高速公路互通式立交設計要點分析與探討

滕國臣

北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100045

互通式立體交叉是高速公路不可缺少的組成部分，通過設置互通式立交達到干線公路間交通量的集散與轉換的目的。互通式立體交叉具有技術復雜、形式多樣、占地大、造價高等特點，是高速公路的規劃重點和設計難點。在互通立交設計中互通的位置選擇、型式選擇及平縱技術指標的選用等對互通式立交服務功能影響較大，互通設計的成敗同時直接影響高速公路主線的交通安全和服務水平。

1 互通立交的位置的選擇

互通式立交位置選擇應根據被交公路的等級、規劃路網中的作用、擬建公路的服務功能、互通式立交的合理間距、互通區的地形條件等因素來確定。同時要注重以下幾個方面因素。

1.1 規劃路網中相交節點位置

互通立交是高速公路路網中交通轉換的重要設施，在路網規劃中的重要節點、高速公路與沿線主要道路的相交點等位置應布設互通立交，以便對沿線交通流的組織和服務。

1.2 被交道路的條件

互通范圍主線的交通量需要與被交道路進行轉換，匝道與被交道路相交位置宜選擇被交道路平縱指標較高的路段。如需設置互通連接線的互通，連接線的路線線形也對互通的位置起到很大的決定性作用。

1.3 互通范圍的地質與地形條件

互通場地一般占地規模較大，互通選址盡量避開不良地質地帶，同時選擇適于互通展線的地形，拆遷量較少的區域布設，控制好互通的工程規模。

1.4 互通立交的間距

互通立交間的合理間距及互通立交前后距離隧道等重大結構物的距離也影響著互通的位置選擇。

2 互通立交的型式選擇

互通立交型式選擇上要充分考慮相交道路的等級、互通所承載的功能和地位、互通立交的交通量分布、高速公路的地形特點、車輛繞行距離、行車安全性、互通場地地形條件、地質條件、征地規模和環保景觀等因素，做到匝道線形設計與互通范圍地形、主線線形相適應。

2.1 匝道的形式

根據匝道的功能及與相交道路的關系，可將互通式立體交叉的匝道劃分為右轉匝道和左轉匝道兩大類。左轉匝道又可分為直接式、半直接式和間接式三種類型。

2.2 互通立交型式

按照相交道路的條數劃分：三路立體交叉、四路立體交叉及多路立體交叉。

三路立體交叉中比較常見的互通型式有喇叭形立體交叉、子葉式立體交叉及Y 形立體交叉。

四路立體交叉常見的苜蓿葉式立體交叉、X 形立體交叉、定向式立體交叉、渦輪式立體交叉及組合式立體交叉。

多路立體交叉一般為五路和六路相交的立交形式，一般互通立交形式為苜蓿葉式組合、苜蓿葉式與Y 形組合及苜蓿葉式與喇叭形組合。

3 互通立交的綜合設計

3.1 匝道設計速度的確定

匝道的設計速度是根據匝道的型式、互通立交的類型、各轉向匝道的交通量、互通區用地規模及建設費用等因素綜合確定的。匝道設計速度直接決定匝道平縱技術參數、匝道曲線超高的確定。環形匝道的設計速度是互通式立交中所有匝道中最低的，環形匝道的設計速度不能超過40km/h。直連式和半直連式左轉彎匝道宜參考規范規定數值中采用上限或中間值。右轉彎匝道宜采用上限或中間值。

3.2 匝道設計通行能力

匝道設計通行能力取決于匝道基本路段、匝道端部及匝道交織區通行能力，取三者中設計通行能力的最小值。匝道設計通行能力同時受主線的分合流區通行能力的影響。因此在設計中應針對主線的變速車道長、漸變段長度、分流點的曲率半徑及分流點的豎曲線半徑等技術指標加以重視；環形匝道設計通行能力一般在800pcu/h～1000pcu/h，環形匝道需要根據交通量大小選取不同的半徑，以滿足匝道的服務水平，避免形成交通瓶頸。

3.3 互通立交主線設計

互通區的主線是互通立交的重要組成部分，從行車易辨別性及快速、安全等原則，互通區主線平縱面技術指標要高于主線正常路段標準，這些指標如平曲線半徑、橫坡、縱坡、豎曲線半徑、分匯流點的視距等。主線的平縱技術指標直接影響匝道的線形總體布設以及主線分合流區車輛行駛的安全性。

3.4 互通立交被交道設計

被交道為高速或一級公路，互通匝道相接位置應選擇平縱指標較高的路段，同時要考慮是否有改建規劃，如需改建需在項目實施時按遠期標準在互通范圍內一并修建，避免二次實施造成工程浪費。

被交道為二級、三級公路，互通連接線與被交道連接并設置平面交叉，選擇相交位置時要充分考慮被交道路的相鄰交叉口間距及被交道平縱指標，如技術指標較低應對其進行改造。

3.5 互通立交匝道設計

3.5.1 匝道平面線形設計

匝道的平面線形應結合匝道功能、匝道設計速度、匝道設計通行能力、互通區主線線形、各轉向交通量、互通區地形、工程造價等因素綜合確定。互通匝道平面線形主要由直線、緩和曲線和圓曲線構成。

緩和曲線一般采用回旋線，回旋線應根據地形條件及相接圓曲線的半徑來選取。一般情況下有：R/3 ≤A ≤R，（回旋線參數為A，圓半徑為R）。1）當R 小于100 m 時，A 宜大于或等于R ；2）當R 接近100 m 時，A 宜等于R；3）當R 較大或接近于3000 m 時，A 宜等于R/3；4）當R 大于3000 m 時，A 宜小于R/3。

分流鼻處匝道平曲線的最小曲率半徑要滿足規范規定，同時要保證回旋線長度應不短于超高過渡所需的長度。

3.5.2 匝道縱斷面設計

匝道的縱斷面設計中首先要確定匝道起終點的縱坡，然后方能進行對匝道進行拉坡。通常在匝道設計線上距分或合流點取5m 或10m 取一點，通過主線橫坡計算出該點的設計高程，在與分或合流點處設計高程計算出高差，除以兩點間的距離計算出一個縱坡，此坡度作為匝道的起點或終點縱坡。匝道之間的分或合流點對應的匝道接坡方法與此相同。

縱斷設計除規范規定的原則外還應注意以下幾點：

1）分流鼻處鑒于主線速度較高，同時為保證匝道具有較好的通視條件，匝道豎曲線半徑應盡可能大，一般應滿足主線設計速度為120km/h，T 宜≥45m，主線設計速度為100km/h，T 宜≥37.5m，主線設計速度為80km/h，T 宜≥30m；同時匝道豎曲線的最小半徑及最小長度要滿足規范規定，豎曲線的半徑取兩者中大值；

2）匝道縱坡應平緩，盡量避免反坡；同時要注意平縱組合，最小的坡長要滿足設置豎曲線的需要。匝道豎曲線的最小半徑及最小長度要滿足規范規定。

3.6 互通立交變速車道設計

變速車道為單車道時，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式。變速車道為雙車道時，加、減速車道均應采用直接式。

變速車道設計中要注意下坡路段的減速車道和上坡路段的加速車道變速車道長度應根據主線平均縱坡進行修正。除了滿足規范要求外，變速車道長度還應結合主線計算速度和行程關系圖進行變速車道長度驗算。

3.7 互通立交匝道橫斷面設計

公路互通匝道的橫斷面由行車道、路緣帶、硬路肩和土路肩組成，對向分離雙車道匝道還應有中間帶部分。匝道橫斷面選取依據匝道交通量、匝道長度等因素。

主線和匝道曲線部分的加寬值，應根據圓曲線半徑采用規范規定數值。高速公路、一級公路設置加寬過渡段時，應采用高次拋物線過渡高速公路、一級公路加寬緩和段按高次拋物線過渡：bx=（4k3-3k4）b，或插入緩和曲線；二、三、四級公路加寬緩和段按線性過渡：bx=kb，其中k=Lx/L；匝道設計速度為≤50km/h，匝道多按線性加寬。匝道設計速度為＞50km/h，匝道多按與主線加寬方法一致的高次拋物線加寬法過渡。

3.8 互通立交匝道超高設計

合理的超高取值決定著車輛在變速車道和匝道平曲線上的行駛車輛的安全性和舒適性，目前執行的設計規范未對匝道圓曲線超高的具體取值進行規定，僅指出各圓曲線半徑所設置的超高值應根據設計速度、圓曲線半徑、公路條件、自然條件等經計算確定。

如互通范圍內主線為平曲線并設置超高，匝道在分、合流附近匝道和主線的路面橫坡相反，形成反向路拱，在設計中應控制好匝道超高過渡長度和漸變率，確保不影響主線車輛行駛。

3.8.1 變速車道超高值選定

變速車道的超高設置一般分兩種情況：

1）主線為直線或變速車道位于主線曲線線形內側時，變速車道全長范圍內采用與主線相同的正常橫坡。

2）變速車道位于主線曲線段外側

主線曲線段超高小于3%時，曲線外側的變速車道CP 點至分(匯)流鼻，過渡到外傾2%的橫坡。曲線超高大于3%時，其外側的變速車道在分(匯)流鼻處采用外傾1%的橫坡，并且在分(匯)流鼻處的橫坡代數差應小于6%。漸變段內采用與主線相同的橫坡。

3.8.2 匝道曲線超高取值

匝道的超高應與匝道上變速過程中的行駛速度相適應。如收費站附近匝道車輛行駛速度有所降低，超高應取小值，接近分、匯流處的超高就應大一些。因互通選型及用地規模的限制，匝道的縱坡往往出現較大。為保證行車安全性和舒適性，避免出現平面指標不高同時其縱坡和橫坡均較大的不利組合，應對最大超高值做出限制。公路路線設計規范規定，高速公路及一級公路的圓曲線最大超高值一般地區正常情況下采用8%，交通組成中小客車比例高時可采用10%，其他各級公路一般地區采用8%，并規定積雪冰凍地區最大超高橫坡度不宜大于6%。在一些交通組成中大型貨車比例較高的高速公路設計中應按運行速度驗算超高值，最大超高值應兼顧中小客車行駛舒適性，同時保證貨車的行駛安全性。在我國東南區域沿海、沿江高速中互通匝道的最大超高值宜采用6%。

4 結論

互通立交方案選址選型關系到整條高速公路的通行能力和運營水平，互通匝道的細節設計如技術標準、線形設計等決定了互通的技術合理性和工程規模的經濟性。因此互通設計應進行多方案多型式的論證比選，合理選擇主線及匝道平縱線形指標及線形組合確保互通位置合理、選型得當、功能齊全、指標合理、經濟美觀等要求，以便真正的發揮互通式立交進行交通轉換的作用。

[1]JTG D20-2006 公路路線設計規范[S].

[2]JTG B01-2003公路工程技術標準[S].

[3]楊少偉.道路立體交叉規劃與設計[M].北京：人民交通出版社，2000.

[4]吳國雄，李方.互通式立體交叉設計范例[M].北京：人民交通出版社，2001.

[5]李斌.對喇叭形互通立交設計要素的一些探討[J].公路，2005(5).