山區高速公路改擴建工程中互通式立交設計研究

李旭強

（創輝達設計股份有限公司，長沙 410000）

1 山區高速公路互通式立交特點

互通式立交指公路橋梁之間的一種交叉結構，交叉線路之間通過匝道連接，根據交叉口交通流軌道線的不同交叉方式和幾何形狀，分為3 種類型：部分交換、完全交換和環形交換。山區高速互通式立交主要有以下特點：

1）地形復雜，交換分類的位置條件通常受到嚴格限制；

2）交換的幾何形狀復雜，布線靈活，一般沒有統一的模式類型；

3）坡度線較高，通常需要限值或略高于限值用于控制；

4）正線調整空間小，水平、垂直指標偏低，特別是正線垂直指標往往偏低，造成設計困難[1]。

2 山區高速公路互通式立交設計原則

鑒于山區高速公路的復雜性和特殊性，在設計時應考慮不同的因素，并遵循以下基本原則：

1）結合區域路網現狀、遠期規劃和沿線交通流，分析沿線的地質和地形特征。

2）根據預測交通量和交叉道路的等級，合理確定匝道的形式、設計速度和寬度。

3）山區地形起伏大，環保要求高，在互通式立交設計的過程中，根據實際地理環境防止高填深挖，減少對環境的破壞。

4）山區互通式立交的設計不僅要滿足相關設計規范要求，還要注重安全性、施工可行性、運營維護等方面的要求。

5）在滿足相關交通需求的前提下，通過多方案比選，選擇安全系數高、環境破壞小、工程造價低、容易實施的方案[2，3]。

3 互通式立交設計應考慮的因素

3.1 互通式立交設計選型

互通式立交的類型選擇是一項非常重要的環節，直接關系到山區高速公路改擴建的總體布局、線形、功能、交通管理以及運營，同時也受道路安全法規、環境和其他因素的影響[4]。如果類型選擇不恰當，會引發安全風險，對高速公路以后的運營產生嚴重影響。因此，應綜合考慮功能定位、交通量、地理環境等因素，結合當前道路的實際情況，注意選型的科學性、可靠性和安全性，并進行詳細分析論證。

確定互通立交的位置，需要根據山區高速公路改擴建可行性研究中道路交通的經濟需求、道路技術標準和交叉道路的等級而定。在設計階段，應根據道路網規劃、性質、設計和要求及互通式立交的位置、功能和互連程度，詳細研究車流方向、預測交通量和交通組成。位置必須確保互通式立交的類型（功能）滿足該地區交通量增長的需求，批準的技術指標必須滿足遠期發展的需要[5]。鑒于山區地形和互通式立交位置的不利影響，類型選擇應考慮路網規劃和預測的交通量，并且選擇的類型應可預測和改進，這對山區高速公路尤為重要。

3.2 地理環境

山區高速公路改擴建工程規模較大，特別是在復雜山區，為適應地理位置和環境，需充分考慮控制因素，做好實際研究工作：根據地理位置、功能定位、交叉道路等級、遠期規劃、技術指標要求等設計各種可行方案，根據實際情況，從環保、成本、施工技術等方面科學選擇可行性方案[6]。

3.3 工程結構

設計山區高速公路改擴建工程的互通式立交結構時，要在對現有工程結構進行改造和利用的基礎上，重新考慮其工程結構，為有效保證行車安全性，對于不符合技術標準和規范的部位，需要對其進行改善，并以適當的方式對指標較低的部位進行改進，確保其合理性且符合標準[7]。

3.4 人性化

進行互通立交設計時，必須充分注重互通立交與自然景觀的協調，以達到生態標準化與生態建設的目的。除了對周圍自然環境的整體協調外，還要注重人性化設計；考慮到地質災害的后果、地形路線的選擇、天氣條件、植被退化等因素，應盡量選擇環保型互通立交，使互通立交與自然環境的結合更有效、更經濟，達到可靠山區高速公路的建設要求。

4 互通式立交設計指標

根據山區高速公路改擴建工程交通量預測要求和互通式立交高速公路的分（合）流交通量預測要求，對互通式立交進行綜合整治改造，滿足交通分合流需求，在現有互通式立交的基礎上進行擴建，可減少新增用地，縮短建設周期。

5 山區高速公路改擴建工程中互通式立交應用設計

5.1 平縱指標

平縱指標受設計標準的影響，設計標準與山區高速公路改擴建數量和成本直接相關。因此，確保設計標準的一致性尤為重要，以便在此基礎上合理選擇技術標準，采用先進的公路測量技術，保證測量精度，以控制山區高速公路改擴建的成本和質量。具體設計過程中，應根據控制點的要求選擇匝道線形；選擇線形指標時，必須注意線形指標的均衡性和連續性；合理應用橫向和縱向指標，可有效避免山區高速公路改擴建規模與技術指標之間的問題；選擇技術指標時，還應考慮自然條件和建筑物，以便技術指標更好地與實際山區高速公路改擴建設計相一致。

5.2 匝道端部施工期交通組織

互通匝道是車輛分流與合流的區域，車輛需要在該區域減速或加速，如果沒有合理的交通設計，極易影響車輛進出的效率和安全，甚至導致交通事故。匝道端部交通組織（見圖2）。

圖2 匝道端部交通組織

5.3 匝道加寬與出入口設計及改建施工期交通組織

由于主線的拓寬改造，過渡線形的路基橫斷面寬度等線形指標應相應提高，當邊坡改造重建時，可利用舊邊坡或便道臨時完成交通流轉換，當現場填方路基加寬和重建時，宜利用路肩修建臨時道路，但會壓縮交通空間，并對填方路基交通產生重大影響。匝道入口和出口的設計應基于橫斷面和技術規范的要求，對重建互通立交的單一進出口應采用單車道出入口設計，出口采用直接設計，入口采用平行設計。當設計速度采用120 km/h 時，單車道匝道的加速車道長度大于230 m，過渡段長度90 m；單車道減速車道長度大于145 m，過渡段長度為100 m。而過渡到最終高度與寬度的設計應在主線末端和斜坡處進行，以確保車輛行駛的連續性、舒適性以及過渡的流暢性。

5.4 相交道路位置選擇

山區高速公路互通式立交是指高速公路之間或高速公路與具有干線功能的等級公路之間的互通式立交，其主要功能是發揮交通樞紐的作用，因此，應考慮交叉道路的性質，包括交叉道路的等級和交通量狀況。

5.5 超高設置

山區高速公路的曲線半徑相對較小，緩和曲線較短，結構物分布廣，受平面和縱面指標的影響，運行速度差異大，超高設計應遵循以下原則：

1）引入運行速度的概念，根據運行速度結論調整優化相關平縱指標；

2）檢查結構物的最大超高采用值；

3）避免同一方向相鄰曲線的橫向力系數發生突變；

4）根據不同地區積雪的嚴重程度取值；

5）在半徑較小的位置，應根據技術標準檢查最大側向力系數；

6）控制最大合成坡度。

5.6 交通標志標線

道路交通標志標線對車輛正常行駛和道路安全至關重要，在設計中，需要確保道路交通標志標線完整清晰，并根據互通立交和交叉口的實際情況合理設計入口和出口處的限速標志。

5.7 防護工程設計

1）在防護工程的設計中，應根據實際自然條件進行綠化布置，盡可能充分利用自然植物和本土樹種，減少圬工工程的數量；

2）重視資源浪費、周邊環境協調和地質災害后果，合理設計防護排水工程；

3）每個區域的工程完工后，必須及時拆除該區域內的所有臨時設施，恢復該區域內安全標志和其他設施。

5.8 交通組織

在施工過程中，由于山區高速公路改擴建屬于系統工程，對現有交通流量有重大影響，因此，應根據交通組織和當地交通流量的實際需求制定交通組織圖，改擴建過程必須確保車輛上下行交通無障礙。

6 結語

山區高速公路改擴建工程中，互通式立交的設計是為滿足道路的使用功能，以環保、節約工程造價為控制目標，在遵循國策及相關規范的情況下，靈活調整平面線和位置，保證高速公路車輛行駛速度，力求安全、環保、經濟的辯證統一。山區高速公路改擴建工程的立交設計應結合山區地形、地質和自然環境的特點，控制工程造價，靈活調整位置，合理設計線形，提高公路路網的整體效益，促進區域經濟發展。