山区高速公路单喇叭型互通立交设计分析

2013-10-16李琦

黑龙江交通科技 2013年3期

李琦

(河南省交通规划勘察设计院有限责任公司)

喇叭形互通立交是高速公路建设中比较简单和普遍的立交形式，更是三路立交的代表形，多数适用于一般公路和高速公路的T行交叉。喇叭形互通立交是用一个半定向匝道和环圈式的匝道，实现车辆左转弯的互通式立体交叉形式。当左转弯的车流量比较小时，可以优先考虑喇叭形式。喇叭形互通立交可以分为A型和B型，经过环圈式左转匝道驶入主线的是A型，行驶出去的为B型。由于A型喇叭的主线车辆行驶高速比较流畅，B型喇叭主线行驶出的车辆都要经过环形匝道转弯才能够通畅行驶，所以，当行驶主线的交通量与驶出主线的交通量之比小于1∶1.3时可以先考虑采用A型的喇叭。

1 喇叭形的立交所具有的优缺点

喇叭形车道具有十分明显的优点:(1)除了环圈式的匝道之外，其它的匝道都可以为准备进行转弯的车辆提供一个速度比较高的半定向运行;(2)在道路上只需建设一个跨线的构造物，不但整个工程的经济合理了，成本也会比较节省，在需要收费的道路上建立一个收费站就可以满足需求，对于以后的工程管理和运营都是比较方便的;(3)在道路与匝道的设计当中没有交织和冲突点的存在，对于行车的安全也有比较大的保障;(4)结构相对来说是比较简单的，造型也是比较美观的，对于行车的方向也是比较容易进行辨别的。相对于这些优点，这种喇叭形立交的缺点同样是非常明显的。(1)在环圈式的匝道上行车的速度比较慢，如果是采用比较高的行车速度进行计算时，占用的空间比较大;(2)车辆在进行左转弯时绕行的距离相对于来说是比较大的。如果在左转弯交通量不是很多的时候，可以考虑采用这种方法，从而减少工程的造价，节约成本和整个工程的空间，同时也可以满足较大的交通量。

2 纵面线形规划设计

纵面线形应当同横断面以及平面线形保持在相互适应的状态，平面和竖面要进行合适的组合。纵坡设计需要平缓，而尽量不采用最大极限纵坡。在严寒区，需采取一些较为平缓的纵坡，匝道最小的纵坡应该满足纵向排水的需求，一般都不会小于0.5%，在特殊的情况下也不应该小于0.3%。

2.1 变速车道纵坡接坡点的设计

匝道的纵坡设计起始点以及终点一般都在汇流点和分流点处。以减速车道为例(如图1所示)匝道的纵坡是从C点开始，AC段的设计由主线设计高与横坡来决定。C点纵坡可以通过计算B、C两点的平均纵坡近似求得，B、C两点之间的距离为5～10 m，而匝道纵坡的竖曲线不能够超过C点。

图1 变速车道纵坡接坡点设计图

2.2 被交道同匝道之间的接坡设计

被交道同匝道是以平面交叉的模式进行对接的，要注意匝道接点位置处纵坡要满足被交道路拱横坡的要求，见图2。若并非是正交模式，应该是被交道纵坡、匝道、横坡的斜角度通过计算的综合值。匝道纵坡的竖曲线不能够伸入被交道的路基断面内，如果被交道和匝道与被交道路拱横坡相连困难比较大的时候，可以取0～i之间的任意值。

图2 被交道与匝道接坡图

2.3 纵曲线

匝道垂直坡度变化一定要设计出纵曲线，纵曲线在长度同半径的关系要依照匝道设计速度进行考虑，使之符合相关规范内容的要求。在出口位置，纵曲线半径要大一些，使之保证视角可以足够清晰，而在入口位置附近，纵断面线应该有同主线保持一致的平行性区段，如此一来，可以分清主线位置上的具体交通情况，使车辆可以更为方便安全地进行行驶。

2.4 横断面

匝道的横断面是由路口带、车道、土路肩与硬路肩等几个部分所构成，双向车道匝道分离相对方向还要包括有中央分隔带。匝道若以横断面分类划分成4个类型，通常都按照设计标准年限中，每天平均交通数量为参照、对车速以及立交的等级或一些相关的数据进行设计，并且要考虑到车辆的组成，尽可能做到纵、横、平协调一致。

2.5 关于匝道平面的设计

对于环圈式向左转向的匝道，最简单的方法是采用单曲线，但是所采用单曲线的方式与匝道上的车速根本不适应，所以采用曲率的半径是由大到小的卵形曲线或者是水滴形状，从而来满足车速变化上的要求。

3 平面设计

(1)主道与匝线的交叉角度应该倾斜交成20°～30°，这样能够使内环线型较为理想，很容易形成卵形或者水滴形，而且有比较长的视距和缓和段，否则，斜角太大水滴会被拉长，斜角太小水滴则会变宽，这样就会导致用地增大或者内部匝道太长，线型不够理想。A匝道穿过交叉点以后采用了大圆，再经过50～100 m之后才可以换成半径，有利于车辆行驶。水滴形的小径曲线都为40～80 m，超高3% ～9%，加宽值为0.3～0.8 m。(仅仅限于单车道)。相隔比较接近的圆曲线都用缓和曲线进行连接，并且能够满足了R大:R小大于等于2，反曲线的两个回旋线参数相等，不相等的时候值应该都小于2。

(2)匝道纵面的设计。主线与匝道的连接处，纵面线性应该尽量延续，要避免线性突变。端部纵坡以及匝道的变化处理时应该采用比较大的半径曲线，要保证足够的停车距离，分、合流点以及附近的竖曲线应该满足视野的要求。

匝道断面线型大多数受连接主线的坡向和纵坡的大小限制。在匝道跨主线的时候，还会受到跨主线标高的控制。其位于曲线匝道的纵坡，应该根据有关规定的合成坡度来计算允许的最大坡度。匝道最小的坡度应该能够满足排水的需求，一般的情况下都不会小于0.5%。由于匝道的坡长比较短，两端还要与主线相连接，所以导致了纵坡上下起伏不定，比较短的纵坡在起始点或是终点也很难达到要求，因此只需要布置竖曲线就可以了。设计上应该尽量采取一般值以上的竖曲线半径等作为参考，在严格受限时可以考虑采用极限最小的参数。

4 单喇叭互通式立交平面在布置上采取的形式

当匝道设置采取的是环形结构时，原则上要采取单圆类曲线。在遇不利影响或是地形条件限制时，可以应用多圆曲线，而大圆与小圆半径比例最好可以在1∶1.35。因为其他影响因素与地形条件限制，所谓的单圆半径通常要采用常态值或者是关联常态值，如此设计的同内环连续的S形外环匝道，会形成小半径急转弯的特殊情况，非常不利于行车安全。在这样的情形之下，就要把内匝道设计成为卵形曲线，能够保证其同外环匝道搭接，充分保证内环位置的车辆在行驶上的安全性，R1同R2的比值要限定在标准的范围以内而不能逾越，见图3。

山区的高速公路比较少，针对设计速度比较低的特点单喇叭型互通立交方案的设计应该在满足互通的情况下开创思维、扩展思路，根据地形熟练、灵活的布置立交线形。B型的单喇叭互通是经由A匝道采取比较小的转弯半径，使匝道不受河流的不利影响，减少了工程总体造价，与此同时，通过对道路的改移连接，可以有效地收缩互通匝道桥梁的长度，降低了工程的造价，A位置匝道经由跨越连接道路，起到展线拉坡的作用。