高速公路互通式立体交叉设计探索

刘致远

华设设计集团股份有限公司 江苏 南京 210014

高速公路的互通式立体交叉设计工作中，应重点按照高速公路的特点和情况，制定完善的设计方案，改善互通式立体交叉设计模式和机制体系，确保整体设计工作的高质量和有效性开展，预防出现设计的问题，完善高速公路互通式立体交叉功能，为改善高速公路交叉部分的安全性和通行能力等夯实基础。

1 高速公路互通式立体交叉设计重要意义

互通式立体交叉设计主要是高速公路之间或是高速公路和其他公路之间交叉过程中，采用的交叉设计形式，属于高速公路交通网络中非常主要的组成部分，也是重点的构造之一。首先，高速公路交通网络中进行互通式立体交叉设计，能够改善高速公路之间或是高速公路和其他公路之间交叉位置的通行性能和安全性，设计工作中按照车辆行驶轨迹的方向和行驶速度的特点，完善公路交叉设计模式，可预防出现公路交叉位置的交通矛盾问题和安全隐患问题[1]。其次，互通立体交叉设计，还能改善高速公路交叉路口的交通功能，提升服务工作的质量，增强行车的安全性和舒适性，降低高速公路工程造价，建设占地面积，且具有一定景观效果。因此，高速公路设计过程中重视互通式立体交叉设计具有重要意义，值得重点关注。

2 高速公路互通式立体交叉设计措施

为确保高速公路互通式立体交叉设计的效果和水平，应完善相关的设计模式和机制体系。

2.1 科学选择立体交叉位置

互通式立体交叉位置的选择，是设计工作中非常重要的部分，只有合理选择立体交叉位置，才能为后续各项设计工作的良好开展提供保障。因此，设计人员在工作中应按照公路路网的规划内容，根据高速公路的交通性能要求，按照当地区域的地理环境特点和经济发展特点。高速公路和现有的道路或是规划道路交叉，应按照相交公路的等级特点、在路网中地位特点、服务功能特点和互通立交之间间距、交通流量特点等，综合分析实际情况，科学进行立交位置的选择[2]。其一，可选择高速公路相互之间或是和相同等级公路之间交叉的位置、高速公路与一级公路和重要公路相交位置，在此位置设计互通式立体交叉。其二，高速公路和一级公路共同通往非常主要的港口、机场、景区、车站等公路相交的位置设计互通式立交。这样在合理选择立体交叉位置的情况下，可保证相关设计工作的良好开展，预防因为位置选择不合适而出现问题。

2.2 合理设计立体交叉形式

互通式立交结构设计的目的就是能够降低高速公路交叉路口的车流干扰问题，改善交叉路口的通行性能，保证交通的安全性，但是由于互通式立交方面的车流行驶方向具有多元化的特点，为避免出现执行类型和左转弯类型车流的矛盾问题，应科学进行左转弯匝道的设计，使交通流能够设计在分层的空间行驶，预防出现直行和左转弯车流的矛盾现象。从实际情况而言，互通式立交结构形式的设计，应按照转换交通量的特点和左转弯匝道的特点，科学开展设计工作，由于左转弯匝道的形式存在差异，互通式立交结构的形式也会随之变化，交通功能和经济效益相应改变，所以在设计互通式立交形式期间，首先，应深入分析匝道的功能特点，不能随意设计高指标的匝道，而是要以转换交通量主流方向为基础，保证匝道平面设计的指标符合要求，以免平面设计里程过长使占地面积增加，应在确保匝道功能符合标准的基础上，尽可能降低匝道的长度，减少占地面积。其二，当前，我国常见的高速公路互通式立交结构形式，主要为喇叭形式、直连式和半联式几种，由于多数互通式立交为高速公路和等级较低公路，相交位置所设计交叉路口的交通量较低，因此，可按照具体的情况，以降低造价为主要目标之一，科学合理进行相关交叉路口形式的设计。如图1所示，设计喇叭形式、半苜蓿叶形式的互通式立交，在高速公路和等级较低、交通量较少的二级或低级公路相交的情况下，选择在被相交公路上设计平面交叉类型的旁置单喇叭形式的互通式立交，或是设计半苜蓿互通式立交，如果高速公路和一级公路或是交通量较高的二级公路相交，需要配置收费站，就可考虑设计双喇叭类型的互通式立交，改善整体立交的通行性能，预防出现互通式立交设计的问题[3]。

图1 互通式立体交叉形式设计

2.3 立体交叉点处的设计

为确保高速公路互通式立体交叉设计工作的效果，应重点按照高速公路的特点和立体交叉设计的要求，完善立体交叉点处的设计，以免出现净空不足或存在不利视距等问题。

为提升高速公路互通式立体交叉点处设计的科学性和可靠性，应注重BIM技术的应用，完善设计方案和体系，保证设计工作的高质量和有效性开展。其一，将立体交叉点处设计的数据信息和现场勘测的数据信息输入BIM系统，构建现场的模型，利用模型分析现场的实际情况，在模型中进行直观可靠的设计，完善立体交叉口的模式和形式，通过科学合理的设计方法，改善设计的现状。其二，采用BIM模型模拟现场的实际情况，按照高速公路现场的地理环境特点、气候特点和边坡特点等，进行数据输入构建不同的模型（如图2），对比分析不同的立体交叉点处设计模型应用效果，从中选择最佳的设计方案，以免因为立体交叉点处设计不良，出现重大问题。最后，完成设计工作以后也需要采用BIM模型进行设计，质量和水平的验证分析，保证整体设计效果。

图2 BIM数据输入过程

2.3.1 匝道出入口设计

匝道出入口的设计直接影响互通式立交的安全性，汽车从行驶速度较快的高速公路主要路线行驶到行驶速度较慢的匝道，需要有减速的过程，因此，需设计减速车道，而汽车从行驶速度较低的匝道行驶到速度较快的高速公路主要路线，需要设计加速车道。变速车道可以分为平行式和直接式两种形式（如图3），按照我国相关的规范规定要求，减速车道需采用直接式，加速车道需采用平行式，若匝道为双车道，都应采用直接式。直接式匝道出入口设计，则能够设计舒适和便利的平面线形，行驶轨迹和线形之间相互吻合，因此，原则层面上，应在减速车道设计过程中，采用直接式，加速车道设计可采用平行式，高速公路互通式立体交叉必须要重点进行细节设计，科学合理进行匝道出入口的设计，保证匝道出入口的安全性[4]。

图3 互通式立体交叉变速车道

按照我国的相关规定和规范要求，高速公路互通式立体交叉设计，变速车道的长度和匝道出入口的渐变率，必须要符合标准规范，如表1所示。

表1 变速车道的长度和匝道出入口的渐变率

根据变速车道长度的相关规定，合理设计匝道变速车道的长度，在匝道出口和入口的渐变部分，设计直接式的减速车道，按照起点位置的不同，设计的形式不同，例如：四车道的高速公路互通式立交设计过程中，可将超车道中线作为起点部分，按照渐变率进行平面条线设计，根据车辆从超车道直接进入匝道的情况，设计出入口的渐变部分，保证行车的顺畅性，但是此类设计方式，会导致渐变路段的长度增加，减速车道的长度减小，不能符合规范标准要求；或是根据渐变开始的位置平面条线设计，使车辆从行车道直接进入匝道，也可以在车道外侧的车道中心作为起点，使车辆从行车道直接进入匝道，这样在一定程度上，能够确保互通式立交匝道出入口的平面设计符合标准。

需要注意的是匝道出口入口的设计过程中，平面半径参数的设计非常重要，需按规范并结合实际情况取值，以免出现设计的问题。

2.3.2 平交口的合理设计

高速公路互通式立交形式不同，平交口的形式也有所不同，如单喇叭立交，存在一处平交口，如为半苜蓿叶型立交，则有两处平交口，应按照具体的规范标准，完善平交口的设计，以免出现设计问题。首先，全面分析高速公路互通式立交的特点，分析转向交通量的情况，明确出口和入口交通量是否需要通过平交口，同时研究交通速度情况，考虑到从高速公路上行驶下来的车辆，行车速度较快，需按照具体的情况进行平交口设计，例如：目前在互通式立交平交口设计方面主要采用加铺转角的平交形式、渠化形式，没有考虑到互通式立交方面的交通量大和行车速度快等特点，导致平交设计不合理而出现交通安全风险，因此，在设计工作中需要以预防执行交通受到干扰问题为目标，分析左转弯车辆的减速车道情况和停留车道情况，研究导流岛的情况，科学设计渠化平交口，以免影响互通式立交的行车安全。

2.3.3 立交景观的设计

高速公路互通式立体交叉景观主要涉及到坡面景观、绿化景观和雕塑景观等，应按照实际情况进行景观设计。首先，从原则层面而言，需要进行边坡的修整，使边坡处于形态规则的状态，坡脚具有顺应性和适应性的特点，对于填方路段匝道的边坡，应设计高度逐渐减缓的结构，保证其整齐性和美观性。其次，积极借鉴其他国家的经验，合理设计互通式立交边坡的坡率，例如：互通式立交边坡高度为1m以内，坡率设计为1：4，边坡高度为1-3m，坡率设计为1：4，边坡高度为3-4.5m，坡率设计为1：3，边坡高度为4.5m以上，坡率设计为1：2。在绿化设计的过程中，设计不同类型的树木品种，按照互通式立交的特点，合理设计绿色植物的造型，美化环境，保证交通安全。最后，互通式立交的雕塑设计方面，主要设计在入口位置的立交结构，采用雕塑设计的方式，改善景观价值。与此同时，如果互通式立交存在软土地基，还需设计质量符合标准的地基换填材料，按照地基结构的特点和实际情况，科学设计换填的结构，以免影响立交结构基础的稳定性和强度。

3 结语

综上所述，高速公路互通式立交设计具有重要意义，不仅能够改善高速公路交叉位置的行车性能和交通安全，还能保证交通通行的效率，因此，建议相关部门重点注重高速公路互通式立体交叉设计，科学合理进行立体交叉位置的选择和形式的设计，完善立体交叉处的设计方式，保证匝道出入口设计符合要求，平交口的设计满足标准，立交的景观设计更为良好，提升整体的设计工作质量和水平。