浅谈互通式立交匝道路线设计

2013-08-29谢波

交通科技 2013年4期

谢波

（江苏省交通科学研究院股份有限公司南京 210017）

互通式立交是高等级公路及交通繁重城市道路不可或缺的组成部分，是与其他道路交叉时所采用的主要交叉方式之一。互通式立交具有通行大量交通流和车辆转向行驶的功能，同时也是高等级公路控制车辆出入、收费还贷的重要设施。设计合理的互通立交能使公路发挥最大的社会经济效益。

1 互通设计要点分析

1.1 平面设计

互通式立交匝道分为对角向匝道、环形匝道、半直连及直连式匝道，匝道的设计速度应根据其类型进行选取。匝道分类见图1。

图1 匝道的基本类型

匝道平面线形设计应根据匝道设计速度、交叉类型、交通量、地形、用地条件及造价等因素确定。匝道平面线形指标的选取应以交通量为基础选用合理的指标，转向交通量大的匝道平面线形指标应相对较高一些，另外右转弯匝道和左转弯直连式或半直连式匝道应采用高指标的平面线形。反向S型曲线处回旋线参数的选择应注意与超高过渡段的协调一致，避免形成反超高；反向曲线间回旋线参数宜相等，不相等时大小2参数之比不宜大于2。匝道设置回旋线时，连接相同半径的回旋线参数宜保持一致，增强匝道行车协调性及美观性；分流鼻处匝道平曲线的最小曲率半径应满足规范要求。

1.2 纵断面设计

匝道纵断面设计应结合地形、地质等因素，合理设置纵坡，注重平纵面线形的组合设计，处理好纵横交错的匝道纵坡与主线、被交路的关系，力求平面线形指标与纵断面线形指标［1］间的均衡协调，使匝道纵面成为视觉连续、平顺而圆滑的立体线形。

匝道的纵断面设计应注意其设计范围与平面线位长度的不一致性，匝道纵坡的范围应以车流分流点端部开始，合流点端部结束，分合流端部以前的变速车道部分随主线的横坡和纵坡变化而变化，确定匝道纵坡的起、终点高程和横坡时，应综合考虑主线纵坡和横坡，根据平均坡度法或合成坡度法计算确定。单一匝道进行拉坡设计时，对其首尾相接的匝道应统一考虑，避免出现最小坡长不满足规范要求的情况。匝道竖曲线的选取应满足规范规定的最小半径及最小长度要求，在匝道端部纵坡变化时应采用较大半径竖曲线，匝道中间难以避免出现反坡时，凸形竖曲线应选取较大的半径，以保证行车视距，提高行车安全性。

1.3 匝道超高设计

互通式立交为了减少工程规模，设计范围内平曲线指标均较低，匝道不可避免地需要进行超高设计，而匝道的超高大小设置对行车舒适度和安全存在直接影响，因此对于超高值的选取以及过渡方式需要深入研究。

匝道上直线与超高圆曲线之间或两超高不同的圆曲线之间应设置超高过渡段。超高过渡段的长度应根据设计速度、横断面的类型、旋转轴的位置以及渐变率等因素确定。①超高过渡段的设置。设有缓和曲线时，超高过渡在缓和曲线全长范围内进行；不设缓和曲线时，可将超高过渡所需长度的1／3～1／2插入圆曲线，其余设置在直线上；2圆曲线径向连接时，可将超高过渡段的各半分别设置在2个圆曲线内；设置构造物路段，超高过渡应充分结合桥跨布置考虑，一般将过渡段放在桥梁的同一联内，可减少构造物设计的难度；②超高渐变率的选取。在匝道一般路段和宽度变化较小路段按照规范要求选取即可，但进出收费站匝道宽度变化较大路段，超高渐变率的选取容易忽略因宽度变化对超高渐变率的折减作用，会使得匝道边部扭曲得很厉害。同时在反向超高路段，为了减少排水困难，其超高渐变率应选取较大值；③超高过渡方式。过渡范围内行车道外边缘的竖向线形一般有直线方式和三次抛物线方式，直线方式过渡比较简单，但比较生硬，且在过渡段起、终点处不顺畅，存在折曲感。从美观等因素考虑，采用三次抛物线方式进行超高过渡居多。

1.4 匝道端部设计

匝道端部由分合流点区域、变速车道、渐变段和分流岛等部分组成。

匝道端部纵断面应与平曲线综合设计，分流鼻处保证有足够的识别视距，条件受限制时识别视距应大于1.25倍的主线停车视距。汇流鼻处宜在匝道侧设置一平台（长度≥60m），使之与相邻直行车道的纵断面基本保持一致，保证通视。匝道出口位置宜设置在跨线桥前，易于识别。当条件限制设置在跨线桥之后时，匝道出口位置至跨线桥的距离至少应不小于150m。当分流鼻位于构造物上时，其后方6～10m的区域是需要铺设桥面系统的，并且还要安装护栏墙。

变速车道是匝道端部设计的重要部分，可分为直接式和平行式2种。单车道减速车道原则上采用直接式，单车道加速车道采用平行式；双车道变速车道均应采用直接式。双车道加速车道采用直接式，汇入主线时应该采用较小的流入角度，能增加车辆合流的顺畅性。当主线为曲线时，变速车道的平面线形设计分平行式和直接式进行。

（1）变速车道为平行式时，与主线相依的部分的曲率与主线曲率应该一致。当变速车道与匝道连接段线形为同向时，宜采用卵形回旋线或复合回旋线；为反向时宜采用S形回旋线。

（2）变速车道为直接式时，到分、汇流鼻的全长范围内原则上采用与主线相同的线形。当变速车道超高及过渡设计在主线为直线时，变速车道全长范围内横坡为主线的横坡；主线为曲线时，曲线段内侧变速车道的横坡与主线一致，曲线段外侧变速车道需设置附加路拱线进行横坡的过渡。

1.5 景观协调设计

《公路路线设计规范》［2］对匝道的路线设计在互通景观方面提出了要求，互通式立交的景观应与匝道线形布设相配合，并与环境相协调。

互通式立交的造型是以空间为主体，其整体形象主要是通过各种平面线形的平、纵面组合设计得以全面表达。匝道作为互通式立交的最基本单元，在匝道的路线设计过程中，应尽量避开受保护的景观空间，避免错误地割断生态景观空间或视觉景观空间的做法。

2 工程实例

荆门西互通主线为207国道，路基宽24.5 m，被交道为荆宜高速公路，路基全宽26m，交叉节点主交通流向为宜昌至襄樊方向，次主流向为宜昌至荆州方向。

2.1 平面

一般高速公路与干线公路交叉考虑收费因素，四路交叉互通式立交［3］常用单喇叭形、双喇叭形或半苜蓿叶形式。单喇叭形和双喇叭形互通仅需要设置一处匝道收费站，管理比较方便，而且适应交通量能力优于半苜蓿叶形式。因此，一般多采用喇叭形式。

远景年（2035年）荆门西互通转向量达到13 589pcu／d，考虑未来荆门西互通作为荆门市西部及南部的主要出入口，为更好地发挥207国道的国省干线功能，推荐一次实施双喇叭互通，互通的主体选在西北象限。互通平面设计见图2。

图2 荆门西互通平面图

因受荆宜高速公路袁集大桥桥位的限制，A匝道采用回头曲线方式，以增大207国道喇叭布设空间，线位布设同时考虑了500kV高压线的位置，造成C匝道线形指标较低，转弯半径采用85m，分流鼻处曲率半径勉强达到了规范规定的最小曲率半径的极限值。由于A匝道过于靠近207国道主线，D匝道只能从跨线桥桥孔穿越，视距存在一定影响。

该互通总体平面线形对关键指标灵活运用，既满足交通主流向的转向需求，又不对袁集大桥和高压线产生影响，节省了工程规模。但是在具体设计过程中，如果过分强调建设投资的节省和迁就场址条件，而采用与互通立交功能定位和运行性能不相符的匝道线形指标也是不可取的。

2.2 纵断面

荆门西互通纵断面设计主要受高压线净空、荆宜高速公路路面标高、主线跨线桥标高等因素的限制。由于受荆宜高速南侧高压线净空的影响，主线跨荆宜高速的竖曲线半径的取值受到限制，选取了80km／h设计速度对应的互通范围内主线竖曲线半径的极限值6 000m。根据现场地形条件，A匝道与荆宜高速公路和207国道交叉均采用上跨方式，A匝道纵断面在设计过程中主要考虑跨线桥的净空、收费广场最大纵坡限制、荆宜高速北侧高压线净空以及与B，C匝道和F，G匝道的顺接。D匝道从主线跨线桥的桥孔穿越，纵断面设计时综合考虑了桥下净空和与A匝道合流点标高限制，保证了平、纵面方案的可行性。

本方案匝道纵断面设计在明确控制因素的前提下，在匝道起终点标高和横坡计算正确的基础上，充分考虑匝道与变速车道、匝道与匝道分岔点前后的连接，并结合排水设计方案进行。平纵组合设计［4］时尽可能考虑了匝道的平纵配合对行车安全与舒适的影响，一般来说，在匝道上拉坡很难做到平包竖，但应尽量避免在纵坡变化处设小半径圆曲线，以及避免凹凸变坡点设在较短的缓和曲线段，以防车辆难于判别前方转向，影响行车安全。

2.3 匝道超高

《公路工程技术标准》［5］考虑到我国南北温差悬殊，东西气候迥异，地形地理条件变化较大的实际，规定的最大超高值的变化范围在10%～6%之间。《新理念公路设计指南》（2005版）指出［6］：对于交通组成中大型车比率较高的情况，最大超高值宜控制在6%。据美国经验，在潮湿多雨地区采用最大超高率为8%。本项目位于湖北荆门市，四季分明，气候温暖，无霜期长，为亚热带温暖季风型气候地区，结合207国道和荆宜高速公路交通流中特大、大型货车占有一定比例，及B，F环形匝道半径60m、设计速度40km／h的特点，综合考虑，B，F环形匝道最大超高值折中采用了7%，在保证匝道行车速度及通行能力的同时，平衡了小型车的舒适感和装载较高的货车安全性。

另外在匝道连接部横坡进行过渡衔接时，需要注意反坡的超高设置。A－I匝道连接部处A匝道采用了200m的圆曲线半径，设置4%超高值。I匝道终点因线形与A匝道超高不符合，在连接鼻端处采用2%的横坡，增加了附设路拱线，并在匝道外设置反坡，逐渐过渡到与A匝道相同的超高值。