杜旭飛

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

互通式立體交叉作為公路設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，將直接影響到公路整體的服務(wù)水平和運(yùn)營安全[1]。以往互通立交設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員以《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》為主要依據(jù)，但路線規(guī)范偏重互通立交的總體設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)并未做過多規(guī)定，設(shè)計(jì)人員往往根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)互通立交進(jìn)行設(shè)計(jì)，難免存在各種不足。2014年11月1日實(shí)施的《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》，針對(duì)立交設(shè)計(jì)過程中碰到的各種情況提出了規(guī)范化的處理辦法。本文依據(jù)《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》中的相關(guān)要求對(duì)山西省神河高速公路偏關(guān)互通匝道部分重新設(shè)計(jì)，進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)比較，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

1 概述

山西省神池至河曲高速公路是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”第三橫的重要組成部分，是山西省中北部地區(qū)西抵內(nèi)蒙古中西部鄂爾多斯、呼和浩特、包頭“金三角”經(jīng)濟(jì)區(qū)，東經(jīng)河北省中部腹地至山東榮成的重要運(yùn)輸通道。本項(xiàng)目采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)，其中K0+300—K40+140段設(shè)計(jì)速度采用100 km/h，路基寬度 26.0 m，K40+140—K99+470段設(shè)計(jì)速度采用80 km/h，路基寬度為24.5 m。

偏關(guān)互通位于山西省偏關(guān)縣附近，偏關(guān)互通主線范圍為 K73+000—K74+460，交叉樁號(hào)為 K73+634.979=匝 AK0+413.019，交角為90°，互通型式為A型單喇叭。匝道設(shè)計(jì)速度采用40 km/h，最小圓曲線半徑為60 m。偏關(guān)互通平面圖見圖1。

圖1 偏關(guān)互通平面圖

2 依據(jù)《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》對(duì)偏關(guān)互通進(jìn)行調(diào)整及工程量對(duì)比

本文依據(jù)《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》對(duì)偏關(guān)互通進(jìn)行調(diào)整，神河高速公路主線不進(jìn)行任何調(diào)整，匝道在盡量保證原方案線性等不改變的前提下進(jìn)行局部調(diào)整，不對(duì)互通整體方案進(jìn)行較大改動(dòng)，以保證方案之間的可比性。

2.1 路基寬度

2.1.1 路基寬度調(diào)整

依據(jù)公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則，對(duì)原設(shè)計(jì)中匝道路基寬度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整情況見表1。

表1 匝道路基寬度調(diào)整前后路基寬度及對(duì)應(yīng)類型

注：1.E匝道長度超過500 m，為超車需要采用單車道出入口的雙車道匝道。

2.表1中路基寬度調(diào)整主要是硬路肩由2.50 m調(diào)整為3.00 m。根據(jù)國內(nèi)調(diào)研和現(xiàn)場測(cè)試結(jié)果表明，2.50 m寬的右側(cè)硬路肩難以滿足應(yīng)急需要，綜合各相關(guān)因素，公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則將供緊急停車用的右側(cè)硬路肩寬度調(diào)整為3.00 m[2]。

3.調(diào)整之后各匝道斷面組成見圖 2、圖 3、圖 4（α、β為圓曲線路段加寬值）[2]。

圖2 Ⅰ型—單向單車道匝道

圖3 Ⅱ型—無緊急停車帶的單向雙車道匝道

圖4 Ⅳ型—對(duì)向分隔式雙車道匝道

2.1.2 加寬方式調(diào)整

原加寬方式根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中表11.3.6中取值，路線規(guī)范中針對(duì)Ⅳ型匝道，加寬值是按照各自車道曲線半徑所對(duì)應(yīng)的加寬值分別加寬，而立交細(xì)則中則不同，《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》針對(duì)匝道圓曲線加寬進(jìn)行加寬取值見表2[2]。

加寬值的采用應(yīng)符合下列規(guī)定[2]：

a）當(dāng)Ⅰ型匝道與Ⅳ型匝道在相同半徑圓曲線路段銜接時(shí)，應(yīng)采用Ⅳ型匝道的單側(cè)加寬值。

b）當(dāng)通行條件或匝道路面標(biāo)準(zhǔn)寬度有變化時(shí)，加寬值應(yīng)重新計(jì)算確定。

c）當(dāng)Ⅲ型匝道硬路肩寬度為3.00 m且圓曲線半徑大于32 m時(shí)，可不加寬。

根據(jù)以上規(guī)定，偏關(guān)互通為單喇叭立交方案，Ⅰ型和Ⅳ型匝道銜接時(shí)圓曲線半徑相同，應(yīng)采用Ⅳ型匝道的單側(cè)加寬值。

偏關(guān)互通Ⅳ型匝道內(nèi)外側(cè)車道中心線對(duì)應(yīng)的圓曲線半徑分別為60、65.5，查表加寬值應(yīng)為0.75 m；B匝道為Ⅰ型斷面，查表加寬值為0.25 m；C匝道為Ⅰ型斷面，終點(diǎn)緩和曲線對(duì)應(yīng)圓曲線半徑為65.5，查表加寬值為0.25 m；D、E匝道為Ⅰ型斷面，圓曲線半徑大于70，路面不加寬。故A匝道R-60 m段、B匝道、C匝道順接A匝道段加寬值采用0.75 m，其他段落及匝道無加寬。匝道硬路肩（3.00 m）與主線硬路肩（2.50 m）不一致，寬度變化在變速車道漸變段全長范圍內(nèi)線性漸變。

表2 匝道圓曲線路段路面加寬值

本互通加寬均采用線性過渡，加寬值按式（1）計(jì)算[2-3]：

式中：BX為加寬過渡段上任一點(diǎn)的路面加寬值，m；B為圓曲線路段路面加寬值，m；Lx為加寬過渡段上任一點(diǎn)至起點(diǎn)的距離，m；L為加寬過渡段全長，m。

2.2 匝道豎曲線半徑調(diào)整

原設(shè)計(jì)中，匝道豎曲線半徑取值依據(jù)路線規(guī)范匝道對(duì)應(yīng)匝道基本路段的設(shè)計(jì)速度取值，但實(shí)際行車過程中，行駛車輛在匝道上速度是不斷變化的，主線出入口位置速度最高，接近收費(fèi)站處速度最低，若僅僅按照匝道的設(shè)計(jì)速度取值，實(shí)際行車于主線出入口處速度往往超過設(shè)計(jì)速度，按照匝道基本路段的設(shè)計(jì)速度進(jìn)行取值設(shè)計(jì)是存在安全隱患的。

a）《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》針對(duì)主線出口分流鼻端通過速度給出明確要求，見表3，入口匝道在合流鼻端附近的設(shè)計(jì)速度可采用匝道基本路段的設(shè)計(jì)速度[2]。

表3 出口匝道分流鼻端通過速度[2] km/h

b）在分流鼻端附近，出口匝道豎曲線半徑不宜小于表4的規(guī)定值，在合流鼻端附近，入口匝道豎曲線半徑不宜小于表4的規(guī)定值[2]。

表4 分流鼻端附近出口匝道豎曲線最小半徑[2]

根據(jù)以上內(nèi)容檢驗(yàn)偏關(guān)互通各匝道，偏關(guān)互通D匝道出口豎曲線不滿足要求，E匝道入口豎曲線不滿足要求。具體調(diào)整如下：

（a）D匝道 原方案中受D匝道線性、縱坡等影響，主線入口處匝道豎曲線半徑僅僅只有751.408 m，只能滿足設(shè)計(jì)速度40 km/h要求。按照新的設(shè)計(jì)細(xì)則調(diào)整至少滿足豎曲線極限值1 400 m的要求，并同時(shí)滿足縱段要求，需要調(diào)整D匝道線位，增長D匝道。

圖5 主線出口處D匝道調(diào)整前后

根據(jù)地形及主線縱坡等因素，D匝道調(diào)整后，匝道長度增長21.204 m，橋梁長度增加20 m，主線出口處D匝道豎曲線半徑由751.408 m調(diào)整為1 700 m，D匝道縱坡由-3.890%調(diào)整為-3.879%。

（b）E匝道 E匝道線位無調(diào)整，但E匝道因A匝道路基寬度變化導(dǎo)致設(shè)計(jì)起點(diǎn)位置變化，E匝道長度減小3.068 m，見圖6（圖中尺寸標(biāo)注單位均為cm）。通過變化E匝道主線入口處邊坡點(diǎn)的位置，E匝道主線入口處豎曲線半徑由1 346.144 m調(diào)整為1 658.317 m，E匝道縱坡由4.637%變化為4.752%，縱坡變化較小。

圖6 E匝道設(shè)計(jì)起點(diǎn)（單位：cm）

2.3 工程量及建安費(fèi)

偏關(guān)互通經(jīng)過調(diào)整之后，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》的要求，重新計(jì)算各主要工程量及建安費(fèi)，并對(duì)有差異部分進(jìn)行對(duì)比，見表5。

表5 偏關(guān)互通技術(shù)指標(biāo)、主要工程量及建安費(fèi)對(duì)比表

2.4 結(jié)果對(duì)比

依據(jù)《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》重新設(shè)計(jì)之后，建安費(fèi)增加2.62%，占地增加5.95畝，無新增加拆遷。

3 結(jié)語

互通立交作為公路設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，依據(jù)公路主線的線性、縱斷并結(jié)合實(shí)際地形等因素，選擇合理的位置、方案，互通立交設(shè)計(jì)的優(yōu)劣會(huì)直接影響公路總體設(shè)計(jì)合理性以及整體服務(wù)水平和安全性。

依照上述結(jié)論，偏關(guān)互通重新設(shè)計(jì)后增加的建安費(fèi)比重較低，尤其偏關(guān)互通屬于典型的山嶺重丘區(qū)項(xiàng)目，地形復(fù)雜，互通本身的規(guī)模大、造價(jià)高，而地形平緩的互通立交增加的費(fèi)用比重會(huì)更小。但經(jīng)過重新調(diào)整設(shè)計(jì)后，互通整體安全性有了極大的改善，尤其是主線進(jìn)出口的位置，對(duì)提升公路主線的整體安全運(yùn)營有著重要的意義。

《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》規(guī)定的內(nèi)容很細(xì)致，設(shè)計(jì)過程中每個(gè)細(xì)節(jié)都考慮到了，看似把設(shè)計(jì)人員限定在了一個(gè)范圍內(nèi)，但實(shí)際在總體方案設(shè)計(jì)上反而給設(shè)計(jì)人員更大的自由度，讓設(shè)計(jì)人員脫離細(xì)部處理上的過多糾葛，把握立交整體設(shè)計(jì)的合理性、安全性。例如，路線規(guī)范中針對(duì)互通區(qū)主線的線性指標(biāo)規(guī)定是互通區(qū)全范圍，但是立交細(xì)則中主要是針對(duì)有變速車道的主線段，對(duì)我們的設(shè)計(jì)過程中選擇互通位置或者主線線性組合等就有了更大的自由度，尤其是針對(duì)改擴(kuò)建項(xiàng)目新增互通時(shí)對(duì)主線位置的選擇更加靈活。

在閱讀過程中，也發(fā)現(xiàn)了個(gè)別不一致的地方，例如《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》第66頁10.2.3中第3條，當(dāng)出口匝道為環(huán)形時(shí)，減速車道宜采用平行式[2]，而《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中第67頁第3行，減速車道接環(huán)形匝道時(shí)不宜采用平行式[3]。兩本規(guī)范都是現(xiàn)行規(guī)范，規(guī)定雖然都相對(duì)較溫和，使用的是“宜”采用，但卻是完全沖突的兩條規(guī)定。

目前，我國的公路網(wǎng)越來越完善，基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，公路設(shè)計(jì)過程中的影響因素越來越多，設(shè)計(jì)難度越來越大，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中依據(jù)規(guī)范，但不局限于規(guī)范，有效結(jié)合以往設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，綜合考量，設(shè)計(jì)出更多優(yōu)秀的作品。