山區高速公路互通立交設計要點分析

何金輝(湖北省交通規劃設計院 430051)

山區高速公路互通立交設計要點分析

何金輝
(湖北省交通規劃設計院 430051)

現階段山區高速公路建設工作正在我國眾多省市開工，而互通立交的設計工作室是關系到我國高速公路建設能否在這一新的發展周期內獲得進一步發展的關鍵。本文結合山區高速公路互通立交的常見特點，對其設計過程中的常見或易被忽略的要點進行分析，并提出相關建議。

山區高速公路；互通立交；設計要點

山區地理和氣候條件復雜多變，與地理和氣候條件相對問題統一的平原地區相比山區高速公路的互通立交通常具備以下特點：（1）布設工作受當地地理和氣候條件影響程度大；（2）受地形影響難以布設大通行量道路，在設計過程忽略安全性考慮；（3）由于主線平縱指標不高，且高填挖路基和長縱坡路段數量較多，以及密集的橋隧結構物使得布設工作難度增大；（4）山區地帶原有的特大型涵洞和橋梁工程的布設很大程度的限制了互通立交工程的布設；（5）現階段我國在高速公路互通立交方面缺乏針對山區的設計理念，生搬平原的設計理念致使很多工程建成后出現一系列問題。

1.設計要點

1.1 匝道的設計速度

立交匝道的設計需要依據匝道的設計交通量以及計算行車速度。當正線與匝道的計算行車速度相同時，即便設計時使用較低的正線設計行車速度，在實際道路運營過程中車輛仍能正常通行，然而山區匝道設計過程中受到多方面因素影響，使得匝道的計算行車速度始終低于正線，但不能太低，防止車輛在從匝道進入正線時由于車速出現較大程度的變化而發生危險。在進行匝道計算行車速度的選擇時，應遵循以下原則：（1）符合道路最佳車速需要，盡管匝道的計算行車速度低于主線，但是不能忽略對于道路行車能力和安全性的考慮，因此最佳車速Vk宜選擇最接近道路最大行車速度的匝道計算車速，如式（1）：

其中L為車長，L0為汽車的安全行車距離，C為汽車制動系數。

（2）符合匝道具體形式。在同一立交上需要根據匝道的具體形式選擇其具體的計算車速。如半徑占地較大的環圈式匝道，其射擊速度不應高于50km/h；半直連式匝道的計算車速取值則應盡可能接近中間值；直連式左轉匝道需最大程度接近上限值；右轉匝道則應選用中間值或上限值。（3）符合道路兩端車輛通行需求。入口與加速車道連接處的計算車速應確保汽車在由此行至加速道盡頭時車速能夠達到主線的70%,而出口處的計算車速則需高于主線的50%到60%，若在匝道盡頭或是收費站附近則可以視情況對這一數值進行調整。（4）符合匝道交通組織。若為雙向獨立型道路，則匝道計算車速需要使用不同數值，若不是則可使用統一數值。

1.2 環形匝道

環形匝道由于省去了左轉匝道的修建很大程度的節省了施工經費，因此在一些交通壓力不大的行車方向使用較為頻繁。主要具備以下幾方面特點：（1）技術指標在互通立交中多屬下限，使道路的安全性和舒適性受到直接影響；（2）環形匝道的通行能力受到平曲線半徑和設計速度的影響，通常根據經驗值決定是否設置環形匝道；（3）左轉彎環形匝道增加了立交占地范圍，若交通量增大則會對道路運行經濟性造成影響，因此環形匝道平曲線半徑取值對整個互通立交的運營經濟性和服務水平有著直接影響。

1.2.1 環形匝道的設計速度

在互通立交的各種匝道類型中，環形匝道的設計速度是最低的，然而它又決定著道路平縱面線的設計。根據相關設計規范，不管是一般型互通立交還是樞紐型，其主線交通速度一般選擇40km/h，設計速度可選擇25或30km/h，而環形匝道的設計速度需保持在40km/h以內。在當前的設計過程當中，通常樞紐型互通立交的環形匝道的設計速度選擇50km/h。匝道平曲線的半徑選擇需要充分考慮道路在使用中旅客的舒適程度以及形式的穩定性和安全性。通常車輛在經過彎道上時的穩定性通常用橫向力系數μ作為參照：

其中ik表示超高橫破，以%為單位，V表示設計速度，以km/h為單位，R表示平面曲線半徑 ，以m為單位。

環形匝道的半徑取值影響著環形匝道的設計車速，同時也影響著匝道的造價、規模、形式等多個方面。從車輛行駛角度出發，盡管環形匝道的半徑越大越有利于車輛行駛，但土地占用也會隨之增加，因此無論是在平原還是山區，在運行和工程上都缺乏優勢。

1.2.2 環形匝道平曲線半徑取值

結合當前對于環形匝道的設計經驗，一般具有如下特點：（1）環形匝道的平曲線半徑會影響車輛的形式時間和距離，以及車輛行駛的舒適性和安全性；（2）匝道縱坡設計要滿足規范中關于最大縱坡的設定，因此在進行平面線的設定時同時也應考慮到縱斷面，對曲線半徑進行調整以保證匝道的縱坡長度；（3）由于環形匝道平曲線半徑直接決定了其占地的大小，也關系到道路的車輛行駛情況因此在山區地帶可選擇時速30-40km左右的較低車速，匝道半徑選擇40到60左右可以保證獲得最佳的行車條件。

1.3 超高值的采用

道路設計過程中通常根據互通立交主線所處山區的實際地理環境和匝道的設計速度來確定平曲線半徑以及超高的取值；經過相關研究，在橫向力系數μ低于0.10時，車輛經過彎道匝道時行駛最佳。而在以往的關于超高取值的相關規范當中，鮮有μ高于0.1的情況。

然而隨著科技進步，汽車的科技水平也不斷提高，較之以往規范，新的細則當中μ在0.10以上的情況也有所增加。在最大超高的設定上新老規范也有所不同。若無較大橫破，當車速較高時易發生側滑；而當彎道橫破和匝道設計速度水平普遍較高時，如果遇到不利側風或是車速達不到行駛要求，若是裝載較高的貨車則易出現車輛內向側翻。而貨車是山區高速交通量的重要組成，所以需要通過較大超高來對這一隱患進行防止。在山區高速的互通立交設計中，環形匝道的半徑通常選用50或60m，設計速度通常為時速40km，結合山區高速的日常交通情況，在設計山區高速公路互通立交時，應重點考慮到匝道行駛的安全程度，在規范允許范圍內對道路橫向力系數和道路超高進行適當調整。

2 結語

綜上所述，在山區高速公路互通立交的實際設計過程中，對于立交范圍以內匝道設計速度和主線主要技術指標等參數的選擇需要給予高度的重視，同時還需充分考慮立交范圍內行車視距的合理性，并結合主線的行車速度以及實際情況確定變速車道的車道長度。合理選擇環形匝道的超高、曲線半徑以及設計速度的取值，才能通過合理的設計使道路達到環保、經濟和安全的多方面需求。

[1]霍明.山區高速公路勘察設計指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]喬翔，藺惠如.公路立交規劃與設計實務[M].北京：人民交通出版 社，2011.

U45

B

1007-6344（2016）06-0078-01