公路设计中路线交叉问题及优化设计研究——以某高速公路改建工程为例

齐晓楠

（山东交发工程设计咨询有限公司，山东东营257000）

1 公路设计中路线交叉问题

公路设计中路线交叉问题主要表现在以下几个方面：

一是交叉口位置不合理。从调研的相关数据来看，部分公路设计中路线交叉口普遍位于几何纵横线上，处于驾驶状态下的司机无法根据视距来精准判断交通转换方向，致使交通出行不顺畅，再加上此类型交叉口所设置的通行操作过于复杂，间接提升了交通事故的发生概率。

二是交叉口交通信号设置不规范。信号灯亮度不足、灯具尺寸太小以及信号转换时间过长或过短等均属于交通信号设置不规范问题，不仅容易造成日常交通拥堵，严重也会引发交通事故，无法保障交通出行安全[1]。

另外，部分公路设计过程中，路线弯道设计长度与预期要求不符，导致交叉角度过于狭小，且视距条件也未满足，极易造成车辆在转弯时发生事故。

2 基于路线交叉问题进一步优化路线设计

2.1 工程项目概况

拟建项目为次要干线一级公路，穿越东营市中心城区，沿线设置立体交叉1 处，平面交叉密集，交叉设置是否合理对整个公路网有着极大的影响。交叉的布设应综合考虑交通量、远景规划及在区域路网中的地位和作用，并结合城市发展规划、周边设施、投资等因素进行确定。

2.2 互通式立体交叉设计优化

2.2.1 设计原则

深入贯彻“节约资源、环境融合、安全舒适、耐久经济、便于养护”基本设计原则，基于互通布设自身功能定位，明确相应技术标准，在满足功能需求的基础上，最大程度上节约用地。在布设互通立交时，需要对地形、地物、地质等条件进行综合考虑，其目的是减少各方面因素对拟建项目实施期间所带来的不利影响。着重匝道设计，互通匝道尽量设置单出入口；并在互通范围内做好景观设计工作，满足互通景观设计要求。一条公路上互通立体交叉出入口形式需要保证设计一致性。

2.2.2 设计方案

拟建项目沿原S228 穿越东营中心城区与G18 荣乌高速交叉，设东营北互通立交1 处；东营北互通位于S228 黄临线与G18 荣乌高速交叉处。互通式立体交叉设计主要是为解决东营中心城区北部与G18 荣乌高速的交通流转换问题。

G18 荣乌高速对山东省高速公路网有着至关重要的作用，路线全长93.1 km，双向四车道，全封闭、全立交，从前期调研结果得知，荣乌高速与S228 连接处现状为单喇叭互通；结合2040 年预测转向交通量，并基于JTG/T D21—2014《公路立体交叉设计细则》，提出喇叭+T 形互通设计方案。具体设计流程如下：

1）在荣乌高速现有单喇叭形式的基础上，沿着东向位移收费站，T 形交叉上跨S228 黄临线，在荣乌高速加宽改造项目中顺利完成单喇叭形式改造。主线与G18 荣乌高速相交桩号为K54+036.2，交叉角度90°，匝道设计速度为40 km/h；其中北侧东营河、密集分布的油井设施以及位于东侧位置的警察学校是影响该互通设置的主要因素，致使空间布设相对紧凑。因此，在项目实施过程中，需要综合考虑上述影响因素，确保后期市政配套管线、辅道布设等施工作业顺利开展，避免不必要问题发生，保障项目实施质量。

2）跨越荣乌高速的主线桥梁上部结构选用装配式预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长986 m，变宽段选用现浇预应力混凝土连续箱梁；跨越荣乌高速公路的A 匝道桥梁上述结构选用装配式预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长342.74 m，曲线段采用现浇箱梁；跨河辛线的A 匝道桥梁上部结构选用装配式预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长331 m，跨线桥和曲线段桥梁上部结构选用现浇箱梁[2]。上跨荣乌高速桥型设计方案对比参考表1。

表1 上跨荣乌高速桥型设计方案对比

装配式预应力混凝土连续箱梁，跨径布置为4×35 m，荣乌高速路中央分隔带宽度3 m，通过在中央分隔带设置排柱支撑，减小桥梁跨径。桥梁上部结构采用装配式预应力混凝土连续箱梁结构，梁高1.8 m，吊车架设施工；下部结构采用圆柱形桥墩，摩擦桩基础；桥下净空采用5.5 m。相较于方案一，在项目效益性、施工周期、后期养护等方面方案二均优于前者，综合考虑所实施项目选择方案一的上跨荣乌高速桥型设计。

3）技术标准：互通区主线最小半径为Rh=5900 m，匝道最小半径Rz=90 m，A 匝道原路宽度为15.5 m。跨荣乌高速匝道桥桥头东侧是该项目A 匝道设计起点，车道路基结构形式为对向分隔式，并将4 进6 出形式的收费站在A 匝道布设，为B、D 匝道设置单向双车道匝道，主线上跨越D 匝道，主线及D匝道上跨越B 匝道，路基宽度同设置为10.5 m。剩余C、E、F、G 匝道均设置为路基宽度为9 m 的单向单车道匝道，F、G匝道与原有匝道相互连接。

4）方案评价：采用喇叭+T 形的互通结构形式，匝道平面线形指标较高，交通转换顺畅是该项目实施方案明显优点，有利于进一步提高交通服务水平，可在不破坏规划用地原则基础上完成互通方案布设，最大程度上减少对北侧东营河干扰影响。虽然整个项目结构规模较大，成本投入高，且存在冬季交通运行安全隐患，但不会占用东营河河道。基于此，项目实施前，需要做好项目造价预算，并完善冬季交通运行防护措施，保障项目实施综合效益。

2.3 平面交叉设计优化

2.3.1 设计原则

以提高道路通行能力、便于过境车辆交通转换和居民日常出行为设计原则，并要将项目与周边路网的交叉关系妥善处理。基于现行标准、规范关于一级公路路线交叉设置的相关规定，综合考虑地方经济发展等因素，项目设计需要满足：

1）平面交叉的交角宜为直角，斜交时，其锐角应不小于70°。

2）结合相交道路的功能、等级、交通量、设计速度、设计小时交通量、自然条件、交通管理方式、用地条件和工程造价等因素明确平面交叉形式。

3）基于视距的要求，优化平面交叉范围内相交道路线形的技术指标，任何有碍通视的物体均不能存在于通视三角区内。

4）站在统筹布设角度，完善交通组织设计与相关基础设施，精准确定小时交通量与平面交叉设计间距。

5）平面交叉通行能力计算。根据我国交通流特性、平面交叉基础设施、信号设计条件及车行道条件，采用《公路路线设计细则》（总校稿）的方法进行设计；基于平面交叉通行能力基本原理，计算平面交叉口进口道的设计通行能力。

2.3.2 设计方案

基于项目建设等级为一级公路，综合考虑平面交叉通行能力及饱和度，按照二级服务水平着手平面交叉设计。具体设计流程如下：

1）为了有效优化平面交叉几何构造，选择交通管理（渠化）方式，左、右转车道均为单独设置。

2）优化信号配时，减少停车延误，防止信号配时不合理导致停车时限过长，出现长距离车辆排队情况。例如，平面交叉支路绿灯信号亮时，无车辆通行，且主路红灯停车待行而导致支路绿灯空放与主路红灯排队不合理问题出现，针对此问题，选择信号优先控制方式，缩短启动时间，切实解决上述问题并规避信号周期浪费情况出现[3]。

3）项目选用信号交叉、主路优先交叉控制方式，根据交通信号灯规定的高峰小时交通量条件，确定平面交叉交通量；针对一级公路、二级公路、城市主干道、城市次干道以及交通量较大的三级公路，均选用信号控制方式，并同步实施与运行信号控制设施和闯红灯拍照设施。当平面交叉交通量无法达到交通信号灯规定的高峰小时交通量条件要求时，可对该项目中被交道路选用主路优先控制。

4）针对平面交叉纵断面线形及立面设计，在平面交叉范围内，两相交公路的纵断面线形设计需要满足平缓要求，且符合视觉所需的最小竖向半径；在上述设计基础上执行平面交叉立面设计，并对被交路进行加宽施工，与原有公路接触部分只需搭接处理即可，其目的是提高车辆通行服务水平，增强与原路标高协调性。

5）综合考虑安全、景观等因素，在实施项目的大型平面交叉设计中增设实体交通岛。交通岛具有提高通行安全性、规范车辆行驶轨迹、控制冲突角度等优点，与周边绿化景观协同设计，既能提升路口设计档次，又具有景观效果。针对无照明条件的平面交叉，实体交通岛边缘与直行车道边缘线横向距离应超过硬路肩宽度；针对具备照明条件的平面交叉，上述宽度≥1.5 m。

6）为避免破坏原路网完整性，综合考虑沿线所经各等级公路，基于城镇整体布局规划与路网规划，尽可能减少耕地面积占用，在有限的项目预算内，不改变原有设计前提下，选择增加辅转角、分车道路口扩宽方式的平面交叉类型。根据公路功能、等级及其对行车安全、通行能力等要求，确定平面交叉间距。在实施的项目中平面交叉总设置数量为49 处。

河口蓝色经济开发区滨园路、明园路、义三路、垦利区胜坨路、济南路，东营区（东营中心城）南一路等均是与所实施项目平面交叉的主要城市道路；在掌握城市道路等级、路线交叉角度以及车流量等状况基础上，秉承行车安全性与舒适性设计原则，着手平交口平面、立面设计，拓宽被交路老路，将影响老路通行安全的病害问题加以处理，以搭接方式把新建路段与旧路相交部分进行连接。

3 结语

综上所述，公路设计中路线交叉设计不合理，将对整个公路网有极大的影响，在实际公路设计中，需要综合考虑路线交叉问题，并基于国家现行规定标准，且在满足提高交通服务水平、控制交叉口处交通冲突等需求前提下，提出针对性的路线交叉设计方案，从根本上保证方案实施的可行性和经济性。