí)采用樞紐互通立交；為三岔交叉方式時(shí)，結(jié)合各轉(zhuǎn)彎交通量的預(yù)測(cè)結(jié)果，通常采用三岔T形互通立交、三岔Y形互通立交；為四岔交叉方式時(shí)，結(jié)合各轉(zhuǎn)彎交通量的預(yù)測(cè)結(jié)果，可以采用直連式互通立交、渦輪形互通立交、完全苜蓿葉形互通立交等。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，通常采用變形苜蓿葉形互通立交設(shè)計(jì)方案。高速公路與國省干線公路交叉且具有接入高速公路需求時(shí)，結(jié)合被交叉道路的等級(jí)及需求，三岔交叉時(shí)通常采用單喇叭形互通立交，主線段占地受限的情況下，采用梨形互通立交；四岔交叉時(shí)，如被交叉道路側(cè)采用平面交叉可滿足設(shè)計(jì)通行能力，一般采用單喇叭互通立交，被交叉道路側(cè)采用平面交叉不能夠滿足設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，采用雙喇叭互通立交或喇叭加T形設(shè)計(jì)方案。

2.4 互通立交細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

（1）總體方案設(shè)計(jì)?；ネ⒔徽w的形式、規(guī)模，匝道平面、縱面線位要素的選取，需要與周邊地形條件相適應(yīng)，互通區(qū)綠化美化設(shè)計(jì)與周邊景色融合，互通區(qū)橋梁跨越模式及橋型結(jié)構(gòu)、互通場(chǎng)區(qū)排水方案的確定，應(yīng)在滿足功能需求的前提下盡量減少土地的占用，需要進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。在互通立交的方案布設(shè)階段，需要綜合考慮各種因素。

（2）匝道設(shè)計(jì)。根據(jù)匝道的設(shè)計(jì)小時(shí)交通量、交通組成、設(shè)計(jì)速度、服務(wù)等級(jí)水平及超車需求等因素確定匝道的車道數(shù)及橫斷面。根據(jù)橫斷面，匝道可以被劃分為單向單車道匝道、無緊急停車帶的單向雙車道匝道、有緊急停車帶的單向雙車道匝道、對(duì)向分隔式雙車道匝道。匝道按照高速公路延續(xù)路段設(shè)計(jì)時(shí)，采用高速公路分離式斷面。匝道平縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)考慮全路段及相鄰路段的運(yùn)行速度變化規(guī)律，保持視覺連續(xù)、走向清晰；出入口路段，應(yīng)做好與主線及分、合流匝道間的運(yùn)行速度變化銜接。

匝道橫斷面的基本類型如圖2所示。

圖2 匝道橫斷面的基本類型（單位：cm）

（3）出入口設(shè)計(jì)。匝道的出入口設(shè)計(jì)能夠直接影響互通立交的行車連續(xù)性。根據(jù)匝道的設(shè)計(jì)速度及橫斷面不同，主要的出入口方式包括主線分岔、合流設(shè)計(jì)、單向雙車道匝道的出、入口設(shè)計(jì)、雙車道匝道單出入口設(shè)計(jì)、單車道匝道出入口設(shè)計(jì)及匝道之間的分、合流設(shè)計(jì)等模式。設(shè)計(jì)主線分岔合流及單向雙車道出入口時(shí)，應(yīng)考慮車道平衡，設(shè)置輔助車道保障車道的變化[1]。保證運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性及視距安全等因素，匝道的出入口與其他設(shè)施、跨線橋及隧道等相關(guān)構(gòu)造物應(yīng)保持一定的距離。出入口的線形設(shè)計(jì)應(yīng)具有連續(xù)性，保障主線與匝道控制曲線間的運(yùn)行速度過渡連續(xù)、平穩(wěn)。

（4）收費(fèi)設(shè)施?；ネ⒔恍柙O(shè)置匝道收費(fèi)站，應(yīng)在互通立交交通量相對(duì)集中且便于管理的匝道或連接線路段設(shè)置，綜合考慮設(shè)計(jì)路段的線形、地形、地質(zhì)、通視條件和運(yùn)行速度過渡條件等因素。收費(fèi)廣場(chǎng)中心與前方分流點(diǎn)及后方被交叉公路中心線應(yīng)保持一定的距離。收費(fèi)廣場(chǎng)處的線形應(yīng)采用較小的縱坡及較大的平曲線半徑，橫坡不應(yīng)大于2%。

（5）平交口設(shè)計(jì)。互通立交的匝道與被交叉公路的銜接一般采用平面交叉設(shè)計(jì)，綜合考慮互通立交的形式、被交叉公路的平縱面線形條件、交叉口的通視條件、用地情況等因素選擇位置。被交叉公路為三級(jí)公路和四級(jí)公路時(shí)，采用僅設(shè)分隔島或分隔島加部分導(dǎo)流島的渠化方式；被交叉公路為二級(jí)或一級(jí)公路時(shí)，采用分隔島加導(dǎo)流島的渠化方式。

3 案例分析

本文以廣東某高速公路為例，公路項(xiàng)目全線采取四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，行車速度為100 km/h，路基寬度為26.0 m，汽車荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)，為瀝青混凝土路面?；ネ⒔晃挥诒卷?xiàng)目起點(diǎn)，與既有高速銜接，并設(shè)置連接線連接臨近開發(fā)區(qū)。本項(xiàng)目起點(diǎn)設(shè)置混合式十字形樞紐互通和2.5 km的北連接線連接開發(fā)區(qū)。初步設(shè)計(jì)勘測(cè)階段，實(shí)測(cè)既有高速的平縱現(xiàn)狀并擬合，結(jié)合既有高速的平縱面指標(biāo)（縱面條件不滿足規(guī)范互通區(qū)主線指標(biāo)要求），根據(jù)互通立交處地形條件等因素?cái)M定兩個(gè)互通方案。

互通立交方案一（半直連T形+A形單喇叭），平面布置如圖3所示。

圖3 互通立交方案一平面布置

方案一位于既有高速K122+980處，此段既有高速高差較大，為減少互通區(qū)挖方數(shù)量和橋梁長度，滿足互通的使用功能，將工可推薦的十字樞紐互通拆分為T形樞紐互通，靠近規(guī)劃工業(yè)園區(qū)位置設(shè)置單喇叭互通，滿足開發(fā)區(qū)進(jìn)出本項(xiàng)目的需求。方案可以大幅減少互通區(qū)挖方數(shù)量及橋梁長度，縮減連接線的建設(shè)長度，避免既有跨越水庫大橋的加寬，在不降低互通使用功能的前提下降低工程造價(jià)[2]。

互通立交方案二（混合式十字形樞紐），平面布置如圖4所示。

圖4 互通立交方案二平面布置

互通立交方案二布設(shè)于既有高速K122+980處，設(shè)置十字樞紐交叉可以滿足各個(gè)方向的交通需求。方案設(shè)置北連接線連接開發(fā)區(qū)，整合高速公路的出入口數(shù)，集中為一處進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換。地形起伏高差較大，互通區(qū)挖方、橋梁數(shù)量眾多，既有跨越水庫大橋處于變速車道范圍，需對(duì)舊橋進(jìn)行加寬處理，增加施工難度及行車干擾，互通連接線建設(shè)里程較長（3.5 km），互通工程規(guī)模偏大，造價(jià)較高。

綜合比較，設(shè)計(jì)方案二規(guī)模較大，采用半直連T形+A形單喇叭組合的設(shè)計(jì)方案一可以滿足互通使用功能，降低工程造價(jià)，減少土地占用。因此，最終推薦設(shè)計(jì)方案一。

4 結(jié)語

互通式交叉設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)秉持以人為本的設(shè)計(jì)原則，有效融合自然因素和環(huán)境要求，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，打造安全的路線交叉設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和安全效益的和諧統(tǒng)一。