馮紹偉

（中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護集團有限公司,北京 100011）

山區(qū)高速公路互通式立交設(shè)計技術(shù)復雜、占地較大、建設(shè)成本較高、形式較多,尤其是需克服高速公路主線與地方道路高差較大,展線空間有限,互通平、縱布置受規(guī)劃、地質(zhì)、地形等控制因素眾多的落地互通。本文針對山區(qū)高速公路主線與地方道路高差較大的互通立交設(shè)計中的幾個設(shè)計要點進行研究分析,在保證互通立交安全的基礎(chǔ)上,提出解決大高差問題的可行方法,提高高速公路互通設(shè)計的可實施性與實用性。

1 大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計要點

1.1 互通形式選定

大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計中應(yīng)根據(jù)規(guī)劃、前一階段研究成果等,結(jié)合交通量、現(xiàn)場情況,因地制宜的選擇合擇合適的互通形式。為便于展線、盡量節(jié)省設(shè)計空間,大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計常用的互通形式及其特點如下：

喇叭形：兩左轉(zhuǎn)彎匝道分別為半直連式和環(huán)形的三岔互通式立體交叉。設(shè)計中應(yīng)用較為靈活,過收費站后,可采用二、三級路的互通連接線,采用適合的設(shè)計速度、平縱線形,展線降坡。喇叭形互通為設(shè)計中最常用互通形式,造價較低服務(wù)性較好。

圖1 單喇叭互通示意圖

T 形：主線保持整體式橫斷面,左轉(zhuǎn)彎匝道采用半直連式的三岔互通式立體交叉。T 形互通可適當“壓扁”,布設(shè)時可利用收費站后互通連接線降坡展線,適用于單側(cè)地形陡,或場區(qū)狹長地帶。

圖2 T 形互通示意圖

菱形：主線側(cè)出口和入口均采用直連式匝道、在被交叉公路側(cè)采用平面交叉的一種互通式立體交叉形式。菱形立體交叉可保證主干道上直行車流快速通行,并具有較高標準的進出口,結(jié)構(gòu)簡單,占地小,投資少。匝道與次要道路的連接處存在兩處平面交叉,通行能力也受到限制。菱形互通適合占地緊張、交通量不大的道路交叉。

圖3 菱形互通示意圖

簡易形：對于一向交通量小可忽略,另一向交通量較大的互通,或高速公路終點與地方路相交的互通,可僅考慮主交通流向匝道交通轉(zhuǎn)換,忽略次交通流向轉(zhuǎn)換。利用定向與半定向匝道結(jié)合收費站、互通連接線形成半互通。

圖4 簡易形互通示意圖

1.2 匝道設(shè)計通行能力

大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計時,通行能力大多都是由匝道的基本路段、平縱面指標較小段和交織區(qū)的通行能力決定的,一般都選擇以上三點中的最小通行能力。此類互通匝道設(shè)計的通行能力也會深受主線分合流區(qū)通行能力的影響。在設(shè)計匝道通行能力的實際過程中,主要分析主線變速時車道和漸變段的長度、豎曲線半徑和分流點曲率半徑,另外,還可以在實際交通量的基礎(chǔ)上,盡量采用較高的平曲線半徑,從而將匝道的質(zhì)量進行提高,防止交通瓶頸的產(chǎn)生。大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計時過收費站后設(shè)計為中低等級標準的互通連接線,增強互通的降坡效率,增加互通方案的可行性。

1.3 匝道設(shè)計速度

為了保障有穩(wěn)定的行車速度,設(shè)計時須設(shè)計好道路的幾何線性,同時考慮超高、視距等因素?，F(xiàn)階段我國的設(shè)計速度是以《公路路線設(shè)計規(guī)范》JTGD20-2017 和《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》CJJ193-2012 作為設(shè)計依據(jù)和設(shè)計標準。匝道設(shè)計速度范圍為30-80km/h,一般選取40 km/h、60 km/h、80 km/h。主線、匝道設(shè)計速度依據(jù)交通量,通行條件適當選取。大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計考慮其為落地互通,山區(qū)轉(zhuǎn)向交通需求一般不大,其縱坡一般較大,為保證安全與工程規(guī)模一般選取較低的匝道設(shè)計速度,可選取30km/h、40km/h、60km/h 的設(shè)計速度。

1.4 匝道平縱設(shè)計要點

大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計時,平縱設(shè)計要依據(jù)規(guī)范采用合適的平曲線與縱斷面設(shè)計。在保證工程規(guī)?？山邮艿幕A(chǔ)上,采用較高的平縱指標,以充分保證運行安全和舒適。為充分控制工程規(guī)模,平面設(shè)計平曲線半徑符合規(guī)范要求情況下,最大縱坡控制在一般最大值左右,以快速降坡,降低工程規(guī)模。

為保證大高差山區(qū)高速公路互通安全運行,匝道平縱設(shè)計時應(yīng)注意平縱配合,豎曲線盡量在一平曲線范圍之內(nèi),以保證視距。在分合流處應(yīng)保證平、縱符合平曲線曲率半徑與豎曲線半徑要求。

大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計時,縱斷面設(shè)計常常以降坡為主要目的,通常平曲線需隨縱面標高反復調(diào)整確定。其匝道布設(shè)空間受限,回頭彎、小半徑曲線應(yīng)用較多,也可應(yīng)用螺旋曲線小范圍內(nèi)集中降低高差。

1.5 匝道超高加寬設(shè)計

大高差山區(qū)高速公路互通設(shè)計時,匝道的超高需要與匝道的行駛速度相匹配。一般在收費站范圍內(nèi),匝道車輛的速度降低,匝道一般不超高或橫坡保持在2%,在靠近分流與匯流處時,一般以主線超高值為準。超高宜在緩和曲線上完成,超高設(shè)計時注意超高漸變率的控制,平面設(shè)計時就應(yīng)該考慮超高漸變率的大小,不應(yīng)設(shè)置較短的緩和曲線。同時漸變率較小時可能影響排水設(shè)計,可采用部分緩和曲來增大超高漸變?；ネㄔO(shè)計時最大超高一般選取6%,但在某些山區(qū)高速,大高差互通設(shè)計時,需要應(yīng)用小半徑平曲線,可根據(jù)當?shù)卦O(shè)計習慣,結(jié)合全線設(shè)計指導意見,最大超高選取8%。

2 云南保瀘高速終點大高差落地互通設(shè)計

2.1 互通設(shè)置概況

圖5 小沙壩互通平面圖

小沙壩互通設(shè)在瀘水縣小沙壩村附近,連接省道S228,為保瀘高速設(shè)計終點互通,主要為滿足福貢貢山方向在瀘水縣城外直接出入本項目的功能要求?；ネㄎ鱾?cè)為山體,東側(cè)為怒江,互通沿江邊山體布設(shè),地形陡峭,布設(shè)空間有限。保瀘高速主線與被交路S225 相對高差較大（約76.12 米）,根據(jù)區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃和路網(wǎng)分布情況,結(jié)合地形,宜采用形式簡單的互通類型。

本互通單向單車道匝道寬9m,對向分離式雙車道全寬16.5m,B、C 匝道設(shè)計速度采用40km/h,互通A 匝道在AK0+655.984 之前按40Km/h 的速度設(shè)計,AK0+655.984 樁號之后按連接線設(shè)計,寬度為10m,采用二級公路標準設(shè)計,設(shè)計速度采用60Km/h；被交路（省道228）,改移全寬10m,采用二級公路設(shè)計標準,設(shè)計速度為40km/h,其斷面布置為：2×3.5m行車道＋2×0.75m 硬路肩＋2×0.75m 土路肩。

2.2 互通形式的選定

本互通位于項目終點,僅有單向交通量,保瀘高速主線與被交路S225 相對高差較大（約76.12 米）,根據(jù)區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃和路網(wǎng)分布情況,結(jié)合地形,設(shè)計時采用部分形互通。

2.3 匝道橫斷面設(shè)計

2.3.1 主線

圖6 主線標準橫斷面示意圖

主線路基標準橫斷面寬度分別為25.5m,其中分幅單幅度為12.75。其斷面布置為：2.00m 中央分隔帶＋2×0.5m 左側(cè)路緣帶＋2×3.75m 行車道＋2×3.0m 硬路肩（含2×0.50m 右側(cè)路緣帶）＋2×0.75m 土路肩。

2.3.2 匝道

圖7 單向單車道匝道標準橫斷面示意圖

單向單車道匝道（B、C 匝道）,路基寬度9.0m,橫斷面布置為：從左至右依次為0.75m 土路肩+1.0m 硬路肩（含0.5m路緣帶）+3.50m 行車道+3.0m 硬路肩(含0.50m 路緣帶)+0.75m 土路肩。

圖8 對向分隔式雙車道匝道標準橫斷面示意圖

對向分隔式雙車道匝道（A 匝道）,路基寬度16.5m,橫斷面布置為：從左至右依次為0.75m 土路肩+3m 硬路肩+3.50m 行車道+2m 中央分隔帶+3.50m 行車道+3m 硬路肩+0.75m 土路肩。

2.3.3 連接線

圖9 對向雙車道連接線標準橫斷面示意圖

對向雙車道匝道（互通連接線）,路基寬度10m,橫斷面布置為：從左至右依次為0.75m 土路肩+0.75m 硬路肩+2×3.50m 行車道+0.75m 硬路肩+0.75m 土路肩。

2.4 互通匝道設(shè)計速度選定及平縱設(shè)計

根據(jù)地形地物特征,結(jié)合構(gòu)造物布設(shè)方案,主線上跨,B匝道下穿主線。互通區(qū)范圍內(nèi)右線最大縱坡2.7%、左線最大縱坡2.95,豎曲線半徑采用5000m（右線）、5000m（左線）。匝道縱斷面設(shè)計時,首先保證分、合流鼻處匝道與主線或匝道的縱坡能順適相接；其次結(jié)合填挖工程量要求,遵循能緩則緩,平縱組合合理的原則設(shè)計。匝道最大縱坡3.95%（B、C 匝道）,最小豎曲線半徑凸形采用1030.93m（C 匝道）,凹形采用1500m（C 匝道）。A 匝道收費站前為對向分隔式雙車道匝道設(shè)計,采用16.5 米橫斷面,最大縱坡3.95。A 匝道收費站后為對向雙車道連接線,采用10.0 米橫斷面,最大縱坡5.76%。

互通區(qū)范圍主線最小平曲線半徑為1300m,匝道最小平曲線半徑為70m。減速車道采用直接式,流出角不大于1/20弧度；加速車道采用平行式。減速車道最小長度113.596m,漸變段長80.262m；加速車道最小長度216.034 米m,漸變段長70 m。

平縱線形指標如表1 所示。

表1 平縱線形主要技術(shù)指標表

圖10 小沙壩互通平面線位圖

為盡可能快速降低高差,本互通匝道平面采用螺旋展線設(shè)計,為符合國人開車習慣,螺旋匝道下坡向采用左舵左轉(zhuǎn)的方式。

縱斷面克服互通區(qū)約76.12 米高差,各匝道、連接線由起點至終點,采用陡緩結(jié)合的形式降坡。

2.5 互通立交匝道超高加寬設(shè)計

2.5.1 超高

最大超高8%,土路肩橫坡為4%不超高。

2.5.2 加寬

二級公路圓曲線半徑小于或等于250m 時,應(yīng)設(shè)置加寬。設(shè)計時速60km/h 的二級公路應(yīng)采用第3 類加寬值。

超高加寬過渡段均在緩和曲線內(nèi)完成（表2）。

表2 圓曲線加寬值表

結(jié)束語

互通設(shè)計作為連接公路與公路、公路與城市道路之間的重要轉(zhuǎn)換節(jié)點,在實際設(shè)計中需充分考慮各類因素對其影響。山區(qū)高速大高差互通設(shè)計難度較大,互通設(shè)計時需結(jié)合周邊的地形、地質(zhì)狀況,結(jié)合互通選型、設(shè)計速度、通行能力、視距、超高加寬、收費站及管理區(qū)等設(shè)計要點,提出切實可行方案。在設(shè)計過程中要克服大高差、設(shè)計空間狹小的限制,合理利用平縱線形,同時兼顧其使用時效性、周期性以及交通轉(zhuǎn)換能力、服務(wù)水平等,反復論證分析設(shè)計出平面、縱斷面、橫斷面布設(shè)方案,確保所設(shè)計互通的科學合理以及可以被安全使用,力爭設(shè)計出安全實用、功能完善、經(jīng)濟效益高的互通立交。