淺析單喇叭互通立交匝道的超高設置

【摘要】 匝道的超高設置是互通立交設計中較難處理的問題，本文通過對超高設置各環節的原理分析，以單喇叭形互通立交為例，對匝道超高設計中超高旋轉軸的選擇、超高橫坡度的選擇、超高漸變區間的設置等進行了闡述，供設計者參考。

【關鍵詞】 單喇叭互通立交 匝道 超高

單喇叭互通立交作為一種形式簡單的立交型式，由于其諸多優點而被設計者廣泛的采用。它僅用了一座橋就避免了交織，提供了一條半定向匝道，并且將所有的駛入駛出匝道匯于一處，只需一個收費站就解決了收費問題。但該型式的立交匝道線形因以小半徑曲線為主，其超高的設置，尤其在喇叭頭部分的超高設置相對復雜。

不同的高程設計線位置、不同的超高值的選擇以及不同的超高過渡方式，都將直接影響行車安全和路容美觀。

1.超高旋轉軸的選擇

單喇叭型互通立交一般由對向雙車道及單向單車道兩種類型的匝道組成。對于其對向雙車道，部分設計采用以雙黃線代替中央分隔帶的非分離式對向雙車道，此種非分離式對向雙車道的超高旋轉軸與一般雙向公路相同設在兩側路拱橫坡的理論交點即路基中心線。（如圖1所示）。

超高旋轉軸選在此位置具有以下優點：①土石方數量最小②相同超高漸變率下超高漸變長度最短③收費站后至被交路間連接段超高旋轉軸位置一致，不需進行超高旋轉軸位置的變換④喇叭頭處與兩單向車道高程連接較為平順，路容較美觀。但是這種以雙黃線代替有隔離設施的中央分隔帶的方式，在半徑較小的喇叭頭范圍內存在較大的安全隱患，尤其是匝道上跨主線時，通常為了降低造價緊接環形匝道部分的對向雙車道的縱坡一般較陡，此時，更不利于行車安全。因此，當交通量較大或接近匝道容許交通量的上限時，應考慮采用封面凸形中央分隔帶，此時的超高旋轉軸位于中央分隔帶邊緣。

超高旋轉軸選在此位置，重點要解決好如何將此超高旋轉軸位置過渡到連接段的超高旋轉軸位置（路基中心線）。高速公路上的互通立交一般都設有收費站，為了便于收費站水泥混凝土路面的施工，超高旋轉軸的過渡段設在收費廣場前的漸變段內較為理想，漸變長度可根據超高值的情況選擇其全長或距廣場一定距離的范圍內。為了保持路線縱斷面的連續性，超高旋轉軸位置過渡時，應保持路基中線高程不變。

互通立交的單向單車道匝道多采用行車道中心線作為平、縱面設計線與超高旋轉軸，這種方式雖然可以縮短超高漸變所需緩和曲線長度及減小路基土石方數量，但不利于與對向匝道連接處縱斷面保持連續。為了克服上述弊病及提高路容的美觀程度，單車道匝道可采用左側硬路肩外緣作為平、縱面設計線，根據對向匝道超高旋轉軸位置的不同，分別采用左側硬路肩外緣或左側路緣帶外緣作為超高旋轉軸。

2.超高橫坡度的選擇

超高的橫坡坡度（超高值）是根據設計速度、平曲線半徑、路面類型、自然條件和車輛組成情況確定的。

目前我國公路線形設計采用設計速度作為基本依據，設計速度的選擇也決定了超高橫坡度的取值。因為設計速度對一特定路段而言是一固定值，這一值作為基礎參數，用于規定一個路段的最低設計標準，但實際的行駛速度總是隨公路線形、車輛動力性能及駕駛員特性等各種條件的改變而變化。只要條件允許，駕駛者總是傾向于采用較高的速度行駛。因此，從公路使用者的安全角度考慮，在進行公路路線設計時，不能簡單地以設計速度來控制公路線形指標，因為車輛是連續行駛的，需要以動態的觀點來考慮車輛進入曲線時的運行速度，所選擇的設計速度要與車輛運行速度相適應，才能提高公路的安全性。

運行車速是在單元路段上車輛的實際行駛速度。通常按統計學上測定的從高速到低速排列第85個百分點對應的車輛行駛速度作為運行車速。運行速度考慮了公路上絕大多數駕駛員的交通心理需求，以車輛的實際運行速度作為線形設計控制參數，從而有效地保證了路線所有相關要素如視距、超高、縱坡、豎曲線半徑等指標與設計速度的合理搭配，可以獲得連續、一致的均衡設計。

互通立交的匝道由于需與主線及被交公路相接，兩者之間的設計速度相差較大，車輛在匝道上行駛客觀上存在著變速。因此，立交匝道在針對不同的平曲線半徑確定超高值時，應當以該單元路段車輛的運行速度作為選擇基礎。由于運行速度的計算較為復雜，目前也沒有成熟的研究成果，實際運用時可在現行《公路路線設計規范》（JTG D20－2006）（以下簡稱《規范》）允許的范圍內根據匝道單元路段的情況選擇與運行速度相近的設計車速。

設計速度及合理的橫向摩阻系數確定后，超高值即由圓曲線半徑大小決定，《規范送審稿》曾經將超高、橫向摩阻系數f及曲線半徑按拋物線關系編制了一張圓曲線半徑與超高值表，但在最終定稿時，考慮到各地應根據實際條件，或經檢查驗算運行速度后再確定圓曲線半徑與超高值，不宜提供通用格式，而被刪去。但此表還是具有參考價值的，設計者可參考此表選擇超高值，對于地形復雜或存在運行速度差異較大的情況再另行計算確定，可大大提高工作效率。

3.超高漸變段的布設

超高漸變段段的長度與超高旋轉的寬度及超高漸變率密切相關。在早期的互通立交設計中超高旋轉的寬度僅考慮行車道的寬度這樣便造成硬路肩部分的超高變化急劇，從而影響路面邊緣路容的美觀，隨著社會的發展，當前的公路建設中均采用與行車道路面結構相同的全鋪式硬路肩，在這種形式下超高旋轉的寬度應當包含硬路肩的寬度才能達到路容美觀的最低要求及方便路面施工。根據《規范》中規定的最大超高漸變率及上述寬度就可以確定不同圓曲線間超高漸變所需的最小長度。

超高漸變段應在圓曲線起終點處達到全超高，這是因為（1）任何超高不足都會影響行車安全，尤其是在半徑較小的環形匝道處是非常危險的；（2）當車輛以接近穩定極限的速度駛離平曲線時，超高不足同樣將會造成危險。單喇叭型互通立交中匝道的緩和曲線長度一般不會過長，超高橫坡的過渡區間一般應為緩和曲線的全長，但沒有必要與平曲線嚴格的相對應，從實際路面施工的程序考慮，為避免不必要的錯誤，采用5m或10m的整樁區間更為合理，其可挪動的范圍一般從緩和曲線的起點處向前至A/10處的范圍內，甚至可到反超高容許值的那一點。

匝道反向曲線間的超高漸變，應在各自的緩和曲線內分別單獨處理，反向拐點處的超高值應為平坡，當超高漸變形成的平坡區段影響排水時，可在反向拐點兩側對稱地采用最大超高漸變率以改善平坡區段的路面排水。

對于采用復曲線的匝道，超高漸變一般應設置在兩緩和曲線全長內，也可以對稱地設在兩緩和曲線銜接處的兩側。

另外，最好選擇盡可能大的超高漸變率，避免在漸變的起終點形成硬路肩邊緣的明顯折點。當采用最小漸變率時，最好插入緩沖豎曲線。對在小半徑豎曲線內進行的超高漸變應對行車道邊緣的線形進行圖解檢驗，對形成波浪形的段落應將其以大半徑曲線或直線修正成圓滑的線形。這兩種做法對于超高漸變段進入A匝道上跨主線橋梁的情況，尤為重要。

結束語

超高設計是互通立交匝道設計中的重要部分，其合理性對立交建成后的運行安全具有重要影響。超高設計與匝道的平、縱面設計是相輔相承的，因此在互通立交設計的第一階段就應當充分考慮超高設計的問題，應將其作為互通立交平、縱面設計的基礎，而不是在平、縱面設計完成后讓超高設計過分地遷就平、縱面線形。

參考文獻：

[1]交通部標準 .《公路路線設計規范》（JTG D20－2006）.北京：人民交通出版社.2006.

[2]《公路路線設計規范》修訂（JTJ 011-94）送審稿.

[3]《公路設計指南》陳生營、汪亞干、張劍飛編著 人民交通出版社.

[4] 《日本高速公路設計要領》（幾何設計、休息設施） 陜西旅游出版社.

（作者單位：廈門海路港建設集團有限公司）