城市道路交叉口豎向設(shè)計(jì)方法及實(shí)例探討

李仁平 喻建軍

（廣州市設(shè)計(jì)院 廣東廣州 510620）

1 引言

交叉口處于城市道路交通的咽喉位置，不同方向的車輛與行人交匯于此。因而，在進(jìn)行交叉口垂直設(shè)計(jì)時(shí)，要合理應(yīng)用設(shè)計(jì)原理、合理選取交叉口的形式，確保道路和周圍的建筑物相協(xié)調(diào)，降低積水問(wèn)題對(duì)于交通狀況的影響。

2 設(shè)計(jì)原則

一方面，在進(jìn)行同級(jí)城市道路的交叉口豎向設(shè)計(jì)工作時(shí)，要對(duì)道路的類型、等級(jí)等因素進(jìn)行分析，盡可能保持道路的縱向坡度不發(fā)生改變，同時(shí)還要對(duì)交叉口連接的每一條道路的水平坡度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而確保每條道路的交點(diǎn)能夠自然、平滑的進(jìn)行過(guò)渡。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能調(diào)整小坡度的縱坡，這一過(guò)程中不能對(duì)路面、路線的平整度造成影響，以免降低行車的舒適性與穩(wěn)定性。如果兩條道路的類型與水平狀況不同，那么設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡可能確保主干道的縱向、橫向坡度不發(fā)生改變。這主要是因?yàn)橹鞲傻赖男熊囁俣容^高，車流量較大，坡度出現(xiàn)明顯的變化，勢(shì)必會(huì)對(duì)行車安全性造成影響。另一方面，豎向設(shè)計(jì)工作中要注重交叉口雨水的排放。具體設(shè)計(jì)工作中，首先要對(duì)交叉口的實(shí)際地形進(jìn)行分析，并且要確保至少一條道路的縱坡方向，進(jìn)而合理為排水設(shè)計(jì)提供幫助。為了有效提高交叉口的排水效果，垂直設(shè)計(jì)工作中可以選用以下六種基本形式：其中，凸型、凹型以及脫水型應(yīng)用較多，同時(shí)還要注重山谷型、斜坡型、鞍型的應(yīng)用。需要注意的是，在凸點(diǎn)和周圍縱向交點(diǎn)，不能進(jìn)行海灣的設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)，為了降低雨水對(duì)于交通安全狀況的影響，要確保平面交叉口范圍以內(nèi)道路的縱坡需要≯3%，并且要大于0.5%；對(duì)于橫坡而言，要將其控制在0.5～2.0%之間，具體設(shè)計(jì)工作中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的選取。

3 城市道路交叉口豎向設(shè)計(jì)方法分析

3.1 方格網(wǎng)法

對(duì)于方格網(wǎng)法而言，設(shè)計(jì)工作中要在平面交叉口的范圍之內(nèi)，以兩條相交道路的中心線作為坐標(biāo)的基準(zhǔn)線，按照要求精度繪制出方格網(wǎng)。之后，再依次求出不同方格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置處的設(shè)計(jì)標(biāo)高。方格網(wǎng)法具體施工起來(lái)相對(duì)方便，并且放樣工作中測(cè)量人員可以按照不同節(jié)點(diǎn)的高程進(jìn)行放樣施工。但是，該方法的直觀性較差，從圖面上不能掌握整個(gè)道路交叉口范圍以內(nèi)的橫坡過(guò)渡狀況，并且不同道路上的水流匯集路徑也不夠明確。在進(jìn)行道路整體設(shè)計(jì)時(shí)，很難對(duì)交叉口設(shè)計(jì)進(jìn)行控制。另外，因?yàn)槟壳笆姓缆分饕捎玫氖侨嵝月访妫┕きh(huán)節(jié)中主要應(yīng)用攤鋪機(jī)、碾壓機(jī)等設(shè)備進(jìn)行施工，因而交叉口路面不同位置的高程很難進(jìn)行控制。總體而言，方格網(wǎng)法不適用于大型的交叉口設(shè)計(jì)，在進(jìn)行柔性交叉口路面的設(shè)計(jì)工作時(shí)也不宜采用這一方法。但是，對(duì)于一些普通的中小型剛性路面，在交叉口設(shè)計(jì)工作時(shí)可以采用這一方法。同時(shí)，對(duì)于剛性路面而言，能夠?qū)β访娣謮K的角點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行精確的控制。

3.2 設(shè)計(jì)等高線法

這一方法具體應(yīng)用時(shí)，需要在交叉口的范圍內(nèi)選定相應(yīng)的路脊線，并且要對(duì)交叉口范圍以內(nèi)的路脊進(jìn)行等分。在此基礎(chǔ)上，還要參考道路的縱斷面標(biāo)高計(jì)算道路的路脊線，同時(shí)再推算出標(biāo)高計(jì)算線上不同點(diǎn)位的標(biāo)高狀況。設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)與標(biāo)高數(shù)據(jù)，對(duì)道路交叉口的等高線進(jìn)行繪制，以此來(lái)作為施工的依據(jù)。對(duì)于這一設(shè)計(jì)方法而言，可以對(duì)道路交叉口的豎向設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行直觀的顯示，并且可以為后期的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、調(diào)整等環(huán)節(jié)提供方便。但是，在進(jìn)行施工放樣時(shí)存在一定的難度，要求施工人員按照等高線內(nèi)插法標(biāo)注出相應(yīng)點(diǎn)的標(biāo)高。如果道路交叉口的面積較大，應(yīng)用該方法將使施工的繁瑣程度顯著提升。因而，這一設(shè)計(jì)方法主要適用于一些中小型柔性路面。

3.3 方格網(wǎng)設(shè)計(jì)等高線法

該方法是上述兩種設(shè)計(jì)方法的結(jié)合，設(shè)計(jì)工作中首先要對(duì)方格網(wǎng)上不同節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行等高線的繪制。之后，再對(duì)方格網(wǎng)的密度進(jìn)行控制，以此來(lái)提高等高線的繪制精度。該方法綜合了上述兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)，既能夠應(yīng)用方格網(wǎng)法進(jìn)行標(biāo)高精度的控制，同時(shí)可以應(yīng)用等高線進(jìn)行道路交叉口里面形狀的直觀反映。此外，應(yīng)用這一方法進(jìn)行交叉口豎向設(shè)計(jì)工作時(shí)，可以有效提升施工質(zhì)量，減少施工過(guò)程中繁瑣的環(huán)節(jié)。目前，該方法主要應(yīng)用于大型、復(fù)雜的道路交叉口設(shè)計(jì)工作中。

3.4 其他方法的應(yīng)用

在進(jìn)行道路交叉口豎向設(shè)計(jì)時(shí)，如果交叉口是十字形標(biāo)準(zhǔn)平面交叉口形式，那么可以應(yīng)用圓心法、等分法進(jìn)行設(shè)計(jì)。一方面，對(duì)于圓心法而言，主要是把路脊線上的不同等分點(diǎn)以及路緣石圓曲線的圓心位置進(jìn)行連接，并以此為基礎(chǔ)繪制出相應(yīng)的標(biāo)高計(jì)算網(wǎng)。另一方面，對(duì)于等分法而言，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要把交叉口范圍以內(nèi)的路脊線進(jìn)行等分，同時(shí)等分的數(shù)量還要與路緣石曲線等分?jǐn)?shù)量一致。之后，再依次進(jìn)行等分點(diǎn)的連接。這一過(guò)程中，所繪制的路脊線以及連接線溝通構(gòu)成了道路交叉口的標(biāo)高計(jì)算網(wǎng)。

4 實(shí)例分析

4.1 工程概況

本交叉口處于兩條城市主干道的交匯位置處，A路為東西走向，B路為南北走向。通過(guò)對(duì)該交叉口進(jìn)行建設(shè)，可以顯著提高這一地區(qū)的路網(wǎng)容量，進(jìn)而改善本地區(qū)的交通運(yùn)行狀況。其中，如圖1為設(shè)計(jì)交叉口位置圖。交叉口所處位置地形相對(duì)平坦，主要通過(guò)人工天竺的方式進(jìn)行修建。此外，該交叉口主要以粉質(zhì)粘土為主，因而土質(zhì)相對(duì)較軟，強(qiáng)度低。

圖1 待設(shè)計(jì)交叉路口的路網(wǎng)位置圖

4.2 交叉口設(shè)計(jì)

在平面位置方面，兩條相交道路都處在平曲線上，并且南北向B路遇東西向A路的平曲線半徑分別是300m與600m，存在著25°的偏角。目前，A路以西的部分完成了相應(yīng)的改造施工工作，以東路段的改造設(shè)計(jì)和南北向B路一同進(jìn)行。本次的交叉口設(shè)計(jì)工作中，不僅要能與A路西段進(jìn)行順接，同時(shí)還要滿足交叉口路脊線以及路邊線標(biāo)高的相關(guān)要求。因而，豎向設(shè)計(jì)工作中要加強(qiáng)對(duì)交叉口標(biāo)高的控制。

4.3 設(shè)計(jì)方案的對(duì)比研究

由于道路交叉口的豎向設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作，通過(guò)合理的豎向設(shè)計(jì)要確保道路交叉口范圍以內(nèi)各點(diǎn)的豎向標(biāo)高共同構(gòu)成一個(gè)平滑曲面。同時(shí)，道路交叉口的豎向設(shè)計(jì)質(zhì)量與所連接道路的縱坡有著直接的聯(lián)系。因而，要想提升交叉口豎向設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，設(shè)計(jì)工作中不僅要對(duì)交叉口范圍以內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)要把交叉口放到交叉線路中。在本次設(shè)計(jì)中，交叉口施工時(shí)所應(yīng)用的路面為瀝青混凝土柔性結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)用了相應(yīng)的工程軟件進(jìn)行交叉口的輔助設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)工作中，主要應(yīng)用了設(shè)計(jì)等高線法，并最終確定出兩套不同的方案：方案一主要是預(yù)設(shè)方案，交叉口需要和A路西段的縱斷面進(jìn)行順接，因?yàn)锳路東段的縱斷面暫無(wú)，因而在進(jìn)行交叉口設(shè)計(jì)工作時(shí)只需要對(duì)既有舊路面進(jìn)行順接。方案二主要是施工方案，該方案對(duì)于B路的縱斷面做出了局部的調(diào)整，A路西段和新設(shè)計(jì)施工的路面在高程上進(jìn)行順接，并且A路東段和新設(shè)計(jì)的縱斷面進(jìn)行順接。

通過(guò)對(duì)上述的兩個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析可以看出，方案一主要進(jìn)行的是分水線形交叉口設(shè)計(jì)，并且在東、南、西、北四個(gè)不同的方向上，只有北側(cè)的道路縱坡是指向道路交叉口的，而剩下的三側(cè)道路縱坡是背向道路交叉口的。此外，對(duì)于這一設(shè)計(jì)方案而言，等高線過(guò)渡滿足了緩和、勻稱以及順直的要求，因而可以確保道路交叉口范圍以內(nèi)的曲面能夠平滑過(guò)渡。由于A路西段縱坡是指向道路交叉口的，因而如果遇到陰雨天氣，北側(cè)以及西側(cè)的道路雨水將會(huì)匯集到交叉口位置處，因而會(huì)對(duì)道路行車安全造成一定的影響。在方案二中，通過(guò)對(duì)交叉口和A路西段的高程進(jìn)行順接，可以確保A路東段和新設(shè)計(jì)的縱斷面進(jìn)行順接，這樣一來(lái)就可以顯著降低道路的縱坡。同時(shí)，施工過(guò)程中通過(guò)在交叉口的南側(cè)、東側(cè)以及西側(cè)設(shè)置相應(yīng)的雨水口進(jìn)行雨水?dāng)r截，能夠降低西側(cè)路口的排水壓力。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的不斷提高，城市所面臨的交通壓力越來(lái)越大。交叉口與公路共同構(gòu)成了城市交通系統(tǒng)，因而在進(jìn)行道路交叉口設(shè)計(jì)工作時(shí)，要盡可能提高交叉口與所連接道路的協(xié)調(diào)性。現(xiàn)階段，道路交叉口豎向設(shè)計(jì)方法有很多，不同設(shè)計(jì)方法的適用情況也不盡相同，設(shè)計(jì)工作中要對(duì)兩條或多條交匯道路的具體狀況進(jìn)行分析，對(duì)于道路的縱剖面以及交界處的實(shí)際高度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，有效改善交叉口的排水效果。此外，設(shè)計(jì)工作中要對(duì)不同的方案進(jìn)行優(yōu)化、比選，滿足交叉口位置處的交通需求。