摘要 互通立交在公路交通中發(fā)揮著極其重要的作用，能夠有效促進公路運輸能力的提升，更有助于促進地方經(jīng)濟發(fā)展，充分發(fā)揮公共交通的作用和價值。但互通立交的設(shè)計難度相對較大，在設(shè)計中需要綜合考慮多方面因素的影響。為了進一步提升高速公路互通立交設(shè)計質(zhì)量，文章對高速公路互通立交設(shè)計中的選型和特征進行了分析，并進一步探討了互通立交設(shè)計中的要點和關(guān)鍵，以期為相關(guān)高速公路工程設(shè)計建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞 互通立交；選型；綜合設(shè)計

中圖分類號 U412.352.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0032-03

0 引言

互通立交設(shè)計具有綜合性強、涉及面廣、影響因素多等特點，具體設(shè)計需要綜合分析互通立交設(shè)計方案在經(jīng)濟、環(huán)境、社會等各方面的影響，才能夠制定出科學合理的設(shè)計方案，確?；ネ⒔辉O(shè)計目標的達成。高速公路互通立交建設(shè)因為水文地質(zhì)條件更為復雜，施工規(guī)模大、難度高，導致設(shè)計工作的難度和復雜性大大增加[1]。為了進一步提高高速公路互通立交設(shè)計方案的質(zhì)量，該文對互通立交設(shè)計中的選型、特征、主要指標、設(shè)計要點等展開了分析研究，并提出了相關(guān)建議和想法。

1 互通立交設(shè)計選型與特征分析

互通立交的設(shè)計，需要結(jié)合不同互通立交的形式特點和具體工程條件，從互通立交的具體功能、道路等級、工程建設(shè)要求等方面進行綜合性考量。通常情況下，互通立交分為以下4種類型，如圖1所示。

1.1 喇叭形立交

喇叭形立交在具體設(shè)計時所采用的線形為環(huán)形匝道，整個設(shè)計層次簡潔明了，不需要跨越較多的橋梁結(jié)構(gòu)，但是如果采用b型（菱形）的線形，在應用時車流安全性相對較差[2]。該類立交限行多用于主次交通流明顯、無輔道的三路交叉設(shè)計中。

1.2 菱形立交

菱形立交所占用的土地面積較小，結(jié)構(gòu)形式簡單，并且不會對主線交通流造成影響，能夠確保主線交通的通行能力。一般情況下，菱形立交多用于次干路支路的交叉，因為該類立交匝道對于通行速度的要求相對較低，在遇到受限進行時，也能夠獲得良好的應用效果。

1.3 定向Y形立交

定向Y形立交在設(shè)計建設(shè)中，對于主線和匝道的線性標準要求非常高，需要跨越較多的橋梁，但是在建設(shè)中所需的占地面積相對較小。因此，該類立交類型多用于樞紐立交工程建設(shè)，并且在建設(shè)中主線直行車流需要超過轉(zhuǎn)彎車流，這樣才能夠體現(xiàn)更好的應用效果，滿足公路立交建設(shè)要求。

1.4 定向式樞紐

定向式樞紐對于交通集散性能的要求以及匝道線形要求都非常高，同時在設(shè)計中需要采用統(tǒng)一的出入口模式，所以該類立交層次的結(jié)構(gòu)組成非常復雜，跨度大，成本投入非常高。一般情況下，定向式樞紐多用于轉(zhuǎn)向交通流較大的快速路交叉口立交建設(shè)。

2 互通區(qū)主線線形指標分析

互通區(qū)主線線形指標（如表1）是互通立交設(shè)計中最關(guān)鍵的一點，其直接影響著互通交通工程的科學合理性。在互通立交設(shè)計中，要綜合考慮視距、路況感知等方面因素的影響，與加減速車道指標和相對應的形態(tài)要素形成有效配合[3]，切實保證互通立交投入使用后，過往車輛行車的流暢度和舒適性，發(fā)揮互通立交應有的作用。

3 互通立交的綜合設(shè)計點分析

3.1 協(xié)調(diào)互通立交的線性指標與車輛行駛速度

立交主線與匝道的車速變化曲線可以參考圖2。其中曲線中a和b分別代表了收費區(qū)以及非收費區(qū)車輛的行駛速度，c則代表了由于匝道設(shè)計問題導致車輛在加減速過程中所產(chǎn)生的不正常曲線。分析圖2可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計中必須綜合考慮匝道不同區(qū)域車輛的車速，這樣才能夠確定曲線的集合要素。車輛在行駛過程中，駕駛?cè)藛T會結(jié)合路況及障礙物來對車輛的車速進行控制，而乘客則需要根據(jù)自身的心理變化以及周邊的路況變化來感受和適應車速的變化[4]。所以，在設(shè)計中要通過科學合理的匝道線性指標來促進匝道曲線設(shè)計方案科學性及合理性的提升，為司機和乘客提供更加舒適的行車體驗。

3.2 匝道設(shè)計速度的確定

高速公路互通立交的交通流量、匝道平縱線形和匝道斷面尺寸等的確定都與車輛行車速度相關(guān)。環(huán)形匝道最高車速較低，而對于直連式和半直連式轉(zhuǎn)彎匝道的速度則可以選擇中上限值。具體匝道設(shè)計速度可以參考表2。經(jīng)過實踐研究發(fā)現(xiàn)，當行車速度和匝道正線保持一致時，可以進一步促進匝道運行流暢度的提升。匝道的設(shè)計速度則會受高速公路地質(zhì)環(huán)境、投資等方面的影響，行車速度和匝道正線基本無法保持一致，多數(shù)情況下行車速度都會低于正線，但是為了盡可能提高行車流暢度，在互通立交設(shè)計中必須做好以下幾點：在車速方面應該盡可能達到既定車速要求，同時高速公路立交匝道的設(shè)計速度也需要盡可能與高速公路最大限制車速相一致。不同匝道的行車速度在計算時，需要結(jié)合具體匝道行車要求。比如：對于互通立交右轉(zhuǎn)彎的匝道，行車速度可選擇上限或者中間值，控制在50 km/h以內(nèi)，以滿足入口行駛需求。為了盡可能提高高速公路互通立交車輛在駛?cè)牒婉偝鰰r的流暢度，避免車輛滯留在匝道間，匝道分流車速需要超過主線車速的50%～60%，而駛出匝道的車速，則需要超過主線車速的70%，如果與收費站匝道相接近，則可以結(jié)合實際情況降低車速。

3.3 互通立交匝道設(shè)計

3.3.1 匝道平面線形設(shè)計

平面線形需要圍繞匝道功能、通行要求、主線線形、設(shè)計速度、地形、造價等多方面因素來展開設(shè)計。互通匝道平面一般包括直線、曲線、緩和曲線和圓曲線。其中緩和曲線多為回旋線，通常情況下有下述幾類：

r/3≤A≤r （1）

式中，A——回旋線參數(shù)；r——圓半徑。

（1）r不超過100 m，A需要不小于r。

（2）r比較接近100 m，A需要和r保持相同。

（3）當r比較接近3 000 m時，A需要控制在r的1/3。

（4）r超過3 000 m，A需要控制在r的1/3以內(nèi)[5]。

分流鼻處匝道平曲線的最小曲率半徑需要符合相應的規(guī)定，回旋線長度必須超過過渡長度。

3.3.2 匝道縱斷面設(shè)計

公路交互式立交設(shè)計時，坡道縱向設(shè)計一般都要經(jīng)過慎重考慮公路中心線方向而擬定，這是因為公路與坡道交接處空間常常受到限制。出入口設(shè)計應以公路通暢通無阻為準，并以主干公路口及出口坡道縱向設(shè)計為主。坡道與公路的聯(lián)系至關(guān)重要，設(shè)計師應重視這方面的工作。但實際坡道公路線縱向坡度通常和主線不符。從主線分出的坡道，必須填入10～20 m的緩坡，但通過設(shè)計橫斷面的縱向剖面，可以確定坡道的起點，緩坡的角度可以設(shè)計成縱向剖面的實際下坡。實踐證明，這種設(shè)計是非常合理的[6]。

縱斷面設(shè)計需要先選擇匝道起終點縱坡，之后再確定匝道拉坡。在匝道設(shè)計線上距分或合流點每隔5 m或10 m取一點，然后結(jié)合主線橫坡高程展開計算，再結(jié)合分流點或合流點高程完成高差計算，之后再除以兩點間距就能夠計算出縱坡，進而得到起終點縱坡的坡度。分流點或合流點匝道接坡也需要按照上述方法來進行計算和確定。在計算過程中，除了要按照相應的規(guī)范要求外，還需要注意下述幾點：

（1）分流鼻處由于主線速度較快，為確保匝道上的車輛能夠有良好通視條件，需擴大豎曲線半徑，通常情況下主線設(shè)計速度在120 km/h、100 km/h、80 km/h，T值則需要分別選擇≥45 m、≥37.5 m和≥30 m，并且匝道數(shù)據(jù)線的長度和半徑的最小值也必須符合相關(guān)要求，豎曲線半徑選擇其中較大的值。

（2）匝道縱坡盡可能不設(shè)置反坡，同時還需要保證坡道平緩，并做好品種組合，使匝道豎曲線、半徑和長度等都符合相應要求[7]。

3.4 互通立交變速車道設(shè)計

單車道變速車道所對應的減速和加速車道分別采用直接式和平行式。如果是雙車道，加速及減速車道都必須選擇直接式。變速車道在設(shè)計中，必須進一步加強對下坡及上坡階段減速及加速車道長度的修正，具體可以結(jié)合主線平均縱坡來作為修正的依據(jù)。此外，變速車道長度的驗算還需要綜合考慮主線計算速度和行程關(guān)系圖，以獲得更加合理的車道長度。

3.5 互通立交匝道橫斷面設(shè)計

公路互通匝道橫斷面包括行車道、路緣帶、硬路肩和土路肩，同時在雙向分離雙車道匝道中還包括中間帶。橫斷面的設(shè)計需要結(jié)合匝道的長度、交通量等相關(guān)數(shù)據(jù)。主線和匝道曲線的加寬值需要結(jié)合原曲線半徑，結(jié)合相應的規(guī)范要求來確定。

如果高速公路還需要設(shè)置加寬過渡段，可通過高次拋物線過渡高速公路加寬緩和段按高次拋物線過渡：

bx=（4k3?3k4）b

二、三、四級公路加寬緩和段按線性過渡：

bx=kb

其中，k=Lx/L。

匝道設(shè)計速度≤50 km/h，匝道多按線性加寬。匝道設(shè)計速度如果超過50 km/h，則可以按照主線加寬所用方法進行過渡。

3.6 互通立交匝道超高設(shè)計

匝道超高設(shè)計與車輛的行車舒適度安全性直接相關(guān)，因此上下匝道超高設(shè)計需要綜合考慮設(shè)計速度、圓曲線半徑、地質(zhì)條件等因素。

（1）變速車道超高值到確定需要考慮以下幾類情況：主線采用直線或者變速車道在主線曲線線性內(nèi)側(cè)，變速車道橫坡需要和主線保持相同[8]。主線曲線段超高需要以分水嶺3%為界限，如果在該值以下，曲線外側(cè)變速車道CP點至分流鼻，之后過渡到外傾2%橫坡位置；如果在該值以上，外側(cè)變速車道位于分流鼻，橫坡則需要外傾1%。此外，分流鼻橫坡帶速最大不能夠超過6%，漸變段橫坡需要和主線相同。

（2）匝道曲線超高取值。匝道超高、變速的設(shè)計速度需要相同。收費站匝道附近車輛車速減小，超高也為最小值，而對于分流匯流區(qū)域，超高值較大。在完成選型及用地規(guī)模的選定后，可增加縱坡尺寸，在確保行車安全舒適的同時，克服平面指標低致使縱坡橫坡過大的情況，并有效限制最大超高值。

4 結(jié)語

互通立交設(shè)計作為高速公路設(shè)計中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，與高速公路的經(jīng)濟性和舒適度直接相關(guān)。因此，相關(guān)設(shè)計單位需要有效把控互通立交設(shè)計要點，并綜合考慮各方面因素影響，對設(shè)計方案進行優(yōu)化，不斷提高互通立交設(shè)計方案的科學性和合理性。

參考文獻

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