高速公路路線與互通設計及案例分析研究

倪 雷

(華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014)

0 引言

為了更好地科學合理地進行高速公路路線設計，可以結合相應互通設計方案，在一定程度上提升交通壓力緩解效果以及公路通行便利性，有利于降低交通事故壓力。在實際高速公路路線互通設計中，需要加強對公路項目功能了解，并明確設計期間相關要素、原則、內容以及相關要點，結合實際案例進行具體設計研究，分析高速公路路線的互通設計，以此為路線具體設計提供科學合理的指導。

1 互通設計下的高速公路項目功能

設計互通高速公路路線期間，需要設計好高速公路和其他道路交叉區域建設方案，嚴格按照JTG D20—2017《公路路線設計規范》中相關標準確定具體方案，同時設計期間需要確定相關參數：(1)主線速度100 km/h；(2)常規互通匝道速度40 km/h；(3)樞紐型互通匝道速度60 km/h；(4)互通設計公路年限20年[1]。為了保證設計滿足實際需求，需要完善高速公路功能，確保具備服務功能與樞紐功能。一是服務功能。在高速公路路口車輛進入或駛出通道以車輛集散功能為主，這種設計方式可以為人們日常出行以及交通運輸提供極大便利，使得設計的高速公路具備良好的服務性功能。通常而言，互通立交橋形式的公路在性能方面服務功能更為良好，此類公路主要建設在城鎮區域，可以為不同道路間銜接提供方便。同時需要將高速收費站設置在道路出口位置，以此為高速公路后期修補工作提供財力方面的有力支持。二是樞紐功能。互通式高速公路設計中，需要至少兩條道路相交區域，對交通道路展開互通設計，以此保證車輛方向轉換便利性。互通式交通道路建設后，可以為車輛向多個方向行駛提供便利，使得互通式設計區域形成了交通樞紐[2]。

2 高速公路路線互通設計要素

在高速公路建設中，路線互通設計作為其中的重要環節，需要采用合理的道路設計方式并進行適當優化，不僅能夠有效緩解交通壓力，為人們日常車輛出行提供便利，又可以有效降低交通事故發生風險[3]。為了確保設計的方案能夠切實滿足區域公路建設需求，應對既定區域中道路交通運行狀況展開分析和調查工作，以期為運輸工具出行提供安全保證，并發揮高速公路路線中的互通設計功能和優勢，結合道路建設需求以及區域地形、地勢等，對區域內交通路網進行完善。

為了保證整體設計水平，必須對相關設計要素進行控制，設計要素主要包含以下2個方面。(1)設計人員因素。由于設計人員是主要執行者，這就需要加強對設計人員因素的影響。主要表現在設計人員專業能力和水平不足，若未能充分思考路線設計中的相關因素，會對設計方案的可行性產生影響。由于公路設計中對設計要求不斷提高，導致性能和缺陷愈加突出，必須提升對設計人員素質能力的關注程度。(2)技術因素。高速公路路線設計有關技術是保證整體設計質量的關鍵性因素，若在設計中使用的相關技術未能滿足實際需求，會導致特殊環境下公路施工效果降低，甚至在相應區域內無法選用設計路線和方案。近年來，我國基建技術快速發展，提升了公路施工建設質量，但存在的問題導致互通公路建設中難以達到理想效果。(3)外界環境。高速公路路線設計質量與外部環境存在密切聯系，受外部環境影響較大，尤其是一些地形環境惡劣區域。同時受當前技術水平影響，一些公路在特定環境施工建設中必須結合外部環境條件進行設計，不可隨意更換路線，需要結合地形進行高速公路互通設計，如圖1所示。

圖1 結合地形設計的高速公路互通

3 高速公路路線互通設計原則

在高速公路路線互通設計中，為了保證公路設計質量，確保設計方案滿足道路設計需求，應明確路線互通設計原則，主要表現在以下6個方面[4]。

3.1 資源節約型原則

在進行高速公路路線設計中，應結合多個方面要求設計不同方案，并對比不同方案，加強對高速公路工程質量控制，控制好工程項目施工成本。

3.2 建設環保型原則

現代化高速公路路線設計中，必須響應現代化社會發展理念，將低碳、環保、綠色等理念融入具體設計中，以此促使建設的高速公路工程能夠與建設區域周邊環境、社會機制實現全面協調發展，并通過對各項資源合理配置和利用，加快建立環境友好型高速公路。

3.3 以人為本原則

為了保證高速公路互通設計整體合理性，滿足人們出行需求，提升出行質量，需要嚴格按照安全、舒適原則進行設計，確保設計方案符合公路建設需求。

3.4 協同原則

考慮到高速公路路線途經地區的水文、地質條件、自然環境等因素，需要加強高速公路建設與地區農業、工業間的協同性，力求公路互通建設不會對地區發展產生影響。同時需要思考沿線地區城市規劃設計、地區居民生活生產以及經濟發展水平等，從而保證道路整體協同設計質量。

3.5 經濟性原則

高速公路設計選線期間必須遵循經濟性原則，提升公路建設效益具有重要作用。高速公路的建設會消耗大量資金，且在運行期間也需要持續增加資金進行工程修補和養護。但在高速公路建成后，由于公路使用壽命有限，對行駛車輛收取的費用難以彌補后期運行維護需求。另外，我國很多高速公路穿行區域處于山區，導致地形較為復雜，需要適當進行改造，這提高了高速公路在建設資金和技術方面的投入力度。因此，高速公路方案的選擇應當結合地區經濟發展情況，借助旅游業、服務業等，提高高速公路使用頻率，以此提升公路建設的經濟性。

3.6 安全性原則

高速公路選型和設計應將安全作為首要原則，確保高速公路項目本身的安全性、持久性和耐用性。設計期間應重點考慮泥石流災害、地震活動、山體滑坡等因素。路線應盡可能避免選擇地基較軟的斷層區，必要時進行加固處理，力求提升線路的安全性。

4 公路路線互通設計案例分析

高速公路互通設計中，需要充分考慮方案在實際應用中的可行性。以某高速公路作為研究案例，該公路起點在C區，終點位于高速公路邊界。公路設計呈南北走向，將南北區域連接起來，能夠維持整體道路通暢性。此類型公路項目道路相對較少，需要穿過大量崎嶇地形，導致設計期間缺乏可參考的經驗。路線互通設計時，需要結合公路路線以及互通設計規范，充分考慮道路交通規范、網絡結構、道路管理情況、地理環境以及城鎮布局等，并對設計的不同方案進行比較，確定布置區域以及具體設計方式[5]。然后結合公路施工區域實際情況進行調查，加強對相關建設規劃的具體原因研究，并在比例為1∶10 000的地形圖上展開具體路線規劃，將K線、K2線、A線、B線、C線、D線、E線、F線和G線幾種方案篩選出來，具體路線如圖2所示。此外，對于高速公路沿線地區，需要綜合考慮高速公路互通設計路線中的具體地質情況、建設的公路對周邊社會環境的影響、地區實際設計規劃，并深入調查項目路線方案，最終獲得最佳K線貫通方案。

圖2 路線線位情況

該項目規劃公路路線的過程中，整個線路都能通過K線來連接，比起其他公路路線方案，K線方案為最佳方案。在圖2的線路中，C線、B線、K線能夠比較終點段路線、公路路線終點方案，K2線、A線、K線能夠比較起點段路線、公路路線起點方案。在測量階段，將工程項目中的路線走廊帶作為參照進行實地勘測工作，從比例為1∶10 000的地形圖中找尋公路路線的可行性規劃。經過全面的勘察工作，初步將K線方案制定出來作為貫通方案，并制定B線和A線，使其成為K線的對比線。經過政府部門意見的聽取、勘測內容的研究和周圍地理狀況的參考，完成橫向測驗、縱向測驗以及平向測驗后，獲得A，B這兩條對比線路，若具有對比價值，便前往實地進行放線工作，全方位、深層次地進行對比。按照對比結果，與B線和A線的實際情況相結合，發現二者各方面條件和K線方案相比都不具備優勢，因此該項目將K線方案用于公路路線的最初推薦方案。

詳細來講，A線方案不符合平面方向的線形要求，在A線上，某大橋的R2 000 m平曲線上有彎橋方案，實際的路程高于K線232.183 m，存在較大差距。B線方案不符合縱面方向的線形要求，在B線上，隧道出口和進口的位置存在劣勢，實際的路程高于K線62.326 m，依然有較大差距，因此將B線和A線的對比線路作為經濟性、技術性程度相同的公路路線方案。經過初步整理、調整、分析和對比，該方案建議在公路主線上實施K線方案，具體路程是83.6 km，B線和A線為深度對比、設計期間的對比對象。B對比線具體路程是13.5 km，A對比線具體路程是24.5 km，在總線路的長度中，對比線占比約為40%。

從目的上看，該公路路線互通主要是為了調整C區城市、B區和A區高速間的交通狀況，對交叉立體樞紐式公路路線進行設計。其中：B區高速需要和A區高速采用彼此相符的設計，公路路基的寬度是35 m，公路設計速度為120 km/h；C區城市環線處于此互通部分的公路路基寬度由34 m改為27 m，五車道上的高速公路更改成四車道的高速公路，公路設計速度是100 km/h，布置的互通影響區內容包括魚塘、農田等，位置接近湖區。滿足所有轉向交通量的各項要求后，應兼顧工程經濟性、公路協調性、環境適應性等。而工程項目處在蓄洪區的范圍內，C區環線上橋梁路段居多，其路基的土料填筑高度相對較高，其高程設計比蓄洪水高出1 m，并與此高速公路彼此交錯，采用上跨舉措，充分考慮防洪目的，在互通部分的主線實施橋梁上跨，在互通匝道實施架設橋梁，因此互通工程較為龐大。互通部分將五車道的高速公路規劃當作參考，與C區環線新街的互通距離相對較短，長度為1.5 km，滿足互通設計的最小間距規定。除此之外，該工程注重互通設計與景觀規劃相結合，開展了互通綠化工作。

5 結語

總之，落實互通設計工作可為車輛集散疏通提供有力支持，對緩解城市交通壓力具有重要作用。同時在相應設計原則指導下展開具體設計，能夠營造良好的車輛行駛條件，并為車輛在高速公路中的行駛提供便利。因此，必須加強對高速公路路線的互通設計研究，關注設計期間資源節約、建設環保、以人為本、環境協同、經濟性、安全性等各項要點，并結合相關技術要素、環境要素等，對高速公路交通樞紐進行合理規劃，為區域經濟發展提供支持。