互通式立交设计方案的选择分析

2022-04-22蔡燕燕CAIYanyan

价值工程 2022年13期

关键词：互通式线型互通

蔡燕燕CAI Yan-yan

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430000）

0 引言

互通式立交作为当前城市的重要建设之一，可以很好地解决交通运输不畅的问题，正确选择互通式立交的位置和形式，进行合理的设计，不但可以加快道路的运行效率，减少资金投入，还可以节省土地资源，保障城市交通的安全运行。

1 互通式立交建设的重要性

2020年实现了全面小康的建设目标，人们的生活质量得到了更好的改善，出行方式越来越多的倾向于轿车、出租等，物流业、电商业的发展也越来越多的带动了运输业的进步，所以交通拥挤现象几乎无处不在、交通事故越来越多，虽然近几年立交工程的建设越来越多，但人们对于交通运行的要求也越来越高。而城市互通立交特殊结构设计，可以达到交通转换的效果，使汽车能够平稳运行、减少拥堵现象。此外，结合城市的发展情况、周围建筑环境情况进行合理的立交设计，还可以减少土地资源的浪费、降低工程造价的费用，给城市增添一道美丽的风景线[1]。所以，合理设计互通式立交可保障车辆安全运行，意义重大。

2 互通式立交的设计分析理论

互通式立交的设计方案需要先了解当地城市的发展水平、交通运行情况、周边环境等因素，掌握规划区域内交通流量、地区的水文地质情况，并进行记录、分析和统计，进而提出科学合理的设计方案。

2.1 选址恰当

恰当选择合适的立交桥位置是工程师重点研究的问题之一，也是城市建设的关注目标。明确工程建设的目的，仔细观察周边水文地质、环境、交通通行能力、汽车流量等因素，进行明确的记录、分析和统计，以科学地确定立交位置。当位置无法选择在交叉口时，或者不能满足功能要求时，需要借助位移、合并、分离等技术手段，以保证立交建设更合理更科学[2]。

2.2 选型合理

互通立交的不同形式具有不同的优势，根据交通运行情况合理选型或互相组合，可以使交通运行更安稳、更顺畅[3]。实际设计时主要用到的立交形式有6种，见表1。

2.3 互通立交的线形设计分析

2.3.1 平面线形

平面线形设计包含主线平面线型和匝道平面线型。互通立交的由于交通的复杂性，其设计思路要比普通的桥梁设计更困难，涉及到影响因素更广泛，所以对于线型设计也有一定的压力。平面线型首选较大值，圆曲线半径选择略大值，超高横坡度选择稍小值，这样可以保证车速，使车辆顺利运行，更能提升道路的交通服务能力[4]。

2.3.2 纵断面线形

对于新建道路的互通立交设计，如果土地占用受限，建议采用高架桥或隧道的方案进行纵断面的设计，如此更能达到设计目的和要求。

就改扩建的道路来看，由于有跨线桥的控制，很难对原始道路的纵断面线型进行更改，这时可以借助纵坡和竖曲线结合的思路，来优化线型设计。如果原始的纵断面指标不能达到改扩建的要求，就要以标高为根本，根据周边道路的地形、地质等，进行改变和调整，以达到目标要求[5]。

2.3.3 平纵组合

互通式立交的立体交叉部门的线型组合最为复杂，同时也是最容易出现交通事故的位置，该范围内通行的汽车容易出现变道、加减速的现象，所以保障该区间车辆的安稳、顺畅行驶，就要加强对平纵组合的设计。在设计时需要注重以下内容：首先，平纵线的设计要有连续性、平稳定，保持视觉的连续性，这样在视觉上可以带动司机的视觉，保证车辆的平稳驾驶；其次，平纵断面设计的各项指标数值要互相协调，避免出现较大差距，这样可以保证汽车行驶的平顺性；另外，合成坡度的选择要得当，这样便于道路排水和安全；最后，注重与周边环境、景观的结合设计，可以缓解司机的视觉疲劳、集中注意力。

表1互通式立交选型分析

2.4 互通立交的匝道设计

2.4.1 匝道型式

匝道的型式包括左转匝道和右转匝道两种。左转弯匝道是为了实现车辆的左转功能，要求该角度在270度，而且要超过对面车道，中间会设置跨线结构，左转弯匝道主要分为三类。其一直接式匝道，这属于左出左进形式，由于有很多缺陷，比如跨线构造多、存在安全隐患、不便于中型卡车等的形式，所以实际工程设计中很少遇到。其二，半直接式设计，它解决了从左侧进入的风险，提高了行驶安全性。其三，间接式设计，它是汽车通过跨线结构，先右回转270度，以实现左转功能，这种右出右进提高了安全性，工程造价低，但是占据较多的土地资源，而且绕行时间长。所以在实际设计时，通常会结合多种影响因素，选择最合理的设计型式。右转匝道是为了实现车辆的右转目的，角度设置在90度，汽车可直接进入相交道路的右侧，中间没有跨线结构，这种设计更简捷，行驶更便利。

2.4.2 匝道速度的选择

不同级别的道路对速度的要求有所区别，所以匝道速度的设计是根据交通量、路况、主线速度等综合考虑。同一立交中的每条匝道的速度还受到匝道的型式的影响。直接式左转匝道的速度一般设定上限值，半直接式匝道设定中间值，间接式匝道设定下限值。右转匝道速度设定中间值或上限值[6]。

2.4.3 匝道纵坡

匝道的纵坡要求连续、平整，国际惯例指出，在山区环境下，匝道纵坡要低于限制坡度的百分之六，冰雪环境下，要小于限制坡度的百分之五，承重较大的匝道上坡坡度要超高限制坡度的百分之四。

3 泉州市G324枢纽互通式立交的设计方案分析

3.1 工程概况

G324枢纽互通式立体交叉位于现状仕公岭立交北侧，主线上跨G324，在K2+279.171处与G324成、东湖街、坪山路组成五路交叉。这个交通位置对泉州市的发展具有重要意义，是城市的快速路，更是环泉州湾快速路二环的核心结构，属于“田”字型骨干路网的一纵。二该项目属于“田”字型骨干路网的一横，所以G324节点就成为了路网体系中的交通枢纽，即枢纽式交通[7]。

3.2 预测交通量

图1为2039年改交叉口的交通流量预测图，图中可以看出G324和研究通道的直行交通是主要交通流向。转向交通方面，324国道（西南）转向城东至北峰快速通道（东南）和城东至北峰快速通道（东南）转向324国道（东北）方向交通流较大。

图1 G324节点交通流量示意图

3.3 方案论述

方案一：

综合考虑交通量和区域地形，本方案采用半定向+部分苜蓿叶型互通，解决全部方向的车辆转换（见图2）。主线为第三层，三个半定向左转匝道上跨G324下穿主线，为第二层，一个环形匝道解决东海至丰泽区方向交通，地面层为G324。

图2 G324互通方案一平面图

由于丰泽区方向车辆驶入互通，需与原G324车辆汇流后再进入互通，交织段长度仅为180m。本次对原老路需进入互通车辆提前分流，设置A匝道下穿原互通桥后右侧并入G324右半幅，再驶入本互通。

根据现场情况，驶出本互通进入丰泽区车辆不具备提前分流条件，本次将原G324分流鼻端往市区方向改造130m，增大交织段长度，以满足车辆变换车道需要，同时加强安全措施。

优点：解决全部交通流方向车辆转换，符合枢纽互通的功能定位。缺点：占地较多，拆迁量较大，环形匝道的运营速度较低。

方案二：

综合考虑交通量和区域地形，本方案采用半定向型互通，解决大多数方向车辆转换（见图3）。主线为第三层，三个半定向左转匝道上跨G324下穿主线，为第二层，地面层为G324。对现状互通的改造方案与方案一一致。

图3 G324互通方案二平面图

优点：解决主要交通流方向车辆转换，匝道标准较高，车流顺畅，线型较好；占地较小，拆迁较少，对泉州市水利水电工程局等周边建筑物影响较小。

缺点：东海→丰泽区方向左转车辆需通过周边路网转换，绕行较远；桥梁为二层，桥梁较长，交叉较多，布孔较复杂；烈士陵园外围占地较大，需拆除福泉机运油库部分围墙。

综上所述，考虑到该节点为两条快速路相交的枢纽立交，宜设置为全互通立交，故采用方案一（半定向+部分苜蓿叶互通立交），立交层次为地上三层立交。地面辅道及G324为第一层，主线上跨G324为第三层，匝道均为第二层。主线为双向6车道快速路+两侧双车道辅道，G324为双向6车道+两侧双车道辅道，该立交为快速路与快速路的沟通，辅道通过地面绕行进行沟通。