淺談高速公路互通式立體交叉的規劃與設計

阿布扎爾

立體交叉是伴隨著社會經濟增長和汽車工業發展而產生的一種道路交通設施。立體交叉分為分離式立體交叉和互通式立體交叉。分離式立體交叉僅設置跨線橋構造物一座,使相交道路空間分離,上、下道路之間無匝道連接;互通式立體交叉不僅設置跨線橋構造物使相交道路空間分離,而且上下道路之間匝道連接,以供車輛轉彎行駛。高速公路與高速公路、一級公路,或與通往縣級以上城市、重要的政治或經濟中心的主要公路或與重要礦區、港口、機場、車站和游覽勝地等的主要公路交叉處設置互通式立體交叉。

1 互通式立體交叉的分類

互通式立體交叉從功能上可分為一般互通式立體交叉和樞紐型互通式立體交叉。一般互通式立體交叉主要指高速公路或一級公路與雙車道公路相交叉的互通式立體交叉,這種交叉中允許在匝道上設置收費站,除高速公路上的出入口以外允許有平面交叉。當高速公路與高速公路或一級公路相交時,設置樞紐型互通式立體交叉,其上的轉彎運行為自由流,匝道上不設置收費站,匝道端部不得出現穿越沖突。

2 互通式立體交叉的形式

2.1 喇叭形立體交叉

喇叭形立體交叉是T形交叉的代表形式,也是全封閉收費高速公路最常用的基本形式,其最大的優點是只設一處收費站,便于集中管理。它是用一個環形匝道和一個半定向匝道來實現車輛左轉彎的全互通式立體交叉,分為A型和B型。經環形匝道左轉駛入主線為A型,駛出為B型。喇叭形立體交叉結構簡單,造型美觀,行車方向容易辨別,通行能力大,行車安全。但環形匝道適應的交通量較小,通行能力較低,尤其是出口采用環形匝道時,因出口位于跨線橋之后,影響視距,出口不易辨別,降低行車安全性。喇叭形立體交叉布設時應將環形匝道設在交通量較小的方向上,當主線轉彎交通量大時宜采用A型,反之可采用B型。在十字形交叉的全封閉收費高速公路上可采用雙喇叭形立體交叉,或可采用與分離式立體交叉相組合的單喇叭形立體交叉(見圖1)。

2.2 定向Y形立體交叉

定向Y形立體交叉是左轉車輛在定向匝道上由一個方向車道的左側駛出,并由左側進入另一個方向車道的立體交叉方式。能對轉彎車輛提供直接、無阻的定向運行,行車速度高,通行能力大。適用于各方向交通量都很大的高速公路之間的樞紐型互通式立體交叉,特別是主線為雙向分離式斷面,且相距一定寬度時較為適宜。設計定向Y形立體交叉時,主線雙車道之間在交叉范圍所拉開的距離,必須滿足左轉匝道縱坡和橋下凈空要求,主線線位布設時應充分考慮立體交叉布設的要求(見圖2)。

2.3 菱形立體交叉

菱形立體交叉是只設右轉和左轉共用的匝道,使主要道路與次要道路連接,在跨線構造物兩側的次要道路上設置平面交叉。菱形立體交叉形式簡單且運行里程短捷,車輛可以較高的車速進、出主線,全部出口都因在跨線橋的前面而容易辨別出口,當主線下穿時匝道坡度便于駛出車輛減速和駛入車輛加速。適用于出入交通量較少,匝道上無收費站的一般互通式立體交叉(見圖3)。

2.4 半苜蓿葉形立體交叉

半苜蓿葉形立體交叉是相對全苜蓿葉形立體交叉而言,在部分左轉彎方向不設環形左轉匝道,而在次要道路上以平面交叉的方式實現左轉彎運行的立體交叉。半苜蓿葉形立體交叉便于分期修建,遠期可擴建為全苜蓿葉形立體交叉。根據轉彎交通量的大小或場地限制可采用A型、B型和AB型。它們適用于出入交通量較少的一般互通式立體交叉(見圖4)。

2.5 全苜蓿葉形立體交叉

全苜蓿葉形立體交叉通過四個對稱的環形左轉匝道來實現各方向左轉彎車輛的運行,其交通連續而自然,無沖突點,可由半苜蓿葉形立體交叉分期修建而成。但因用地限制,環形左轉彎匝道的平曲線半徑不能太大,因而行車速度和通行能力受到影響;另外,因跨線橋上、下存在交織路段,限制了通行能力,多用于高速道路與一般道路或等級較高道路之間相互交叉的立體交叉。因其形式美觀,如果在城市外圍的環路上采用,加之適當地綠化,也是較為合適的(見圖5)。

3 互通式立體交叉位置的選擇

互通式立體交叉位置的選擇除根據現有或規劃路網,交通量分布及其方向性,城鎮、工礦企業、旅游景點等的分布與發展規劃,地形、地質、拆遷等場地條件及主線平、縱面技術指標等條件考慮外,還應考慮:1)當主線與被交路交叉時,交叉處可能地形、地物限制不能或難以布設互通式立體交叉,因此需移位選擇布置場地。2)當主線在較近距離內與幾條道路交叉時,應根據被交道路的交通量大小及其主方向和布設的地形場地條件,盡量選擇技術經濟合理的位置。3)根據城鎮布局、交通源、交通方向的特點,當受地形嚴格限制或根據需要,較難將一個全互通式立體交叉集中于一處時,可將其拆分為不同位置的非全互通式立體交叉。

4 互通式立體交叉形式的選擇

對T形交叉的一般互通式立體交叉而言喇叭形立體交叉是最常用的基本形式;當轉彎交通量較大需設置樞紐型立體交叉時可考慮選擇Y形定向立體交叉。對十字形交叉而言,匝道不設收費站的一般互通式立體交叉,菱形立體交叉是最常用的基本形式;當菱形立體交叉受地形、地物限制時,可考慮選擇A型、B型和AB型半苜蓿葉形立體交叉;當匝道需要設置收費站時可以考慮選擇雙喇叭形立體交叉或與分離式立體交叉相組合的單喇叭形立體交叉。選擇立體交叉形式時可以從以下幾個方面入手,并進行技術、經濟綜合比較,選出合理的立體交叉形式。1)將交叉區域行車安全放到首位,著重考慮出口匝道的安全性、行車視距、方向識別性等,尤其是縱面指標是否利于行車安全。2)互通式立體交叉場址處的工程地質穩定、安全和可靠性是基本要求。3)與地形、地貌的協調性,工程造價,占地情況等。4)如有條件允許同一條高速公路的互通式立交全都采用統一的出口形式,因為這樣可以提供統一、清晰、直接的出口,避免在個別互通式立體交叉上突然出現另一種意外的情況。5)形式選擇必須考慮是否收費問題及實行的收費制式。

5 互通式立體交叉設計中的具體問題

1)互通式立體交叉的建設規模要有一定的前瞻性。因為互通式立體交叉一旦修建好以后,要再改造、擴建是很困難的,所以在方案的選擇、指標的采用上,應避免僅從側重于縮小規模、節省投資,而淡化立體交叉的功能、安全性,從而為以后留下遺憾。2)互通式立體交叉的建設標準、各項指標要同主線的標準、指標、服務水平相協調。一般立交區范圍主線的平、縱面技術指標要求比一般路段較高,主線車輛的運行速度往往會超過設計速度很多,因而確定變速車道的長度時,應利用實際運行速度進行計算,盡量采用較長的變速車道。3)從安全及舒適性方面考慮匝道宜采用相對較高的設計速度。匝道的平、縱面技術指標變化應與匝道運行速度相對應,駛出匝道線形指標應由高逐漸變低,入口匝道應由低逐漸變高。同時應避免線形指標變化急劇,造成運行速度突變,駕駛人員難以接受。4)良好的行車視距是保證行車安全的必要條件,因此,視距檢查是立體交叉設計中不可缺少的一項內容,包括主線出口分流鼻、匝道本身、主線進口匯流鼻的視距檢查。5)匝道車道數及橫斷面標準不宜太低,其應與匝道預測交通量相配,應從匝道通行能力、行車速度、超車和停車所需方面考慮,盡量采用較大的斷面尺寸和車道數。

6 結語

在進行互通式立體交叉設計時一定要打破常規單一設計模式,拓展思路,因地制宜,以人為本,時刻把握安全至上的原則,靈活設計,追求與自然環境和社會環境的和諧一致。以上是筆者在高速公路互通式立體交叉設計中的一點總結與體會,遺漏和偏差之處在所難免,懇請同行批評指正。

[1]JTG D20-2006,公路路線設計規范[S].

[2]莊代文,何 帆.珠海市人行立體過街設施方案設計及比較[J].山西建筑,2009,35(18):344-346.

[3]霍 明.山區高速公路勘察設計指南[M].北京:人民交通出版社,2003.