互通立交匝道端部縱斷面設計探討

康志瑜

（中交遠洲交通科技集團有限公司，河北 石家莊 050051）

0 引言

互通式立交是區域道路網的重要組成節點，在互通匝道平面線形確定以后，如何做好匝道端部出入口與主路縱斷面線形的順接，使交通流的轉換安全、平穩、舒適，就成為設計的主要內容，這里涉及的因素很多。對于目前存在的多種設計方法，筆者進行了分析比較，多數方法較為繁瑣且考慮不周，因此，本文從工程設計實際出發，結合現行規范并吸取既有思路的經驗，提出了一種新的較為準確且簡便的設計方法。

1 設計思路

1.1 既有思路

匝道端部縱斷面的處理，目前規范及設計中應用較多的是平均坡度法和合成坡度法，其他還有輔助線法、整體綜合法及等高線法也為部分設計人員所應用。以上幾種設計方法大同小異，在此僅對有代表性、應用較多的平均坡度法（見圖1）和合成坡度法（見圖2）進行分析探討。

圖1 平均坡度法

圖2 合成坡度法

對于平均坡度法，筆者認為，該設計方法對匝道變速車道上需要設置路面橫坡折線（即路拱線）的情況考慮不足，在設置路拱線的情況下，鼻端外側的匝道橫坡同主線橫坡并非保持一致，若不考慮設計規范中規定的匝道端部橫坡同主線橫坡之間的多種漸變關系，單純使用主線橫坡進行計算，必然導致匝道端部坡度推導不準確，主線同匝道間分匯流行駛舒適性較差。

對于合成坡度法，筆者認為，該設計方法的平面線形考慮過于理想，對匝道和主線皆為曲線或部分為曲線的情況下，主線及匝道二者夾角的計算存在較大的誤差，不同的設計人員必然會采用不同的設計夾角，從而推導出不同的端部坡度，該方法隨意性較大。

1.2 提出思路

筆者通過對以往設計工作進行總結，并吸取前述方法思路的設計經驗，結合規范規定，提出了一種新的設計思路，有效避免了路拱橫坡及路線夾角的影響，形成了一個明確清晰的設計過程，對于設計工作的復核、審核也有一個較為明確的依據（如圖3所示）。

圖3 垂直偏置法

設計思路如下：根據主線的橫坡N值，并考慮主線與匝道的平面設計線形及相互位置關系，依據《規范》中“變速車道的超高及其過度規定”的要求，確定匝道的橫坡n；再由端部鼻端向兩側分別做主線和匝道的垂線，然后將垂線向自身兩側各偏置0.5m，將鼻端圓弧范圍內的偏置垂線進行延伸相交并剪切多余的線段，使其成為折線；此時，H、M、N、m、n皆為已知，可以推導出匝道高程h值，h=H＋M×N＋m×n，在推導過程中，應考慮主線橫坡N值及匝道橫坡n值的超高方向的不同，即考慮正負影響。

h1、h2、h3皆推導計算完畢后，以h2做為匝道端部起終點的高程，以h3－h1做為匝道端部起終點的坡度（因h1距離h3為2m×0.5m=1.0m）。到此，匝道端部的縱斷面設計計算完畢，對于匝道端部之間的縱斷面設計，在保持端部計算數值不變的前提下，依據規范規定、項目具體要求進行設計拉坡。

2 工程實例

筆者以具體互通立交實例端部的設計計算過程，對新思路進行闡述。圖4為某高速公路互通出口匝道端部的計算簡圖。

圖4 某高速公路互通匝道端部

依據《規范》規定：曲線超高小于3%時，其外側的變速車道，直接式變速車道漸變段內采用與主線相同的橫坡，此后至分（匯）流鼻，過渡到外傾2%的橫坡。

該互通分流鼻端處，主線線形為左偏，超高2%，匝道線形右偏，位于主線外側，超高為外傾2%。

通過對主線及匝道信息查詢得知：

H1=27.616，M1=16.110，N1=2%

h1=？，m1=3.960，n1=-2%

H2=27.608，M2=16.100，N2=2%

h2=？，m2=3.950，n2=-2%

H3=27.600，M3=16.090，N3=2%

h3=？，m3=3.940，n3=-2%

以公式“h=H＋M×N＋m×n”進行計算推導，故：

h1=27.616＋16.110×0.02－3.960×0.02=27.859

h2=27.608＋16.100×0.02－3.950×0.02=27.851

h3=27.600＋16.090×0.02－3.940×0.02=27.843

h1－h3=27.859－27.843=1.6%

則該出口匝道端部起點高程為h2=27.851，起坡坡率為1.6%。

通過具體工程設計端部推導過程得知：該思路對于端部處主線一側的3個點的高程、坡度及坡長都能夠從主線數據具體確定，匝道一側的3個點已確定的要素是坡度及坡長，高程需要應用公式推導計算。

垂直偏置法設計思路的優點是：計算推導過程合理嚴謹，參與的計算要素具體明確，已知參數的獲取有固定的方法，不會因為具體設計人員這個因素的不同而產生不同的取值和計算結果，有效避免了平均坡度法和合成坡度法中由于人為因素造成參數取值不同而導致的同一個項目計算結果不同這一弊端。該計算方法具有可重復性、可檢驗性。

3 結語

互通立交匝道端部縱斷面設計的成敗與否，直接關系到項目的質量，其對行車的安全舒適有重大影響，因此，應有一個合理的、明確統一的設計計算過程。筆者提出的垂直偏置法，有效地避免了以往各方法在具體設計推導過程中由于各種因素而產生的偏差及不確定性，垂直偏置法的參數確定及推導過程較為嚴謹固定，有利于設計復核審核工作的開展，真正做到了有據可查、有章可循。

[1]王伯惠.道路立交工程[M].增訂版.北京：人民交通出版社，1999.

[2]JTG D20—2006，公路路線設計規范[S].

[3]楊少偉.道路勘測設計[M].2版.北京：人民交通出版社，2004.