談互通立交縱斷面設計

唐貢輝 黨戰國 孟 婷

(1.山東省平邑縣公路管理局，山東平邑 273399;2.陜西飛虹橋梁勘測設計研究有限公司，陜西西安 710000)

隨著我國經濟的不斷發展，公路上車流量迅速增加，對互通立交設計質量的要求也越來越高，互通立交縱面設計的合理與否將直接影響到互通立交設計的成敗，在縱面設計中注重局部細節的設計尤為重要，也就是說“細節決定成敗”。而縱面設計細節，需要一些技巧來實現。互通立交總體設計思路主要按照立交平面上主交通流和各方向交通量分配的實際情況來進行合理的設計，主要目標有三點:首先能夠順應地形，回避重要地物;其次在縱斷面上能夠使主線與匝道以及各匝道與匝道間的銜接順適;再次是高程數據的調整能夠順利進行。互通立交設計中，合理的、完善的、巧妙的對縱面進行設計非常關鍵，具有建設性意義。

1 立交縱斷面設計難點

隨著經濟不斷增長，我國交通事業不斷繁榮，車流量大幅增加，由于公路形狀、結構的不同，互通立交在設計過程中也要因地制宜。在縱面設計過程中，一定要對分流點、合流點的位置進行準確定位，且對主線、匝道的樁號進行計算和備份，這個工作非常有必要。因為這個數字會貫穿整個縱面設計過程，一旦有誤，將對最終互通立交的設計有非常大的影響，另外對一些特殊情況，例如在互通立交的出口、入口處匝道線形與主線線形均為曲線且為反向曲線時，由于路拱橫坡變化很大，所以在通行時車輛的危險系數較高，容易發生事故，這時需要設置轉移路拱，見圖1。

圖1 互通立交出、入口設計

2 互通立交設計的影響因素

互通立交的合理設計，對公路交通具有重要的建設性意義，它不僅能夠解決公路交通流的轉換問題，而且能夠保障車輛通行時的安全和暢通，提高通行能力。因此互通立交設計時，需要考慮影響設計因素。例如:1)立交平面不能夠順應地形會對互通立交的設計造成影響;對于平原區設計立交時地形基本不受任何影響，主要就是控制占地數量不能太大，地形對立交布設的影響主要體現在山嶺區立交設計，因為山嶺區地形復雜，山包、深溝、拆遷等不容易避開，有時為了避開山包或者拆遷將立交線形進行個性化設計目的是適應地形的存在，甚至由于山嶺區的限制因素過多，以至于立交無法設計。2)立交平面指標選用不合理也會對互通立交設計造成影響，這也是主要體現在山嶺區互通立交設計，因為山嶺區立交布設時往往要避開控制因素(如高壓鐵塔、房屋拆遷、輸油管道等)，就要在滿足規范要求的基礎上改變立交曲線要素來適應地形變化。3)縱斷面上主線和匝道縱坡不夠平順，車輛行駛時容易出現跳車、顛簸等現象。4)交通管理設施，安全標志等如配套不完善、標志不醒目，都會影響互通立交的使用效果。

3 立交縱面設計

3.1 轉移路拱的設置

互通立交設計是一個多元化設計，因此在設計時要有針對性的根據不同公路的具體構造情況進行，在進行互通立交設計時，通常會遇到這樣的問題:在公路的出口或者入口處的兩條設計線都是曲線，由于路拱橫坡變化太大，所以車輛在通行時危險系數較高，容易導致行車不安全，為了解決這個問題提出“轉移路拱”這個概念。所謂“轉移路拱”指在匝道出入口的楔形端與匝道和主線分、匯流處的行車道邊線交點之間用類似于主線線形的弧線連接起來，形成的一條路拱線。該條路拱線主要用于傳遞標高和橫坡。

在互通立交設計中，為了保證行車的安全和交通的流暢。在以下幾種情況時需要設置轉移路拱的方法來進行設計計算:

1)主線與匝道均為曲線，且兩者曲線的彎曲方向不一致時;2)主要匝道和出入匝道均為曲線，且兩者曲線的彎曲方向不一致時;3)主線與匝道均為曲線，兩者曲線的彎曲方向一致，但是兩者的超高值相差比較懸殊時;4)主要匝道和出入匝道均為曲線，兩者的彎曲方向一致，但是兩者的超高值相差比較懸殊時。

雖然現行的JTG D20-2006公路路線設計規范對轉彎匝道端部橫坡代數差做了相應規定，但參照JTJ 011-94公路路線設計規范的有關規定可知，轉移路拱處的代數差的取值與出入口匝道曲線的設計速度有直接關系(見表1)，也就是說出入口匝道曲線設計速度的大小直接影響轉移路拱處的代數差值，在設計的過程中，嚴格按照上述規范進行，保證轉移路拱處的代數差不大于規定的最小值，即為合理，行車比較安全。而在進行轉移路拱的設計時，需要采用一系列推斷高程的方法，具體方法是在已知匝道設計高程的基礎上，對未知匝道設計高程進行推算，在這個過程中，要設置、確立一條轉移路拱線，也稱為“路脊線”，轉移路拱線是傳遞高程的途徑和工具，轉移路拱線確定和傳遞的是高程的中間值，在轉移路拱設計的過程中，一定要對待求匝道設計高程路段的超高過度謹慎處理，先對其確定，再對其進行調整，保證其滿足規范要求，同時要對轉移路拱線處的橫坡代數差與規范表進行校對，確定其滿足規范條件，則說明轉移路拱設計合理。

表1 轉彎匝道端部路面橫坡的最大代數差

3.2 縱面設計概述

首先需要對互通立交平面線位進行確定和優化，然后對各匝道的分流點、合流點進行定位，并將這些點位所對應各匝道的樁號做好記錄和備份，所記錄的這些樁號為該匝道的起始點和終止點，在這段距離進行縱面拉坡設計。需要注意的是，這里所謂的有效變坡長度同原匝道平面曲線的設計長度并不是同一概念，也就是說匝道平面設計的起終點和縱面設計的起終點是完全不同的點。在縱面拉坡設計過程中，匝道的最大坡度值和主線相比具有很大的隨機性，且應給予適當的保守修正，修正值為±1%。在縱面拉坡過程結束后，不能直接進行下一環節，需要對其進行校對，縱面各項指標都滿足相關規范要求時可繼續進行下一步設計，如縱面指標不能完全滿足相關規范要求應采取相應措施，首先應進一步優化縱面設計，使其滿足要求，如縱面調整后還不能滿足，應考慮調整匝道平面線位，之后再調整縱面設計線，最后再次核對。

3.3 匝道端部標高確定

互通立交匝道端部樁號、標高的確定方法，分以下兩種類型:1)主線和匝道、匝道和匝道線形為同向曲線時(主線、匝道為直線時不論匝道為何種線形均視為同向曲線);2)主線和匝道、匝道和匝道的線形為反向曲線時。

首先介紹同向曲線的情況，以京港澳高速公路黃市互通立交為例(如圖2所示):由于該立交范圍內主線是直線，所以主線橫坡為2%。B匝道減速車道出口端部樁號BK0+145.755通過該點向主線做垂線與主線相交，得到主線樁號K302+410.645，A，B點之間的距離為L;再根據主線樁號處的設計高和超高值推算出匝道端部BK0+145.755的設計高。由于該例子是同向曲線所以A，B點之間的橫坡為2%。計算公式如下:A(標高)=B(標高)－L(距離)×2%，由于一個點無法確定縱坡，所以在A點小樁號方向移動1 m～3 m確定出D點，通過D點同理向主線做垂線找到垂足點C，查找C點的樁號、標高及橫坡，從而推算出D點的標高(方法同A點)，這樣A，D點即可確定出標高和縱坡。通過主線端部的線形和超高可以看出，該端部匝道和主線的橫坡是同向的且橫坡值均為2%。其次是反向曲線的情況，以寶漢高速梁山樞紐互通立交為例(如圖3所示)，對匝道端部進行搜索確定出A點，通過A點向主匝道做垂線與主匝道相交確定出B點。B點的樁號、標高、橫坡均為已知，這里需要說明的是B1'的橫坡n分兩種情況:1)n＞3%;2)n＜3%;如果B1'的橫坡大于3%時，A1'的橫坡為反向1%;如果B1'的橫坡小于3%時，A1'的橫坡為反向2%;所以A點標高確定如下:A=B(距離)+B1'(距離)×n－A1'(距離)×1%或者2%;在A點向小樁號方向移動1 m～3 m確定出D點，通過D點同理向主匝道做垂線找到垂足點C，查找C點的樁號、標高及橫坡，從而推算出D點的標高(方法同A點)。1'，2'所在位置為轉移路拱，通過轉移路拱來傳遞標高和橫坡。

圖2 京港澳高速公路黃市互通圖

圖3 寶漢高速梁山樞紐互通立交圖

4 結語

在我國經濟不斷增長、交通事業不斷繁榮的大背景下，車流量的不斷增加，為了滿足人們的需求，互通立交的設計也要因地制宜。在立交的設計中，最為關鍵的是對立交縱斷面的設計。本文主要針對互通立交縱面設計的方法、難點，尋找其解決辦法，根據經驗和知識，對互通立交縱面的設計做了一些說明。鑒于作者水平有限，不足之處還望諒解。

［1］張永杰.互通立交設計中若干細節的探討［J］.山西建筑，2011，37(13):153-154.