萬(wàn)中原

（浙江數(shù)智交院科技股份有限公司,浙江 杭州 330009）

0 引言

互通立交指互通式立體交叉，是連接不同公路的重要設(shè)施，在疏導(dǎo)交通方面發(fā)揮著非常重要的作用?；ネ⒔蛔鳛楣返闹匾M成部分，主要用于公路之間的相互交叉連通，其設(shè)計(jì)的合理性會(huì)影響公路行車的速度和效率。設(shè)計(jì)人員必須把握好互通立交設(shè)計(jì)要素，確定好最佳位置以及形式，對(duì)其交通功能和服務(wù)功能進(jìn)行強(qiáng)化，控制好工程造價(jià)，以此來(lái)保障公路建設(shè)的效果。

1 互通立交設(shè)計(jì)原則

從保障互通立交作用和功能發(fā)揮的角度，在對(duì)互通立交進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要堅(jiān)持幾個(gè)基本原則：一是經(jīng)濟(jì)美觀。為了能夠在保障工程質(zhì)量的同時(shí)，降低施工和養(yǎng)護(hù)成本，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)互通立交設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行整合，保障工程造價(jià)的合理性?；ネ⒔坏脑O(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能將自然環(huán)境、交通性能、安全因素等考慮在內(nèi)，減少施工中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變動(dòng)，滿足經(jīng)濟(jì)性和美觀性的要求。二是安全實(shí)用?；ネ⒔辉O(shè)計(jì)中，安全性非常重要，以交叉線形設(shè)計(jì)為例，必須在滿足相關(guān)力學(xué)原理的同時(shí)，保證行車的穩(wěn)定性，提高設(shè)計(jì)的安全性，將交通事故發(fā)生的概率降到最低[1]。三是運(yùn)行流暢?；ネ⒔辉O(shè)計(jì)需要確定好相應(yīng)的服務(wù)等級(jí)，對(duì)不同的線形進(jìn)行組合，達(dá)到理想的整體設(shè)計(jì)效果，保障道路交通運(yùn)行的流暢性。四是簡(jiǎn)單高效?；ネ⒔坏慕Y(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，從保障行車流暢的角度，需要對(duì)匝道進(jìn)行優(yōu)化，做到合理可控。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要將自然條件、交通運(yùn)行信息等考慮在內(nèi)，選擇最為恰當(dāng)?shù)木€形方案，對(duì)設(shè)計(jì)體系進(jìn)行優(yōu)化，減少車輛繞行的距離。通過(guò)科學(xué)的線形設(shè)計(jì)，可以方便駕駛員對(duì)線路方向進(jìn)行辨別，減少錯(cuò)誤駕駛問(wèn)題。

2 互通立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 確定功能定位

在對(duì)互通立交方案進(jìn)行確定前，必須首先明確其在公路項(xiàng)目中的具體功能定位。從功能上可以將互通立交分為一般式、復(fù)合式和樞紐式，設(shè)計(jì)人員需要依照出入口位置的交通量預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)擬定初步方案。如果是為了實(shí)現(xiàn)高速公路相互之間的轉(zhuǎn)換，可以選擇樞紐式，如果是為了連接高速公路和一般道路，可以選擇一般式，如果上述兩者的距離較近，則應(yīng)該采用復(fù)合式方案[2]。

2.2 科學(xué)選擇位置

對(duì)照高等級(jí)公路與相交道路的平面和縱向坐標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)互通立交位置的初步篩選，其位置選擇需要考慮地形地質(zhì)條件的影響，避開不良地質(zhì)段以及高填深挖段，同時(shí)需要關(guān)注交叉道路之間的銜接情況。從設(shè)計(jì)人員的角度，在對(duì)互通立交的位置進(jìn)行選擇時(shí)，必須考慮其對(duì)于公路整體路線走向的影響，確保主線坐標(biāo)能夠滿足相關(guān)規(guī)范的要求。對(duì)于城鎮(zhèn)路段中的互通立交，在進(jìn)行位置選擇時(shí)，應(yīng)該參照《城鎮(zhèn)化地區(qū)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 2112—2021）的相關(guān)要求，將周邊的建筑分布、既有道路和施工空間等全部考慮在內(nèi)，確保在對(duì)互通立交進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，一方面可以很好地滿足交通調(diào)劑等方面的要求，另一方面也可以盡可能減少對(duì)于周邊居民日常生活以及道路交通的負(fù)面影響。

2.3 明確公路距離

在準(zhǔn)備階段，設(shè)計(jì)人員需要了解整個(gè)區(qū)域交通體系的分布以及未來(lái)規(guī)劃情況，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)做好各種交通工程彼此距離的控制。伴隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大，公路體系中包含的公路類型變得越發(fā)復(fù)雜化，除去互通立交，還包括了橋梁、隧道等。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合工程在質(zhì)量和安全等方面的要求，對(duì)不同公路之間的距離進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，盡可能地減少彼此之間的影響和干擾，延長(zhǎng)互通立交的使用壽命。互通立交占地范圍廣，在對(duì)距離進(jìn)行確定時(shí)，需要盡量避免過(guò)近的現(xiàn)象，避免交通振動(dòng)的疊加或者交叉[3]。

2.4 分析連接條件

現(xiàn)代交通體系中，交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)變得日趨復(fù)雜化，互通立交設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可能會(huì)設(shè)計(jì)不同類型公路的連接，如高速公路、普通公路、主干道、支干道等，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)不同道路線路的連接條件進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出科學(xué)的連接方式，以此來(lái)確保公路相互貫通。公路連接設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須把握好不同方向不同層面的車輛通行情況，分析交通量和車流流向?qū)B接設(shè)計(jì)的影響。如果區(qū)域地理形態(tài)并不適合設(shè)計(jì)公路連接線，則需要及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案作出修改，以保障互通立交設(shè)計(jì)的效果。

2.5 優(yōu)化立交形式

高等級(jí)公路中，互通立交的形式有很多，其中比較常見的三種分別是定向Y形立交、喇叭形立交和菱形立交，其有著各自的優(yōu)勢(shì)。首先，定向Y形立交通常都是在左側(cè)方向駛出，由左側(cè)進(jìn)入另外的車道，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎車輛的直接通行[4]，對(duì)行車速度進(jìn)行控制，提高道路的通行能力，而兩個(gè)保持一定距離的分離式斷面能夠很好地滿足駕駛員在視野方面的需求。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求雙車道之間保持一定距離，同時(shí)也必須滿足橋下對(duì)于凈空的要求。其次，喇叭形立交在封閉式高速公路中十分常見，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型良好，可以最大限度地保障行車安全。不過(guò)，相比較其他形式，喇叭形立交的交通量不足，若將環(huán)形匝道放在出口位置，可能導(dǎo)致駕駛員無(wú)法正確分辨出口位置。菱形立交通常只會(huì)設(shè)計(jì)在左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)匝道中，其能夠?qū)Σ煌缆分g的連接情況進(jìn)行優(yōu)化，利用相應(yīng)的跨線構(gòu)造物，實(shí)現(xiàn)道路的交叉，從而提升交通體系的整體通行水平。菱形立交可以縮短行車?yán)锍?，為車輛通行提供便利，而且出口位置十分明確[5]。

3 高等級(jí)公路互通立交設(shè)計(jì)路徑

3.1 分流合流設(shè)計(jì)

互通立交最大的特點(diǎn)是公路路面本身呈立體狀態(tài)，允許更多的車輛同時(shí)通行，不過(guò)其對(duì)于公路的分流合流能力也有著更加嚴(yán)格的要求。分合流設(shè)計(jì)中，必須在滿足車輛行進(jìn)方向變化要求的同時(shí)，保持車輛通行順暢。通常來(lái)講，分合流都會(huì)用到立體交叉點(diǎn)，設(shè)置輔助性道路或者專門的分合流線路來(lái)避免車輛之間的沖突?；ネ⒔辉O(shè)計(jì)中，可以通過(guò)增加出入口設(shè)計(jì)以及設(shè)置指示標(biāo)志的方式，提醒車輛注意觀察。分合流的效率以及安全性會(huì)受到出入口寬度的影響，設(shè)計(jì)人員需要從交通網(wǎng)絡(luò)整體層面做好分析，測(cè)算最大交通峰值，依照峰值來(lái)構(gòu)建分合流模型，以更好地滿足公路的使用需求。分合流控制中，可以結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)燈，通過(guò)信號(hào)燈與交通線的共同作用來(lái)對(duì)車流進(jìn)行控制。

3.2 公路匝道設(shè)計(jì)

首先是匝道半徑。互通立交設(shè)計(jì)中匝道設(shè)計(jì)屬于核心內(nèi)容，匝道半徑會(huì)對(duì)立交通行情況產(chǎn)生直接影響，半徑越大表示互通性越好。從設(shè)計(jì)人員的角度，在針對(duì)匝道半徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況[6]，確定好公路規(guī)模、交通流量以及地形地貌等因素。如果工程處于城市內(nèi)部區(qū)域，周邊建筑眾多，限制了匝道寬度，則需要對(duì)其半徑進(jìn)行嚴(yán)格控制。互通立交所處區(qū)域若存在較大坡度，車輛行駛需要控制速度，匝道半徑同樣不宜過(guò)大。另外，匝道半徑的設(shè)計(jì)還必須將其連接的主干線和支干線數(shù)量考慮在內(nèi)，如果需要連接大量路口，匝道半徑不能過(guò)大，否則可能引發(fā)交通擁堵問(wèn)題。

其次是匝道環(huán)圈。匝道環(huán)圈的設(shè)計(jì)需要考慮數(shù)量和位置的分布情況，環(huán)圈可以很好地解決交通擁堵問(wèn)題，將不同行駛方向的車輛引導(dǎo)向不同的匝道圈，有效避免車輛行進(jìn)路線改變時(shí)引發(fā)的堵塞現(xiàn)象。匝道環(huán)圈設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)右轉(zhuǎn)向匝道滿足車輛環(huán)繞的需求，不需要對(duì)左轉(zhuǎn)彎道進(jìn)行設(shè)置，以此來(lái)最大限度地避免車輛行駛方向的交叉。借助內(nèi)環(huán)與外環(huán)的相互配合，將向左和向右行駛的車輛分隔開來(lái)，左行車輛只需要沿環(huán)圈繞行180°，就可以進(jìn)入到左側(cè)公路交叉口[7]。

然后是斷面設(shè)計(jì)。斷面形態(tài)在匝道設(shè)計(jì)中同樣非常重要，其對(duì)于互通立交整體有著非常重要的作用，斷面參差越多，結(jié)構(gòu)的立體性越強(qiáng)，交通支持效果也越好。不過(guò)，更多的斷面層次意味著更大的整體高度和更多的出入口數(shù)量。在進(jìn)行匝道斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將交通流量考慮在內(nèi)，確保公路層面能夠與車流量相匹配，以免出現(xiàn)空間和成本浪費(fèi)的問(wèn)題。斷面設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確把握所有層面的公路方向和彼此銜接情況，確定好主干線和其他公路的銜接位置，借助合理的緩坡設(shè)計(jì)來(lái)確保互通立交能夠向各個(gè)層面平穩(wěn)順延。

3.3 出入口設(shè)計(jì)

匝道出入口設(shè)計(jì)的效果會(huì)對(duì)互通立交行車的連續(xù)性產(chǎn)生直接影響，依照匝道設(shè)計(jì)行車速度以及橫斷面分析，常見的出入口方式有很多，如分合流模式、主線分岔合流設(shè)計(jì)、單向雙車道匝道出入口設(shè)計(jì)以及雙車道匝道單出入口設(shè)計(jì)等。在對(duì)主線分岔合流以及單向雙車道出入口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮車道平衡問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置輔助車道的方式來(lái)滿足車道變化的需求。應(yīng)該對(duì)車輛在匝道內(nèi)的運(yùn)行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)，考慮視距安全，要求匝道出入口能夠與其他構(gòu)造物保持一定距離。另外，出入口線形設(shè)計(jì)應(yīng)該具備連續(xù)性，這樣才能實(shí)現(xiàn)主線和匝道控制曲線使車輛行駛速度平穩(wěn)過(guò)渡[8]。

4 案例分析

某高速公路采用四車道標(biāo)準(zhǔn)，行車速度100 km/h，汽車荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)。互通立交設(shè)置在工程起點(diǎn)位置，在與現(xiàn)有高速公路連接的同時(shí)，也設(shè)置有分支線連接周邊開發(fā)區(qū)。對(duì)現(xiàn)有高速的平縱坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)擬合的方式，在結(jié)合地形條件的情況下，擬定了兩個(gè)互通立交設(shè)計(jì)方案[9]。

方案一：采用半直連T型+A型單喇叭的結(jié)構(gòu)，平面布置如圖1所示。

圖1 半直連T型+A型單喇叭的結(jié)構(gòu)

該方案設(shè)置在高速公路K122+980位置，既有高速的高差相對(duì)較大，為了盡可能減少互通立交施工環(huán)節(jié)的挖方量，控制橋梁長(zhǎng)度，更好地滿足互通需求，將原本的十字樞紐互通拆分為T形樞紐互通，在靠近規(guī)劃工業(yè)園區(qū)的位置，設(shè)置了單喇叭互通來(lái)滿足開發(fā)區(qū)進(jìn)出高速公路的需求。該方案能夠減少互通立交施工中的挖方數(shù)量以及橋梁長(zhǎng)度，也可以對(duì)連接線的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，不需要對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行改造，可以在不影響互通功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本造價(jià)的有效控制。

方案二：采用混合式十字形樞紐，平面布置如圖2所示。

圖2 混合式十字形樞紐

方案二同樣設(shè)置在高速公路K122+980位置，十字形樞紐交叉能夠很好地滿足各個(gè)方向上的交通需求。方案通過(guò)設(shè)置北連接線的方式與開發(fā)區(qū)連接，對(duì)高速公路出入口的數(shù)量進(jìn)行了整合，使得交通轉(zhuǎn)換能夠被集中在一個(gè)區(qū)域。不過(guò)，區(qū)域地形存在較大的高差，互通區(qū)域的挖方量大，需要設(shè)置多個(gè)橋梁，既有水庫(kù)上的跨越大橋被歸入到了變速車道的范圍內(nèi)，需要進(jìn)行加寬改造，施工難度大且會(huì)對(duì)現(xiàn)有的交通通行情況產(chǎn)生干擾，工程規(guī)模巨大，成本造價(jià)高昂。

在對(duì)比兩種方案的情況下，可以明確，方案二的整體規(guī)模巨大，方案一則可以有效地減少土地占用，在滿足互通功能需求的同時(shí)，降低了工程造價(jià)。因此，最終決定采用方案一進(jìn)行互通立交的施工[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路工程的建設(shè)速度不斷加快，對(duì)于現(xiàn)代高等級(jí)公路而言，互通立交是非常重要的組成部分，關(guān)系著公路運(yùn)行的質(zhì)量。在科學(xué)設(shè)置互通立交的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)不同公路之間的交通轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度快，不容易出現(xiàn)交通擁堵問(wèn)題。從設(shè)計(jì)人員的角度，在對(duì)互通立交進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮公路的實(shí)際情況，將各方面的影響因素考慮在內(nèi)，采用科學(xué)的設(shè)計(jì)思路以及有效的設(shè)計(jì)方法，保障互通立交設(shè)計(jì)的效果，促進(jìn)交通工程整體水平的提高。