互通立交匝道設(shè)計要點分析

摘要 城市道路互通立交是現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，為推動城市交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)化協(xié)同化發(fā)展，還應以工匠精神貫徹到城市道路互通立交匝道設(shè)計中。文章先對實際工作中匝道設(shè)計的要點如平縱面線形、超高與加寬、連接部等多方面進行了經(jīng)驗的總結(jié)。再以船山東路內(nèi)環(huán)東路立交工程節(jié)點作為案例，結(jié)合實際情況對匝道設(shè)計進行詳細的分析及闡述，為匝道精細化設(shè)計提供參考建議，確保設(shè)計能夠滿足實際需求，提高交通流暢度和安全性。

關(guān)鍵詞 互通立交匝道設(shè)計；平縱面線形；超高加寬；連接部

中圖分類號 U412.35 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）12-0019-03

0 引言

匝道是互通立交中的基本單元及核心部分，承擔著車輛交通轉(zhuǎn)換任務。影響匝道設(shè)計的因素眾多，各項指標組合對安全行車有不同程度的影響。實際設(shè)計中，應結(jié)合規(guī)范及實際經(jīng)驗的總結(jié)，采用更合理的指標，對立交匝道進行精細化的設(shè)計。

1 匝道設(shè)計要點概述

1.1 匝道平縱面線形設(shè)計要點

匝道因為用地受限，線形指標一般不高，短距離內(nèi)直線、圓曲線、緩和曲線等元素切換頻繁；縱斷上需在較短距離消化立交兩層或多層的高差，導致縱坡一般都偏大。起終點接主線，與主線設(shè)計標準不一致，又決定了車速在不斷變換中。故保證行車安全性及舒適性是匝道設(shè)計的主要任務，采用合適的平縱指標及平縱組合是關(guān)鍵因素。

（1）平面：匝道一般長度較短，為了減少用地，往往用圓曲線及緩和曲線較多，直線段較少。在平面設(shè)計中需要注意的是，除了滿足規(guī)范最小平曲線半徑及緩和曲線最小長度要求外，各曲線單元的長度需滿足3 s行程的要求，且緩和曲線的長度需滿足超高加寬漸變的要求。

（2）縱斷面：縱斷面設(shè)計需考慮與平曲線相協(xié)調(diào)。匝道車速和主線連接區(qū)域車速較大時，豎曲線半徑可取較大值，以保證行車視距。匝道最大縱坡應適當預留漸變空間，最小縱坡應符合縱向排水需求。根據(jù)立交匝道設(shè)計速度，最短直坡長度設(shè)計應考慮車輛行駛情況，至少大于3 s行程，如直線過短，可適當加大豎曲線半徑，連接豎曲線。

（3）視距：視距是匝道安全性的重要指標。特別值得注意的是規(guī)范中的平曲線半徑極限值符合該高速公路互通式立交出口范圍識別視距的要求，但最小凸形豎曲線半徑極限值并不能滿足識別視距的要求[1]。在豎曲線半徑小于一般豎曲線半徑的情況，應根據(jù)最不利情況，根據(jù)事先高度及橫向凈寬，驗證識別視距后，計算得出合理凸形豎曲線半徑。

（4）線性指標檢驗：交通體系由駕駛者、車、道路、周邊環(huán)境等組成，其中道路線性指標對車輛運行速度起決定性作用。線性指標檢驗有運行速度、三維透視圖及三維動態(tài)模擬三種檢驗方法。在匝道的運行路線中，車輛從主線漸變段到匝道分流鼻處于減速狀態(tài)，匝道合流鼻到主線加速段處于加速狀態(tài)。相鄰路段的運行車速差過大是導致交通事故發(fā)生的主要原因。故一般采用較多的是計算運行速度的方案，主要指標為運行速度的協(xié)調(diào)性和連續(xù)性，即設(shè)計速度差值ΔV和車輛運行速度變化率C。

1.2 匝道超高與加寬設(shè)計要點

匝道圓曲線半徑小于規(guī)范中不設(shè)超高的最小半徑時，圓曲線路段應按規(guī)范設(shè)置超高，并設(shè)置超高過渡段。當匝道圓曲線路段的路面寬度不能滿足通行條件的要求時，應在圓曲線路段進行加寬，并設(shè)置加寬過渡段，以實現(xiàn)道路設(shè)計的連續(xù)性和行駛的安全舒適性。

（1）超高：超高主要是為了適應小半徑情況下的離心力，需考慮最惡劣條件下車輛不發(fā)生傾覆。匝道超高值i的可以根據(jù)設(shè)計速度v（km/h）、圓曲線半徑R（m）

和橫向力系數(shù)f按下式求得：i=" " " " " -f。立交匝道的舒適

的橫向力系數(shù)f取值范圍：公路標準為0.12～0.17，對應80 km/h～30 km/h；市政標準為0.14～0.16，對應80 km/h～30 km/h，環(huán)形可采用0.18。

（2）加寬：匝道圓曲線≤250 m時，需進行加寬設(shè)計，加寬值根據(jù)匝道類型、路面標準寬度、通行條件所需寬度和圓曲線半徑等確定。加寬有線性加寬、三次拋物線加寬、四次拋物線加寬三種方式。加寬一般設(shè)置在圓曲線內(nèi)側(cè)，當有困難時可以雙側(cè)同時加寬。

（3）緩和曲線：緩和曲線通過曲率變化來保證平面線形及車輛行駛軌跡的順暢，曲率變化也可以適應離心加速度的變化，減少車輛產(chǎn)生側(cè)向沖擊，即發(fā)揮超高和加寬的過渡功能。超高的主要控制因素為超高漸變率，一般在1/300～1/330左右，環(huán)形匝道和有反向超高匝道等受限困難的情況下，也不應大于1/200。加寬過渡段的漸變率不大于1/25，且不能小于10 m。緩和曲線的長度，需同時滿足超高漸變段的長度及加寬漸變段的長度要求。

1.3 匝道連接部設(shè)計要點

互通式立體交叉的連接部應滿足交通分、合流和交織運行的需要，并應滿足設(shè)計的一致性、車道連續(xù)和車道平衡等要求。連接部設(shè)計應綜合考慮連接道路性質(zhì)，交通流線連接方式，車道分布及分、合流交通量等。

（1）車道平衡：車道平衡是為了滿足駕駛?cè)说钠谕?，使連接部的分合流運行順暢，通行能力與交通流相匹配。分合流的平衡關(guān)系簡單來說就是分合流前后車道數(shù)增減不超過1條，保持車道數(shù)的連續(xù)。即分流前車道數(shù)=分流車道數(shù)總和-1；合流后車道數(shù)=合流前車道數(shù)總和-1。

（2）變速車道：變速車道分為加速和減速車道。變速車道為單車道時，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式；變速車道為雙車道時，減速車道和加速車道均應采用直接式[2]。減速車道長度與匝道平均車輛速度、汽車發(fā)動機減速后的速度、發(fā)動機減速度有關(guān)；加速車道的長度則與匝道車輛的匯入速度、匝道平均車輛速度、車輛加速度有關(guān)[3]?；ネ⒔辉训赖臏p速車道長度和加速車道長度根據(jù)規(guī)范查表選取，當變速車道位于縱坡大于2%的路段，當減速車道縱坡小于2%但緊接主線縱坡大于4%的下坡路段時，當雙車道匝道采用單車道加速車道時還應進行修正，增加變速車道長度。需要注意的是如果交通流中，大型車占比較大，考慮大型車加速車道長度受坡度的影響較大，也需增加變速車道的長度。在坡度-2%≤i≤2%時，大型車在匝道設(shè)計速度=40～50 km/h時需要的加速車道長度是規(guī)范取值中規(guī)定的長度的1.2～1.8倍[4]。

（3）漸變段：指變速車道，以及匝道分、合流處的漸變段?？刂谱兯佘嚨缼缀卧O(shè)計的控制點之一為一個車道寬度的位置點，即從變速車道在漸變過程中達到一個車道寬度的位置，也是分流點或合流點的幾何特征點。漸變段的長度從主線標準段開始計算到一個車道標準寬度位置結(jié)束。設(shè)計規(guī)范中互通立交漸變段唯一指標是漸變率，漸變段可設(shè)計為直線過渡線形，確保漸變折點清晰。分流點偏寬路段。若主線硬路肩小于3 m，還應考慮誤行車輛通返回空間，漸變段可設(shè)計為“二次拋物線過渡段”。

（4）縱斷接坡：計算匝道起、終點縱坡時，常用的有3種方法。方法一是用分流、合流點對應的主線樁號切線縱坡；方法二是在距分流、合流點間距L=10 m處測量設(shè)計高差，計算匝道縱坡值；方法三是在距分流、合流點間距L=5 m處測量設(shè)計高差，計算匝道縱坡值。經(jīng)比對分析經(jīng)驗總結(jié)，分流點的切線坡不適合施工圖設(shè)計，但可用于初步設(shè)計。在施工圖階段，推薦采用方法二和方法三。對于縱斷接坡在直線坡路段，采用方法三，L取8～10 m，多次計算取平均值，能較好接順主線縱坡；對于縱坡接坡在豎曲線坡路段，采用方案二，L取5～8 m，多次計算取平均值，或L取8 m一次計算，能較好接順主線縱坡。對于主線位于超高路段，特別是接坡位于反超高段的情況下，需擬定路脊線位置并確定好橫坡后進行接坡計算，推薦取L取5～7 m，多次取平均值，能較好接順主線縱坡[5]。

（5）鼻端平縱組合：在匝道出入口分流鼻位置處，建議采用長緩和曲線+小半徑圓曲線線形組合，比短緩和曲線+大半徑圓曲線線形組合的安全性要高。鼻端縱坡不宜太大，縱坡加大，車輛側(cè)向加速度明顯增加，車輛的側(cè)向加速度會大于0.5 g，此時車輛有側(cè)滑的危險性。

（6）端部設(shè)計：端部的設(shè)計方法有輔助線法、整體綜合法、等高線法等[6]。其中，輔助線法因建成后會出現(xiàn)在主線和匝道分界位置出現(xiàn)路脊線，影響行車舒適性。故采用整體綜合法進行端部設(shè)計較為合理。在主線橫斷面路面寬度超過4車道對路面排水要求較高，或者有超高的時候，采用等高線法較為合理。

2 工程實例

2.1 立交概況

立交總體設(shè)計方案為兩條定向左轉(zhuǎn)匝道和兩條苜蓿葉環(huán)形匝道構(gòu)成的組合形完全互通式立交。內(nèi)環(huán)東路主線按左、右兩幅路分開布設(shè)，左幅路向西突起，分幅路之間用于布設(shè)匝道。船山東路及內(nèi)環(huán)東路為城市主干路，設(shè)計速度采用60 km/h。立交范圍內(nèi)，內(nèi)環(huán)東路為第一層，船山東路布設(shè)在第二層，立交總高度為二層。共設(shè)置8條匝道：四條右轉(zhuǎn)匝道（NW、WS、SE、EN）按常規(guī)布置在立交外側(cè)?？傮w及匝道布置如圖1、圖2所示。

2.2 匝道平縱線形

該項目四條右轉(zhuǎn)匝道（NW、WS、SE、EN）采用40 km/h，兩條左轉(zhuǎn)定向匝道（SW、NE）采用35 km/h，兩條苜蓿葉環(huán)形匝道（ES、WN）采用30 km/h。全部為單向單車道匝道。最小平曲線半徑40 m，位于ES匝道。最大縱坡為4.5%，位于EN匝道。在平縱設(shè)計中，未出現(xiàn)大縱坡接小半徑曲線或長縱坡接彎坡的路段。

完成平縱設(shè)計后，運用EI軟件對各條匝道及主線進行運行速度檢驗評價，設(shè)計速度差值ΔV和車輛運行速度變化率C均滿足要求。

2.3 匝道超高與加寬

該次設(shè)計匝道以道路中心線為超高旋轉(zhuǎn)軸，最大超高為4%，驗算f取值范圍為0.09～0.14，均滿足行車舒適性要求。加寬根據(jù)圓曲線的大小按規(guī)范在圓曲線范圍等值加寬0～2.5 m，緩和曲線全長線性漸變加寬。在S形曲線位置，例如WN匝道從左轉(zhuǎn)R=140 m圓曲線通過LS=50 m、LS=80 m兩條緩和曲線至右轉(zhuǎn)R=50 m曲線，該段為橋梁段，為了減少橋梁斷面的頻繁變化，將LS=50 m、LS=80 m內(nèi)兩次線性加寬（7.6 m—7 m—8 m）簡化為130 m范圍內(nèi)路面寬度采用一次線性加寬（7.6 m—8 m），簡化了橋梁的設(shè)計及施工。

2.4 匝道連接部

該項目8條匝道均為單向單車道匝道，在連接部分流前為3條車道，分流后為3+1，滿足車道平衡要求。變速車道根據(jù)公路及城市道路設(shè)計規(guī)范規(guī)定，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式。分合流方式：四個左轉(zhuǎn)匝道中，內(nèi)環(huán)東路北口至船山東路東口及內(nèi)環(huán)東路南口至船山東路西口的左轉(zhuǎn)采用左出右進的方式從內(nèi)環(huán)東路的主線左側(cè)接出，布置為標準較高的定向匝道（SW、NE）。船山東路西口至內(nèi)環(huán)東路北口及船山東路東口至內(nèi)環(huán)東路南口的兩條左轉(zhuǎn)匝道（ES、WN）利用內(nèi)環(huán)東路左、右幅路與船山東路之間形成的三角區(qū)域布置成苜蓿葉環(huán)形匝道，采用右出左進的形式從內(nèi)環(huán)東路主線左側(cè)接入?？v斷接坡根據(jù)所接縱坡為直線還是曲線坡，采用L=5 m～10 m，計算設(shè)計高差，計算匝道縱坡值。端部設(shè)計采用了整體綜合法。

2.5 匝道其他設(shè)計

EN匝道，從耒水大橋西航道橋主跨結(jié)束后減速分流出主線，然后下穿京廣鐵路，豎向標高受控于耒水大橋西航道橋、下穿鐵路標高兩個節(jié)點。故縱坡采用了較大的縱坡4.5%。為了減少大縱坡可能造成的車速過快、側(cè)滑等交通安全問題。該次設(shè)計采用了在進入匝道后設(shè)置了260 m熱熔型紅色警示防滑路面（抗滑性BPN值≥70）。結(jié)合相應的警告標志及橫向減速標線，大大增加行車安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，匝道設(shè)計不僅關(guān)乎交通安全與通行效率，也是整個交通網(wǎng)絡(luò)能否高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)果表明，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范雖然對互通式立交線形指標作出了詳細規(guī)定，但影響匝道設(shè)計的因素眾多，各項指標組合對安全行車有不同程度的影響，實際設(shè)計中，應結(jié)合規(guī)范及實際情況，采用更合理的指標。合理選擇匝道的各項參數(shù)、解決關(guān)鍵的技術(shù)問題，確保匝道運行的安全性及穩(wěn)定性，對于提升城市交通服務水平、保障公眾出行安全以及推進城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻

[1]李琦.高速公路互通式立體交叉出口路段的識別視距探討[J].交通世界，2021（25）：10-11.

[2]城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程：CJJ 152—2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]李銳．變異形互通式立交布設(shè)控制因素分析[J].西安科技大學學報，2017（3）：431-437.

[4]李敏，蘇莉曉，李納納，等.互通立交入口匝道大型車加速車道長度研究[J].城市道橋與防洪，2024（1）：58-61.

[5]文明勇，陳金霞.匝道縱斷面接坡計算方法的探討[J].公路交通科技，2018（10）：100-101.

[6]肖昌仁.互通立交匝道相關(guān)技術(shù)性問題探討[J].城市道橋與防洪，2014（6）：11-14.

收稿日期：2024-04-17

作者簡介：范英（1983—），女，本科，高級工程師，目前從事路橋設(shè)計研究工作。