由南大梁高速公路互通式立交设计浅谈对立交选型定位的理解

张 怡

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

高速公路的互通式立交既为相交道路转向交通的疏解和接纳提供了交通设施，同时又使主线高速、安全的交通功能得到保证，是高速公路设计的重要组成部分。高速公路的互通式立交设计是一项综合性强、影响因素多、难度较大的复杂工作，而选型定位在互通式立交设计工作中具有决定性的指导意义。

互通式立交的选型定位，即对互通位置及形式的选择。定位是从较大范围的交通布局考虑，选定互通式立交的位置;选型是根据当地条件和要求，从常用的立交形式中选定符合要求的一种或几种立交形式并通过综合比较选定其中的一种。互通式立交的选型定位是工程总体布局和具体设计的重要环节，如果选择不当，不仅永久影响立交自身的使用功能和作用，而且会影响到主线、被交叉线的交通运营。

四川南充—大竹—梁平(川渝界)公路是四川省最便捷的东北向通江达海的出川快速通道，采用设计速度80 km/h、双向四车道、路基宽度24.5 m的高速公路标准设计。本项目渠县至川渝界段相继与渠县西环线、华蓥山电厂专用路、竹庞公路、达渝高速公路、G210和石安公路相接或交叉，共设置互通式立体交叉6处，其中与达渝高速公路相交设红花湾枢纽立交，其余5处均为单喇叭一般型立交。互通式立交设计对该地区的交通条件、社会条件、自然条件等进行了广泛、深入、细致的调查和勘测，选择了多种合理方案进行技术经济比较，主要遵循以下原则。

1 要满足路网布局、城市规划、交通及其发展的要求

道路设置互通式立体交叉的主要目的，就是为了在交叉时尽量避免各向车流互相交叉和交织，提高行车速度，增大道路的通行能力，同时保证交通安全，改善交通环境，提高社会效益。路网或城市规划、远景交通量预测是选择立交位置、形式、确定立交规模的主要依据。

因此在选型定位之前，应对研究范围内的交通资料进行充分的调查研究和分析预测，主要工作即调查并收集交叉路口各转弯及直行交通量，交通组成;推算远景交通量，制作交通量流量、流向图表。

在选用A型还是B型单喇叭互通时，应从交通安全和经济型两方面综合考虑，注意以下事项:

(1)分清交通流的主要方向与次要方向，对于交通量较小的一侧，采用环形匝道;

(2)当环形匝道与半定向匝道的交通量相差不大时，进口匝道采用环形匝道。但此时半定向匝道在高速公路主线分流鼻端附近的曲线半径要尽量采用较大数值;

(3)如根据交通主流向需选用B型单喇叭互通，原则上应采用主线上跨匝道的形式，且环形匝道的最小曲线半径尽量大于45 m。

2 要适合当地地形、地物和工程用地等条件

在选择互通式立交的位置时，应选择地质条件良好、房屋拆迁较少、不占或少占农田及施工条件方便的地点。靠近城市或场镇的互通式立交，应考虑该地区的经济、城市规划，综合考虑同其他运输设施的关系。互通式立体交叉与相邻的其他设施或既有构筑物间的间距应满足规范要求，以保证安全性。

在确定主线与交叉线的上下层关系时，应充分考虑地形及交叉路线条件。当交叉线所经地形低凹且路基贴近地面时，可优先选择主线上跨匝道的方案。主线上跨的优点较为突出，一是主线路面上无跨线桥，司机视野较为开阔，有利于车辆的安全行驶;二是有利于立交的自然排水;三是减少挖方工程，可以减少对自然环境的破坏。当交叉线经过地势高凸且有一定高度的路堤，两线接近正交，主线下穿不至于下挖太多时，也可以采用主线下穿的方案。

3 要考虑工程实施、投资和效益

立交选型应充分考虑客观条件，从实际出发，分清立交性质，正确决定立交规模，必要时可以先满足基本要求留有发展余地，优选立交线形，节约工程投资，提高投资效益，便于工程上马实施。选型定位要考虑工程施工时能够保持正常交通，特别是主干道路，一般不宜中断。应切实考虑施工期间的交通组织问题，尽量为工程的顺利实施创造条件。

4 实际工程案例

结合南大梁高速公路互通式立交的定位选型及方案比较情况，来说明一下在具体设计中是如何贯彻执行上述原则的。

4.1 龙潭互通

该立交位于临巴镇南侧，与华蓥山电厂专用路(X6380)相连接，根据交通量预测结果，本立交南大梁高速公路梁平方向与龙潭方向转向交通为主要流向，控制条件为既有襄渝铁路梯子湾铁路桥(与主线交叉，主线下穿)、110 kV高压线及铁塔(南北向与主线交叉)、在两线交叉的第三象限有一条既有河流(图1)。

图1 龙潭互通区域

根据交通量预测，龙潭到南充方向的交通量较小，布设为环形匝道，选择A型单喇叭形式。考虑到既有河沟较宽，为尽量避免改河工程，布设了两个方案进行比较。方案一，由南充方向右转驶出高速公路的匝道沿既有河道北侧布线，未侵压河道，不存在改河工程。但梁平方向的左转半直连匝道分流鼻端距既有襄渝铁路桥较近，且匝道伸入主线下穿襄渝铁路桥所设的主线桥上，桥梁工程增大(图2)。方案二，将交叉位置向南充方向移动，保证分流鼻端距离既有铁路桥150 m，能够保证梁平方向分流驶出的车辆的司机不会被既有铁路桥遮挡实现，出口辨识度提高，安全性显著提高。缺点是互通侵压既有河道，需改河300 m(图3)。方案三，为了既能解决安全性问题，又能避免改河工程，提出了B型单喇叭方案(图4)。虽然经过交通量预测，本互通各方向的转向交通量均较小，但是相差较为悬殊，为了实现立交的交通功能，仍然应该满足主流向交通对线性指标的要求。经过进一步的技术经济比较，本互通采用方案二A型单喇叭立交，满足安全视距要求，对匝道侵压的河道进行改移。

4.2 月华互通

本立交位于月华镇以北，与G210相连接。交叉处无重要控制性因素，主要受地形控制，立交范围内地形起伏。根据交通量预测结果，本立交南大梁高速公路南充方向与G210转向交通为主要流向，但与次要方向交通量相差不大(图5)。

图2 龙潭互通方案一

图3 龙潭互通方案二

图4 龙潭互通方案三

方案一，根据交通量预测，B型单喇叭互通满足交通主次流向的交通要求，考虑到控制条件不多，本互通主要根据地形条件选择具体位置和方案。该路段主线为跨线桥，因此考虑利用主线桥下空间采用匝道下穿(图6)。由于该范围内G210标高较高，且接线处纵坡较大(约为6%)，不满足平交口范围的纵坡要求，根据实地测量和地形分析，考虑将G210标高降低约4 m，这样既改善了G210的纵坡条件，又有利于高速公路主线和互通的布设(图7)。

图5 月华互通区域

图7 G210公路改造

方案二，由于目前G210已经开始半幅整改，如按照方案一对G210纵坡进行调整，必将造成工程反复，产生对项目实施不利的社会影响。故考虑将连接处调整至K线北侧，此处G210纵坡相对较平缓(小于3%)。根据交通量预测，本互通主次流向交通流量相对较为均衡，结合地形条件，方案二采用A型单喇叭互通(图8)。与方案一相比，方案二的优点主要有①缩短连接线长度，减少工程量;②将B型单喇叭改为A型，有利于行车安全;③不用对G210进行改造，避免工程重复。经过工程经济比选，采用方案二。

图8 月华互通方案二

4.3 红花湾枢纽互通

本项目主线与达渝高速公路相交(现状达渝高速公路全宽24.5 m，双向四车道，设计速度为80 km/h)，设置红花湾枢纽式全互通式立交。

为便于互通匝道布设，尽量减少互通匝道桥梁长度，减小互通的投资规模，互通范围的主线宜选择在达渝高速公路的路堑路段或路堤路段。根据达渝高速公路的平、纵面及沿线地形分析，若采用本项目主线下穿达渝高速公路，需要在达渝高速公路桥梁段选择交叉位置，而达渝高速公路主线走向范围内，仅在DYK63+540处为跨越沟谷设置了一座30 m的拱桥。由于沟谷较深(约30 m)，两岸地势陡峻，不具备立交布设条件。经调查路线走向范围内达渝高速公路亦无高路堤路段，不具备主线下穿达渝高速公路的条件，因此不考虑主线下穿的交叉方式，采用主线上跨达渝的方式通过。

根据达渝高速公路的路线布设情况，该区域路堑段有三处，根据其分布情况，分别选取了北、中、南三条线路进行互通位置比选，即通常所说的互通选线(图9)。

图9 红花湾枢纽互通选线

由于北面受地形控制，紧贴山坡坡脚，绕开北侧深沟后，选取了北线K1与达渝高速公路相交;受路线总体走向的控制，南线K2路线绕行距离较长，为实现本项目快速通达的建设目标，考虑在北线K1和中线K之间作立交位置比选(图10、图11)。

图10 K线的纵面线形

图11 K1的纵面线形

根据两条主线在跨达渝高速公路段纵断面比较，K1线桥梁长度较K线约长850 m，工程投资大，且纵面线形较K线差，因此推荐采用K线与达渝高速公路交叉点作为红花湾枢纽互通交叉位置(图12)。

图12 红花湾互通区域

根据选定的K线位置，结合达渝高速平、纵面、互通范围内地形控制条件以及交通量，分别拟定了“8”字型、蝶型、变形苜蓿叶型三个立交方案作比选。

方案一，本着尽量减少互通占地的原则，根据主线交叉角度，考虑将两个次要流向的交通流放置在锐角象限(即达渝高速和主线相交的第一、三象限)，将主要流向布置在直连或半直连匝道上，再分别布置各转向匝道，布设了“8”字型的互通方案。本方案次要流向匝道布设与交通量预测结论稍显不符，但由于交通流量较小，对互通使用性影响较小，故在设计中不予考虑。本方案优点主要是各匝道线性指标较高，行车安全性和舒适度最高，且占地最小(图13)。

图13 红花湾互通方案一

方案二，考虑将两个次要流向的交通流放置在环形匝道，然后将主要流向布置在直连或半直连匝道上，再分别布置各转向匝道，布设了蝶型的互通方案。本方案匝道布设与主次流向交通量预测结论相符，但存在一处交织段，通行能力略弱，安全性和舒适度相对较差，占用土地和拆迁量较方案一多(图14)。

图14 红花湾互通方案二

方案三，根据交通量预测结论，四条左转弯匝道中，除南充左转往达州方向高峰小时交通量达到1 089 pcu/h，其余各转向匝道交通量均小于500 pcu/h，故布设此变形苜蓿叶互通方案。本方案匝道布设与主次流向交通量预测结论相符，但存在两处交织段，通行能力较弱，安全性和舒适度较差，占用土地和拆迁量最大(图15)。

图15 红花湾互通方案三

经过综合比选，虽然方案一建设规模相对另外两个方案相对略高，但该方案匝道布设紧凑，造型优美，线形指标高，通行能力大，占用土地面积少，综合分析后推荐采用方案一。

互通式立体交叉的选型定位是一个需要综合考虑和比较的过程，要在设计原则的指导下，充分分析所有控制因素和建设条件，分清主要和次要问题，不忽略任何一个合理可行、有比较价值的方案，只有这样，才能真正做好互通式立交的选型定位工作，为具体的设计工作奠定基础，只有经过认真全面的分析比较，才能确定最优的互通方案。