高玉清，張榮，李粉瓊

（1.云南天道公路勘察設(shè)計有限公司，云南 昆明 650228；2.云南省交通發(fā)展投資有限責(zé)任公司，云南 昆明 650228；3.云南杰倫建筑工程有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

互通式立交在公路路線中的占比越來越高，要想使其發(fā)揮預(yù)期的交通轉(zhuǎn)換作用，需要做好相關(guān)設(shè)計工作。互通式立交設(shè)計因受不同因素的影響，容易導(dǎo)致一些問題，如果得不到足夠重視和解決，勢必影響之后的施工與使用，甚至引發(fā)安全問題。因此，有必要在明確互通式立交設(shè)計問題的基礎(chǔ)上，探究行之有效的解決對策。

1 主線與被交路線技術(shù)指標(biāo)

從交通通行的安全性與方向易辨別性兩方面考慮，主線各項平縱面指標(biāo)都要比正常路段高，特別是分流處與合流處，要在保證視距的基礎(chǔ)上，減緩縱坡，防止產(chǎn)生大橫坡。通常，在設(shè)計過程中工作人員雖然關(guān)注匝道設(shè)計問題，但對主線與被交路線各項技術(shù)指標(biāo)能否達(dá)到規(guī)范要求考慮不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）主線半徑與縱坡中一些指標(biāo)小于極限值或一般值，而相關(guān)規(guī)范要求不能小于一般值，只有在特殊情況下才能使用極限值；

（2）被交路的某些平縱面指標(biāo)相對較低，若指標(biāo)大于極限值，但小于一般值，通?？刹蛔餍薷?；若指標(biāo)小于極限值，則應(yīng)采用書面形式上報至業(yè)主，由業(yè)主組織對指標(biāo)不符合要求的部分進(jìn)行改造。

互通式立交用地指標(biāo)如表1所示[1]。

表1 互通式立交用地指標(biāo)

表1（續(xù)）

2 環(huán)形匝道

環(huán)形匝道是指無需建橋的左轉(zhuǎn)彎匝道，成本較低，通常用于喇叭形互通立交、苜蓿葉形互通立交和變形苜蓿葉形互通立交。以上互通立交的很多最小指標(biāo)都產(chǎn)生于環(huán)形匝道，可見環(huán)形匝道設(shè)計至關(guān)重要，必須引起相關(guān)設(shè)計人員的高度重視。

（1）環(huán)形匝道要與交通量相適應(yīng)

因受圓曲線半徑和設(shè)計速度等因素的影響，環(huán)形匝道通行能力難免受到一定程度的限制，而交通量達(dá)到何種水平時不設(shè)置環(huán)形匝道現(xiàn)階段還沒有形成權(quán)威論證，常用做法為當(dāng)交通量小于6 000pcu/d 時，方可設(shè)置環(huán)形匝道；若交通量超過6 000pcu/d，則要設(shè)置半定向匝道[2]。

（2）確定適宜的設(shè)計速度

在整個互通式立交中，以環(huán)形匝道設(shè)計速度最低，而設(shè)計速度是決定各項平縱面指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)。無論樞紐立交還是一般立交，相關(guān)規(guī)范要求環(huán)形匝道實際設(shè)計速度應(yīng)控制在40km/h 以內(nèi)，具體結(jié)合主線設(shè)計速度確定。在實際設(shè)計工作中，某些樞紐立交中環(huán)形匝道設(shè)計速度可達(dá)50km/h，這主要和立交分級有關(guān)。

（3）圓曲線半徑設(shè)計

環(huán)形匝道圓曲線半徑要以匝道設(shè)計速度為依據(jù)，結(jié)合交通量及其變化和地形條件來確定，為保證行車安全，應(yīng)采用較大的半徑，但這樣會使占地面積明顯增加，且車輛需要長距離繞行。過去常用的做法為：當(dāng)交通量在3 000pcu/d 以內(nèi)時，采用極限半徑或比極限半徑略大；當(dāng)交通量在3000～6000pcu/d 范圍內(nèi)時，采用一般半徑或比一般半徑略大。需要注意，在冰凍積雪地區(qū)避免使用極限半徑[3]。

（4）匝道加寬

按照相關(guān)規(guī)范的要求，當(dāng)單向單車道匝道半徑在72m 以內(nèi)、單向或?qū)ο螂p車道匝道半徑在47m 以內(nèi)時，需對匝道的行車道予以適當(dāng)加寬處理。加寬主要針對環(huán)形匝道進(jìn)行，對于加寬緩和段，其長度要和緩和曲線全長完全一致。但在實際設(shè)計過程中可能產(chǎn)生以下問題：①沒有加寬；②只對內(nèi)側(cè)行車道加寬，未加寬外側(cè)；③行車道沒有加寬；④按照雙車道路面標(biāo)準(zhǔn)實施加寬。此外相關(guān)規(guī)范還提出，對于二級公路、三級公路與四級公路，其加寬緩和段要按照線性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過渡，而對于高速公路和一級公路，其加寬緩和段則要按照高次拋物線進(jìn)行過渡，也可插入緩和曲線，但這兩種加寬方法都存在一個缺點，即在加寬段起終點均有折點存在，不利于路容美觀性。在20 世紀(jì)80 年代末期，我國內(nèi)地引入常用于香港地區(qū)的加寬方法，即按照三次拋物線進(jìn)行過渡，該方法能從根本上解決上述兩種方法的缺點，且加寬后線形保持流暢，值得大范圍推廣應(yīng)用[4]。

（5）匝道超高

匝道超高需要和行車速度良好適應(yīng)，通常最大超高產(chǎn)生于環(huán)形匝道，如果超高過大，除了會給司乘人員帶來不安全感，還會給路容造成很大影響。目前，我國南方地區(qū)環(huán)形匝道的超高按不超過8%控制，合成坡度則要控制在10.5%以內(nèi)；北方地區(qū)環(huán)形匝道，考慮到可能發(fā)生積雪冰凍，所以其超高按不超過6%控制，合成坡度控制在8%以內(nèi)。另外，環(huán)形匝道上的土路肩還應(yīng)設(shè)置3%或4%的橫坡，當(dāng)采用6%的超高時，需在超高段外側(cè)設(shè)置-3%的橫坡；當(dāng)采用7%的超高時，需在超高段外側(cè)設(shè)置-2%的橫坡；當(dāng)采用8%的超高時，則需在超高段外側(cè)設(shè)置-1%的橫坡。以上橫坡均為土路肩橫坡，而對于匝道硬路肩，其橫坡值可以和行車道完全相同[5]。

由于受到分流點與合流點的限制，環(huán)形匝道超高一般設(shè)置在緩和曲線中，現(xiàn)行規(guī)范沒有對環(huán)形匝道超高提出明確規(guī)定，在設(shè)計過程中采用和加寬相同的方法。但要注意，采用線形過渡方法時，易出現(xiàn)以下兩方面問題：①超高起終點處的路面平整度較差；②若采用反向超高過渡方法，則會使滯水段長度變大。采用三次拋物線的方法能有效克服以上問題，所以在實際的設(shè)計工作中得以廣泛應(yīng)用。

3 減速車道與分流點

減速車道設(shè)計方法有兩種：①常用方法以主線外側(cè)車道為起始點，按照一定出口角以直線或緩和曲線形式偏出，該設(shè)計方法的行車軌跡相對順直，與駕駛員自身駕車習(xí)慣相符；②將減速車道作為起始段，按照一定出口角以直線或緩和曲線形式偏出。以上常用設(shè)計方法存在很多缺點，如漸變段長度長于減速車道，主線上準(zhǔn)備轉(zhuǎn)彎的車輛，其偏離位置不夠明顯；定線過程中無法確定減速車道的具體起點；當(dāng)主線屬于曲線時，無法對出口漸變率予以有效控制。方法二能從本質(zhì)上解決常用設(shè)計方法存在的問題，可對漸變段的長度實現(xiàn)自由控制，和主線路基之間產(chǎn)生明顯折點，擁有明顯的出口位置；在定線過程中可確定減速車道起點的具體位置；能對出口漸變率予以直接控制，有效防止過大或過小。實際上，對減速車道起點進(jìn)行反向延長，使其和主線以外車道實現(xiàn)相交，即為以上常用設(shè)計方法?；诖耍椒ǘ嶋H上是對常用設(shè)計方法的演變。為了能使車輛平緩且順適地從減速車道過渡至匝道，常用做法為在進(jìn)入匝道前設(shè)置復(fù)合線，由兩段緩和曲線通過徑相連接而成，連接部位曲率半徑完全一致，該曲線一般被稱作剎車曲線。目前該曲線的應(yīng)用并不常見，原因為計算過于復(fù)雜。除此之外還可采用另一方法，即采用大半徑圓曲線取代其中一段緩和曲線，以此形成卵狀曲線，該方法的應(yīng)用目前較為普遍，特別是在主線彎道內(nèi)側(cè)[6]。

減速車道與分流點周圍的一系列指標(biāo)均有一定要求，若要滿足所有指標(biāo)的要求有很大難度。這些指標(biāo)主要包括：

（1）減速車道長度：設(shè)計中應(yīng)將相關(guān)規(guī)范提出的長度作為最小值，有些設(shè)計將其視作標(biāo)準(zhǔn)值而直接采用，導(dǎo)致長度不足。

（2）漸變段長度：采用以上兩種方法確定的漸變段長度一般不會存在太大問題。

（3）出口漸變率：設(shè)計中應(yīng)將規(guī)范提出的漸變率作為最大值，但在實際設(shè)計工作中普遍將內(nèi)側(cè)漸變率確定的過小，而將外側(cè)漸變率確定的過大。

（4）分流點處的曲率半徑和緩和曲線相關(guān)參數(shù)：首先，在設(shè)計工作中很多人認(rèn)為曲率半徑和圓曲線半徑是同一個參數(shù)，比如當(dāng)主線采用100km/h 的設(shè)計速度時，其分流點處的最小曲率半徑確定為200m，則認(rèn)為必須截一段200m 直徑的圓曲線；其次，緩和曲線各項技術(shù)參數(shù)不滿足相關(guān)規(guī)范的要求，同時分流點處的曲率半徑達(dá)不到要求；再次，雖然曲率半徑與緩和曲線參數(shù)可以達(dá)到規(guī)范要求，但在分流點以后，其緩和曲線的長度不足，導(dǎo)致無法適應(yīng)超高過渡方面的要求[7]。

（5）分流點周圍豎曲線半徑與長度：雖然豎曲線的半徑可以達(dá)到相關(guān)規(guī)范提出的要求，但其長度經(jīng)常小于一般值，也有小于極限值的實際情況。需要注意，加速車道亦可為剎車曲線；因合流點周圍車速往往很高，所以其各項平縱面指標(biāo)都要達(dá)到分流點周圍各項指標(biāo)，包括豎曲線長度及曲率半徑，但在實際設(shè)計工作中并未引起足夠重視，造成不良影響。

4 縱斷面設(shè)計

在互通式立交的縱斷面設(shè)計過程中，需注意以下幾個方面。

（1）起終點處的標(biāo)高與縱坡

對于起終點處的標(biāo)高，需要在縱斷面設(shè)計過程中進(jìn)行計算。通常分流點或合流點的主線標(biāo)高，先按照主線路面橫坡推算到分流點或合流點，然后按照匝道起終點部位的路面橫坡推算到匝道起終點處的控制標(biāo)高。對于匝道起終點處的縱坡，當(dāng)前還沒有形成統(tǒng)一計算模式，常用計算方法主要包括以下兩種：①直接沿用主線縱坡，該方法十分簡單且便于復(fù)核，但容易產(chǎn)生誤差，通常在初步設(shè)計中使用；②在匝道上與分流點或合流點相距5m 的位置選取一點，然后從主線對該點和分流點或合流點之間的設(shè)計高差進(jìn)行推算，之后再除以點間距，得出縱坡，由此得出的結(jié)果為瞬間縱坡，不會產(chǎn)生太大誤差，通常在施工圖設(shè)計中使用[8]。

（2）匝道平縱面線形設(shè)計

對于匝道處的平縱面線形組合設(shè)計，理論上要盡量采用公路的做法，比如平曲線要將豎曲線完全包住、變坡點不能和反向平曲線上的拐點重合、直線段中不可插入長度較小的豎曲線，尤其對于設(shè)計速度相對較大的匝道而言，其縱斷面設(shè)計過程中必須做到以上幾點。因相關(guān)規(guī)范沒有對匝道設(shè)計強(qiáng)調(diào)以上幾點，所以實際設(shè)計往往較為自由，甚至在與起終點相距較近的位置設(shè)置變坡點，導(dǎo)致填挖高度過大。如果出口處豎曲線和下坡匝道相接，則應(yīng)通過延長豎曲線來增加視距，確保駕駛員可以提前看到平曲線方向，保證車輛安全通行。如果入口處上坡和豎曲線相接，則要使匝道的縱斷面和相鄰主線大體相同，確保駕駛員可以提前掌握主線交通狀況，保證安全匯入主線。此外需要注意，對于跨線橋而言，其匝道豎曲線應(yīng)使用較大的半徑，用于提供足夠的行車視線。

（3）縱坡與最小直坡長度

對于匝道上的縱坡，應(yīng)盡可能放緩，減少變坡次數(shù)，而最大縱坡則要有一定余地，并充分考慮縱向排水方面的要求，通常應(yīng)達(dá)到0.5%以上，對于特殊情況，也不能小于0.3%?，F(xiàn)行規(guī)范并未對匝道的最小直坡長度提出明確要求，一般只要能放下豎曲線便可。根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗，可參考公路規(guī)范提出的做法，即根據(jù)匝道設(shè)計速度，將最小直坡長度確定為3s行程以上，當(dāng)長度不足時，應(yīng)通過增大豎曲線半徑對豎曲線進(jìn)行連接。

5 結(jié)語

綜上所述，互通式立交作為公路線路中的主要控制性工程，具有很高的復(fù)雜性，對設(shè)計提出了極高要求，必須引起相關(guān)設(shè)計人員的高度重視。針對主線與被交路線技術(shù)指標(biāo)、環(huán)形匝道、減速車道與分流點、縱斷面設(shè)計等關(guān)鍵問題，設(shè)計中應(yīng)采取正確的對策加以解決，以保證互通式立交設(shè)計的合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性與安全性，為互通式立交建設(shè)和使用奠定良好的基礎(chǔ)，使互通式立交發(fā)揮應(yīng)有的作用。