高速公路路线与互通设计及案例分析研究

倪 雷

(华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014)

0 引言

为了更好地科学合理地进行高速公路路线设计，可以结合相应互通设计方案，在一定程度上提升交通压力缓解效果以及公路通行便利性，有利于降低交通事故压力。在实际高速公路路线互通设计中，需要加强对公路项目功能了解，并明确设计期间相关要素、原则、内容以及相关要点，结合实际案例进行具体设计研究，分析高速公路路线的互通设计，以此为路线具体设计提供科学合理的指导。

1 互通设计下的高速公路项目功能

设计互通高速公路路线期间，需要设计好高速公路和其他道路交叉区域建设方案，严格按照JTG D20—2017《公路路线设计规范》中相关标准确定具体方案，同时设计期间需要确定相关参数：(1)主线速度100 km/h；(2)常规互通匝道速度40 km/h；(3)枢纽型互通匝道速度60 km/h；(4)互通设计公路年限20年[1]。为了保证设计满足实际需求，需要完善高速公路功能，确保具备服务功能与枢纽功能。一是服务功能。在高速公路路口车辆进入或驶出通道以车辆集散功能为主，这种设计方式可以为人们日常出行以及交通运输提供极大便利，使得设计的高速公路具备良好的服务性功能。通常而言，互通立交桥形式的公路在性能方面服务功能更为良好，此类公路主要建设在城镇区域，可以为不同道路间衔接提供方便。同时需要将高速收费站设置在道路出口位置，以此为高速公路后期修补工作提供财力方面的有力支持。二是枢纽功能。互通式高速公路设计中，需要至少两条道路相交区域，对交通道路展开互通设计，以此保证车辆方向转换便利性。互通式交通道路建设后，可以为车辆向多个方向行驶提供便利，使得互通式设计区域形成了交通枢纽[2]。

2 高速公路路线互通设计要素

在高速公路建设中，路线互通设计作为其中的重要环节，需要采用合理的道路设计方式并进行适当优化，不仅能够有效缓解交通压力，为人们日常车辆出行提供便利，又可以有效降低交通事故发生风险[3]。为了确保设计的方案能够切实满足区域公路建设需求，应对既定区域中道路交通运行状况展开分析和调查工作，以期为运输工具出行提供安全保证，并发挥高速公路路线中的互通设计功能和优势，结合道路建设需求以及区域地形、地势等，对区域内交通路网进行完善。

为了保证整体设计水平，必须对相关设计要素进行控制，设计要素主要包含以下2个方面。(1)设计人员因素。由于设计人员是主要执行者，这就需要加强对设计人员因素的影响。主要表现在设计人员专业能力和水平不足，若未能充分思考路线设计中的相关因素，会对设计方案的可行性产生影响。由于公路设计中对设计要求不断提高，导致性能和缺陷愈加突出，必须提升对设计人员素质能力的关注程度。(2)技术因素。高速公路路线设计有关技术是保证整体设计质量的关键性因素，若在设计中使用的相关技术未能满足实际需求，会导致特殊环境下公路施工效果降低，甚至在相应区域内无法选用设计路线和方案。近年来，我国基建技术快速发展，提升了公路施工建设质量，但存在的问题导致互通公路建设中难以达到理想效果。(3)外界环境。高速公路路线设计质量与外部环境存在密切联系，受外部环境影响较大，尤其是一些地形环境恶劣区域。同时受当前技术水平影响，一些公路在特定环境施工建设中必须结合外部环境条件进行设计，不可随意更换路线，需要结合地形进行高速公路互通设计，如图1所示。

图1 结合地形设计的高速公路互通

3 高速公路路线互通设计原则

在高速公路路线互通设计中，为了保证公路设计质量，确保设计方案满足道路设计需求，应明确路线互通设计原则，主要表现在以下6个方面[4]。

3.1 资源节约型原则

在进行高速公路路线设计中，应结合多个方面要求设计不同方案，并对比不同方案，加强对高速公路工程质量控制，控制好工程项目施工成本。

3.2 建设环保型原则

现代化高速公路路线设计中，必须响应现代化社会发展理念，将低碳、环保、绿色等理念融入具体设计中，以此促使建设的高速公路工程能够与建设区域周边环境、社会机制实现全面协调发展，并通过对各项资源合理配置和利用，加快建立环境友好型高速公路。

3.3 以人为本原则

为了保证高速公路互通设计整体合理性，满足人们出行需求，提升出行质量，需要严格按照安全、舒适原则进行设计，确保设计方案符合公路建设需求。

3.4 协同原则

考虑到高速公路路线途经地区的水文、地质条件、自然环境等因素，需要加强高速公路建设与地区农业、工业间的协同性，力求公路互通建设不会对地区发展产生影响。同时需要思考沿线地区城市规划设计、地区居民生活生产以及经济发展水平等，从而保证道路整体协同设计质量。

3.5 经济性原则

高速公路设计选线期间必须遵循经济性原则，提升公路建设效益具有重要作用。高速公路的建设会消耗大量资金，且在运行期间也需要持续增加资金进行工程修补和养护。但在高速公路建成后，由于公路使用寿命有限，对行驶车辆收取的费用难以弥补后期运行维护需求。另外，我国很多高速公路穿行区域处于山区，导致地形较为复杂，需要适当进行改造，这提高了高速公路在建设资金和技术方面的投入力度。因此，高速公路方案的选择应当结合地区经济发展情况，借助旅游业、服务业等，提高高速公路使用频率，以此提升公路建设的经济性。

3.6 安全性原则

高速公路选型和设计应将安全作为首要原则，确保高速公路项目本身的安全性、持久性和耐用性。设计期间应重点考虑泥石流灾害、地震活动、山体滑坡等因素。路线应尽可能避免选择地基较软的断层区，必要时进行加固处理，力求提升线路的安全性。

4 公路路线互通设计案例分析

高速公路互通设计中，需要充分考虑方案在实际应用中的可行性。以某高速公路作为研究案例，该公路起点在C区，终点位于高速公路边界。公路设计呈南北走向，将南北区域连接起来，能够维持整体道路通畅性。此类型公路项目道路相对较少，需要穿过大量崎岖地形，导致设计期间缺乏可参考的经验。路线互通设计时，需要结合公路路线以及互通设计规范，充分考虑道路交通规范、网络结构、道路管理情况、地理环境以及城镇布局等，并对设计的不同方案进行比较，确定布置区域以及具体设计方式[5]。然后结合公路施工区域实际情况进行调查，加强对相关建设规划的具体原因研究，并在比例为1∶10 000的地形图上展开具体路线规划，将K线、K2线、A线、B线、C线、D线、E线、F线和G线几种方案筛选出来，具体路线如图2所示。此外，对于高速公路沿线地区，需要综合考虑高速公路互通设计路线中的具体地质情况、建设的公路对周边社会环境的影响、地区实际设计规划，并深入调查项目路线方案，最终获得最佳K线贯通方案。

图2 路线线位情况

该项目规划公路路线的过程中，整个线路都能通过K线来连接，比起其他公路路线方案，K线方案为最佳方案。在图2的线路中，C线、B线、K线能够比较终点段路线、公路路线终点方案，K2线、A线、K线能够比较起点段路线、公路路线起点方案。在测量阶段，将工程项目中的路线走廊带作为参照进行实地勘测工作，从比例为1∶10 000的地形图中找寻公路路线的可行性规划。经过全面的勘察工作，初步将K线方案制定出来作为贯通方案，并制定B线和A线，使其成为K线的对比线。经过政府部门意见的听取、勘测内容的研究和周围地理状况的参考，完成横向测验、纵向测验以及平向测验后，获得A，B这两条对比线路，若具有对比价值，便前往实地进行放线工作，全方位、深层次地进行对比。按照对比结果，与B线和A线的实际情况相结合，发现二者各方面条件和K线方案相比都不具备优势，因此该项目将K线方案用于公路路线的最初推荐方案。

详细来讲，A线方案不符合平面方向的线形要求，在A线上，某大桥的R2 000 m平曲线上有弯桥方案，实际的路程高于K线232.183 m，存在较大差距。B线方案不符合纵面方向的线形要求，在B线上，隧道出口和进口的位置存在劣势，实际的路程高于K线62.326 m，依然有较大差距，因此将B线和A线的对比线路作为经济性、技术性程度相同的公路路线方案。经过初步整理、调整、分析和对比，该方案建议在公路主线上实施K线方案，具体路程是83.6 km，B线和A线为深度对比、设计期间的对比对象。B对比线具体路程是13.5 km，A对比线具体路程是24.5 km，在总线路的长度中，对比线占比约为40%。

从目的上看，该公路路线互通主要是为了调整C区城市、B区和A区高速间的交通状况，对交叉立体枢纽式公路路线进行设计。其中：B区高速需要和A区高速采用彼此相符的设计，公路路基的宽度是35 m，公路设计速度为120 km/h；C区城市环线处于此互通部分的公路路基宽度由34 m改为27 m，五车道上的高速公路更改成四车道的高速公路，公路设计速度是100 km/h，布置的互通影响区内容包括鱼塘、农田等，位置接近湖区。满足所有转向交通量的各项要求后，应兼顾工程经济性、公路协调性、环境适应性等。而工程项目处在蓄洪区的范围内，C区环线上桥梁路段居多，其路基的土料填筑高度相对较高，其高程设计比蓄洪水高出1 m，并与此高速公路彼此交错，采用上跨举措，充分考虑防洪目的，在互通部分的主线实施桥梁上跨，在互通匝道实施架设桥梁，因此互通工程较为庞大。互通部分将五车道的高速公路规划当作参考，与C区环线新街的互通距离相对较短，长度为1.5 km，满足互通设计的最小间距规定。除此之外，该工程注重互通设计与景观规划相结合，开展了互通绿化工作。

5 结语

总之，落实互通设计工作可为车辆集散疏通提供有力支持，对缓解城市交通压力具有重要作用。同时在相应设计原则指导下展开具体设计，能够营造良好的车辆行驶条件，并为车辆在高速公路中的行驶提供便利。因此，必须加强对高速公路路线的互通设计研究，关注设计期间资源节约、建设环保、以人为本、环境协同、经济性、安全性等各项要点，并结合相关技术要素、环境要素等，对高速公路交通枢纽进行合理规划，为区域经济发展提供支持。