高速公路互通式立交設(shè)計(jì)分析

梁子偉

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 石家莊市 050000)

太行山高速公路作為唯一省網(wǎng)項(xiàng)目列入京津冀協(xié)同發(fā)展交通一體化國(guó)家專項(xiàng)規(guī)劃，自北向南貫穿太行山區(qū)全境，包括京蔚段、淶曲段、西阜段、平贊段、邢臺(tái)段和邯鄲段。

太行山高速公路是河北省太行山區(qū)的重要旅游通道，也是河北省的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度24.5m。筆者從對(duì)太行山高速公路互通立交設(shè)計(jì)的分析理解，并結(jié)合設(shè)計(jì)過程中有關(guān)專家審查、咨詢意見，在此對(duì)互通立交設(shè)計(jì)提出一些認(rèn)識(shí)，與大家探討、交流。

1 主線平縱面指標(biāo)

在互通立交范圍內(nèi), 由于流入和流出車輛的頻繁變化, 運(yùn)行情況十分復(fù)雜。筆者親歷節(jié)假日期間，某雙向八車道高速上由于車輛飽和，頻繁出現(xiàn)事故，事故發(fā)生點(diǎn)多數(shù)為互通立交的進(jìn)出口，由此推測(cè)其他高速情況更為不樂觀，因此互通立交進(jìn)出口一定距離范圍內(nèi)的安全設(shè)計(jì)尤為重要。

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](JTG D20—2017)、《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》[2](JTG/T D21—2014)中均規(guī)定了互通式立體交叉范圍主線的最小圓曲線半徑，主要是為了控制主線超高橫坡，圓曲線外側(cè)變速車道連接部需設(shè)置脊線，變速車道和主線為反坡，橫坡差一般不大于6%，當(dāng)大于該值時(shí)，車輛在主線與變速車道間變道存在安全風(fēng)險(xiǎn)，變速車道橫坡一般為向外2%，因此主線橫坡一般不大于4%。根據(jù)不同的主線設(shè)計(jì)速度，采用不同的最小圓曲線半徑，目的就是為了減小坡差。另外，互通識(shí)別視距控制范圍應(yīng)盡量避免設(shè)置S型曲線，此位置由于變速車道及漸變段的設(shè)置對(duì)主線加寬，使得路面排水更為困難，如果條件限制必須設(shè)置S型曲線，需加強(qiáng)排水設(shè)置。

互通式立體交叉范圍內(nèi)，主線平縱面線形指標(biāo)不滿足要求的情況一般出現(xiàn)在被交路上。如果被交路的平縱面指標(biāo)不滿足規(guī)范規(guī)定極限值，需進(jìn)行被交路改造、增強(qiáng)標(biāo)志標(biāo)線、局部限速等措施，如果被交路為已建高速公路，改造被交路多數(shù)情況下實(shí)現(xiàn)不了，因此目前較多采用標(biāo)志標(biāo)線和限速措施，如果有條件，也可將加減速車道分離點(diǎn)延長(zhǎng)，接到主線指標(biāo)較高的路段。雖然增加了匝道規(guī)模，但從安全性角度考慮還是值得的。

互通立交范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置較緩的縱坡, 縱坡過大, 減速車道下坡路段不利于減速，車輛進(jìn)入匝道車速過高，容易在匝道上失控；加速車道上坡路段不利于加速，爬坡能力較低的載重汽車容易出現(xiàn)低速駛?cè)胫骶€的情況,主線上的車流可能被匝道進(jìn)入的車輛干擾, 出現(xiàn)主線上車流一片“紅燈”, 成為交通事故的隱患。 因此, 規(guī)范對(duì)互通立交范圍主線最大縱坡給出規(guī)定，采用略小于一般路段的縱坡。值得注意的是當(dāng)主線設(shè)計(jì)速度不大于80km/h時(shí)，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](JTG D20—2017)附注標(biāo)明當(dāng)車輛以較大下坡進(jìn)入互通，且減速車道為下坡，匝道線形指標(biāo)較低時(shí)，主要公路的縱坡不得大于括號(hào)內(nèi)的值，筆者認(rèn)為有條件主線縱坡還是采用較緩的括號(hào)內(nèi)取值。因?yàn)橹骶€設(shè)計(jì)速度不大于80km/h的情況，多數(shù)為山區(qū)公路，山區(qū)公路為了減小對(duì)山體的開挖和破壞環(huán)境，一般匝道平縱指標(biāo)偏低，雙低組合對(duì)行車安全尤為不利。

2 匝道單雙車道的選用

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](JTG D20—2017)中規(guī)定對(duì)于單車道匝道能滿足交通量通行要求，但匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度后，應(yīng)考慮超車之需而設(shè)置成雙車道匝道。匝道的車道數(shù)根據(jù)匝道的設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)小時(shí)交通量確定，同時(shí)，在單車道匝道上，大型車由于行駛速度較慢，如無(wú)法超車，導(dǎo)致整個(gè)匝道通行能力下降。因此在樞紐互通式立交中，即使交通量不大，匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，也有必要增加一個(gè)車道用來(lái)超車。當(dāng)立交為喇叭形立交時(shí)，對(duì)向雙車道匝道以往一般設(shè)置成對(duì)向各一個(gè)車道，不考慮超車需求。

《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》[2](JTG/T D21—2014)在匝道橫斷面類型的選用和車道數(shù)選擇條件列表中，不僅列出了不同交通量所采用的不同斷面，而且給出了對(duì)應(yīng)的匝道設(shè)計(jì)速度。按細(xì)則要求互通立交匝道設(shè)計(jì)車速為40km/h，匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度，需要設(shè)置為雙車道。

對(duì)于喇叭形立交來(lái)說，對(duì)向匝道是否有必要設(shè)置一個(gè)超車道，從筆者近幾年參與的項(xiàng)目來(lái)看，不同的設(shè)計(jì)人員、不同的設(shè)計(jì)單位(有些是規(guī)模較大、較權(quán)威的設(shè)計(jì)單位)對(duì)此給出了不同的理解，單車道雙車道均有。筆者認(rèn)為，喇叭形立交對(duì)向車道是否采用雙車道，首先應(yīng)考慮安全因素，以圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)為例，從線形上考慮，對(duì)向匝道入高速方向A→B一般為一段高指標(biāo)線形接環(huán)形匝道，如匝道上跨主線，線形對(duì)安全更為不利；出高速方向C→A一般為S形曲線接環(huán)形匝道，進(jìn)出高速的線形指標(biāo)都很低，如在此超車，存在安全隱患。另外，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](JTG D20—2017)明確規(guī)定，環(huán)形匝道采用單車道匝道，因此筆者不建議喇叭形立交對(duì)向車道設(shè)置為雙車道。

圖1 互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)

3 匝道的設(shè)計(jì)速度

《互通式立體交叉設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用》[3]指出，匝道的設(shè)計(jì)速度是指車輛能安全通過匝道平面線形中最緊迫路段的最大運(yùn)行速度。實(shí)際上車輛運(yùn)行速度是變化的，匝道平面線形各點(diǎn)處的曲率變化應(yīng)該與汽車行駛速度變化情況相適應(yīng)。

仍以圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)為例，喇叭式互通立交右轉(zhuǎn)匝道的平面布置，D匝道、E匝道與A匝道的匯合(分岔)點(diǎn)2、3應(yīng)盡可能貼近A匝道，匝道平行主線的路段1、4應(yīng)盡可能采用較高的指標(biāo)，使匝道平縱面指標(biāo)與車速、行駛特點(diǎn)相適應(yīng)，并合理減少占地。圖中4位置匝道線形采用直線，與主線圓曲線接近相切的角度駛?cè)胫骶€，利于車輛加速，是較好的設(shè)計(jì)方案。

另外，車輛在匝道上行駛，從主線到分流鼻，從分流鼻到匝道基本路段，速度依次為80km/h→55km/h→40km/h，如果主線設(shè)計(jì)速度為120km/h,分流鼻車速最小為65km/h，因此，匝道平面線形指標(biāo)僅滿足基本路段規(guī)范要求的指標(biāo)是不夠的，還需要在出口分流鼻和匝道基本控制曲線之間設(shè)置運(yùn)行速度過渡段來(lái)保證行車安全，總而言之，既要滿足規(guī)范要求，又要符合實(shí)際情況。

4 匝道的平縱面設(shè)計(jì)

匝道的平縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮地形和車輛組成情況，也要適應(yīng)匝道上速度的變化要求，確保車輛運(yùn)行連續(xù)、安全。喇叭形互通立交的單向匝道一般來(lái)說較短，平曲線插入直線難滿足直線最小長(zhǎng)度要求，因此平面線形以曲線為主，各單元長(zhǎng)度最小值要滿足3s行程，緩和曲線參數(shù)的取值首先要考慮超高漸變所需過渡段長(zhǎng)度要求，還要適應(yīng)變化的車速，在圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)中，2、3位置緩和曲線參數(shù)取值滿足超高過渡即可，1、4位置的參數(shù)取值就不宜太小，應(yīng)與行駛速度匹配。

縱斷面盡量采用較緩的縱坡，減少變坡，困難路段最小坡長(zhǎng)應(yīng)滿足9s匝道設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度，如圖2互通立交設(shè)計(jì)示意圖(二)中所示，匝道拉坡有效長(zhǎng)度260m左右，設(shè)置3個(gè)變坡點(diǎn)，最小坡長(zhǎng)74m，雖然降低了填土高度，減小了工程量，但坡長(zhǎng)短，頻繁變坡使車輛行駛舒適性差，權(quán)衡利弊取消中間的變坡點(diǎn)才是合理的設(shè)計(jì)。積雪冰凍地區(qū)避免采用最大縱坡值，最小縱坡要考慮路面合成坡度不小于0.5%，互通區(qū)內(nèi)被交路有混合交通行駛路段跨線橋縱坡不超過3.0%為宜。出入口位置的豎曲線長(zhǎng)度及半徑取值，應(yīng)與出入口對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度相適應(yīng)。

圖2 互通立交設(shè)計(jì)示意圖(二)

5 結(jié)語(yǔ)

近幾年河北省高速發(fā)展迅速，交通量與日俱增，路網(wǎng)不斷加密，立交設(shè)計(jì)日新月異，早期建成的互通立交通行能力不足等問題日趨嚴(yán)重，給立交設(shè)計(jì)者帶來(lái)了挑戰(zhàn)；另一方面，互通立體交叉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)計(jì)理論的不斷成熟，也給立交設(shè)計(jì)迎來(lái)了發(fā)展的機(jī)遇。因此，通過對(duì)太行山高速立交的成功設(shè)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高，使今后立交設(shè)計(jì)推向新的高度。