何金輝(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院 430051)

山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計要點分析

何金輝
(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院 430051)

現(xiàn)階段山區(qū)高速公路建設(shè)工作正在我國眾多省市開工，而互通立交的設(shè)計工作室是關(guān)系到我國高速公路建設(shè)能否在這一新的發(fā)展周期內(nèi)獲得進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。本文結(jié)合山區(qū)高速公路互通立交的常見特點，對其設(shè)計過程中的常見或易被忽略的要點進(jìn)行分析，并提出相關(guān)建議。

山區(qū)高速公路；互通立交；設(shè)計要點

山區(qū)地理和氣候條件復(fù)雜多變，與地理和氣候條件相對問題統(tǒng)一的平原地區(qū)相比山區(qū)高速公路的互通立交通常具備以下特點：（1）布設(shè)工作受當(dāng)?shù)氐乩砗蜌夂驐l件影響程度大；（2）受地形影響難以布設(shè)大通行量道路，在設(shè)計過程忽略安全性考慮；（3）由于主線平縱指標(biāo)不高，且高填挖路基和長縱坡路段數(shù)量較多，以及密集的橋隧結(jié)構(gòu)物使得布設(shè)工作難度增大；（4）山區(qū)地帶原有的特大型涵洞和橋梁工程的布設(shè)很大程度的限制了互通立交工程的布設(shè)；（5）現(xiàn)階段我國在高速公路互通立交方面缺乏針對山區(qū)的設(shè)計理念，生搬平原的設(shè)計理念致使很多工程建成后出現(xiàn)一系列問題。

1.設(shè)計要點

1.1 匝道的設(shè)計速度

立交匝道的設(shè)計需要依據(jù)匝道的設(shè)計交通量以及計算行車速度。當(dāng)正線與匝道的計算行車速度相同時，即便設(shè)計時使用較低的正線設(shè)計行車速度，在實際道路運營過程中車輛仍能正常通行，然而山區(qū)匝道設(shè)計過程中受到多方面因素影響，使得匝道的計算行車速度始終低于正線，但不能太低，防止車輛在從匝道進(jìn)入正線時由于車速出現(xiàn)較大程度的變化而發(fā)生危險。在進(jìn)行匝道計算行車速度的選擇時，應(yīng)遵循以下原則：（1）符合道路最佳車速需要，盡管匝道的計算行車速度低于主線，但是不能忽略對于道路行車能力和安全性的考慮，因此最佳車速Vk宜選擇最接近道路最大行車速度的匝道計算車速，如式（1）：

其中L為車長，L0為汽車的安全行車距離，C為汽車制動系數(shù)。

（2）符合匝道具體形式。在同一立交上需要根據(jù)匝道的具體形式選擇其具體的計算車速。如半徑占地較大的環(huán)圈式匝道，其射擊速度不應(yīng)高于50km/h；半直連式匝道的計算車速取值則應(yīng)盡可能接近中間值；直連式左轉(zhuǎn)匝道需最大程度接近上限值；右轉(zhuǎn)匝道則應(yīng)選用中間值或上限值。（3）符合道路兩端車輛通行需求。入口與加速車道連接處的計算車速應(yīng)確保汽車在由此行至加速道盡頭時車速能夠達(dá)到主線的70%,而出口處的計算車速則需高于主線的50%到60%，若在匝道盡頭或是收費站附近則可以視情況對這一數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。（4）符合匝道交通組織。若為雙向獨立型道路，則匝道計算車速需要使用不同數(shù)值，若不是則可使用統(tǒng)一數(shù)值。

1.2 環(huán)形匝道

環(huán)形匝道由于省去了左轉(zhuǎn)匝道的修建很大程度的節(jié)省了施工經(jīng)費，因此在一些交通壓力不大的行車方向使用較為頻繁。主要具備以下幾方面特點：（1）技術(shù)指標(biāo)在互通立交中多屬下限，使道路的安全性和舒適性受到直接影響；（2）環(huán)形匝道的通行能力受到平曲線半徑和設(shè)計速度的影響，通常根據(jù)經(jīng)驗值決定是否設(shè)置環(huán)形匝道；（3）左轉(zhuǎn)彎環(huán)形匝道增加了立交占地范圍，若交通量增大則會對道路運行經(jīng)濟(jì)性造成影響，因此環(huán)形匝道平曲線半徑取值對整個互通立交的運營經(jīng)濟(jì)性和服務(wù)水平有著直接影響。

1.2.1 環(huán)形匝道的設(shè)計速度

在互通立交的各種匝道類型中，環(huán)形匝道的設(shè)計速度是最低的，然而它又決定著道路平縱面線的設(shè)計。根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范，不管是一般型互通立交還是樞紐型，其主線交通速度一般選擇40km/h，設(shè)計速度可選擇25或30km/h，而環(huán)形匝道的設(shè)計速度需保持在40km/h以內(nèi)。在當(dāng)前的設(shè)計過程當(dāng)中，通常樞紐型互通立交的環(huán)形匝道的設(shè)計速度選擇50km/h。匝道平曲線的半徑選擇需要充分考慮道路在使用中旅客的舒適程度以及形式的穩(wěn)定性和安全性。通常車輛在經(jīng)過彎道上時的穩(wěn)定性通常用橫向力系數(shù)μ作為參照：

其中ik表示超高橫破，以%為單位，V表示設(shè)計速度，以km/h為單位，R表示平面曲線半徑 ，以m為單位。

環(huán)形匝道的半徑取值影響著環(huán)形匝道的設(shè)計車速，同時也影響著匝道的造價、規(guī)模、形式等多個方面。從車輛行駛角度出發(fā)，盡管環(huán)形匝道的半徑越大越有利于車輛行駛，但土地占用也會隨之增加，因此無論是在平原還是山區(qū)，在運行和工程上都缺乏優(yōu)勢。

1.2.2 環(huán)形匝道平曲線半徑取值

結(jié)合當(dāng)前對于環(huán)形匝道的設(shè)計經(jīng)驗，一般具有如下特點：（1）環(huán)形匝道的平曲線半徑會影響車輛的形式時間和距離，以及車輛行駛的舒適性和安全性；（2）匝道縱坡設(shè)計要滿足規(guī)范中關(guān)于最大縱坡的設(shè)定，因此在進(jìn)行平面線的設(shè)定時同時也應(yīng)考慮到縱斷面，對曲線半徑進(jìn)行調(diào)整以保證匝道的縱坡長度；（3）由于環(huán)形匝道平曲線半徑直接決定了其占地的大小，也關(guān)系到道路的車輛行駛情況因此在山區(qū)地帶可選擇時速30-40km左右的較低車速，匝道半徑選擇40到60左右可以保證獲得最佳的行車條件。

1.3 超高值的采用

道路設(shè)計過程中通常根據(jù)互通立交主線所處山區(qū)的實際地理環(huán)境和匝道的設(shè)計速度來確定平曲線半徑以及超高的取值；經(jīng)過相關(guān)研究，在橫向力系數(shù)μ低于0.10時，車輛經(jīng)過彎道匝道時行駛最佳。而在以往的關(guān)于超高取值的相關(guān)規(guī)范當(dāng)中，鮮有μ高于0.1的情況。

然而隨著科技進(jìn)步，汽車的科技水平也不斷提高，較之以往規(guī)范，新的細(xì)則當(dāng)中μ在0.10以上的情況也有所增加。在最大超高的設(shè)定上新老規(guī)范也有所不同。若無較大橫破，當(dāng)車速較高時易發(fā)生側(cè)滑；而當(dāng)彎道橫破和匝道設(shè)計速度水平普遍較高時，如果遇到不利側(cè)風(fēng)或是車速達(dá)不到行駛要求，若是裝載較高的貨車則易出現(xiàn)車輛內(nèi)向側(cè)翻。而貨車是山區(qū)高速交通量的重要組成，所以需要通過較大超高來對這一隱患進(jìn)行防止。在山區(qū)高速的互通立交設(shè)計中，環(huán)形匝道的半徑通常選用50或60m，設(shè)計速度通常為時速40km，結(jié)合山區(qū)高速的日常交通情況，在設(shè)計山區(qū)高速公路互通立交時，應(yīng)重點考慮到匝道行駛的安全程度，在規(guī)范允許范圍內(nèi)對道路橫向力系數(shù)和道路超高進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2 結(jié)語

綜上所述，在山區(qū)高速公路互通立交的實際設(shè)計過程中，對于立交范圍以內(nèi)匝道設(shè)計速度和主線主要技術(shù)指標(biāo)等參數(shù)的選擇需要給予高度的重視，同時還需充分考慮立交范圍內(nèi)行車視距的合理性，并結(jié)合主線的行車速度以及實際情況確定變速車道的車道長度。合理選擇環(huán)形匝道的超高、曲線半徑以及設(shè)計速度的取值，才能通過合理的設(shè)計使道路達(dá)到環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和安全的多方面需求。

[1]霍明.山區(qū)高速公路勘察設(shè)計指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]喬翔，藺惠如.公路立交規(guī)劃與設(shè)計實務(wù)[M].北京：人民交通出版 社，2011.

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1007-6344（2016）06-0078-01