公路工程中互通式立體交叉設計研究

郭章明

（甘肅華美工程咨詢服務有限公司，甘肅 蘭州 730000）

開展互通式立體交叉設計時，需要做好相應的準備工作，通過勘測地形地貌、確定公路距離、考慮交叉位置以及分析連接條件，為設計工作提供有力的支持。在設計過程中，基于公路分合流設計、公路匝道半徑設計、公路匝道環圈設計以及公路匝道斷面設計，確保立體交叉結構合理，更好地滿足各方向交通量需求。

1 公路工程中互通式立體交叉設計準備工作

1.1 勘測地形地貌

公路工程是國家重要的交通基礎建設項目，在公路工程建設中，互通式立體交叉能夠更好地緩解交通壓力，提高公路使用效率，是現代交通領域非常重要的形式。在互通式立體交叉設計中，需要做好地形地貌的勘察工作，為公路工程實施做好準備[1]。互通式立體交叉較之普通公路更為復雜，尤其是對公路建設區域的情況有著較高的要求，在勘測時要注重對整體地質地貌情況的掌握，通過準確科學的測量和分析，有效判斷公路區域，從而規避那些對公路工程建設施工不利的條件，并基于勘測可以為公路設計提供有力的依據，利用自然地形地貌，降低工程建設難度、提高工程建設效率、減少工程建設成本。

1.2 確定公路距離

公路工程設計準備階段，需全面了解整個區域的交通體系，這樣在設計時可注意各種交通工程之間的距離。隨著公路工程規模的不斷擴大，公路體系所包括的各類公路類型也更為復雜，除了互通式立體交叉之外，還包括隧道、橋梁等。要結合工程質量、安全等方面，確定公路之間的距離，避免工程之間相互影響和干擾，降低互通式立體交叉使用壽命和安全性等。互通式立體交叉一般規模較大，占地范圍較大，在確定距離時要避免過近等情況[2]。公路間距離應當保證相互之間沒有影響，如交通體系中不同類型的公路工程盡量保持相互獨立，交通產生的振動等不能形成交叉或者疊加。在公路設計中，需要考慮施工過程的影響，在互通式立體交叉工程施工時，工程結構規模都較大，如果施工會對周圍交通體系產生影響，這種設計就是不合理不科學的。

1.3 考慮交點位置

在現代交通體系中，交通網絡建設日益復雜，在互通式立體交叉設計方面，需要考慮與不同交通工程的交點問題。交通公路的交點是非常關鍵的，通過交點設計能夠將各個交通結構的車輛進行匯集和疏散，保持車流通暢。在考慮交通交點時，需要合理設計交通交點的具體位置，交點位置既不能影響到任何交通線路的運行，也不能造成交通堵塞[3]。在設計交點時，需要基于整個交通體系進行綜合考慮，根據交通體系中的車輛通行情況，計算交通交點數量和位置。設計交點位置時，應便于交通車輛在交點處進行道路改換等，從而加強公路的疏通能力。

1.4 分析連接條件

公路工程交通路況較為復雜，因此在設計互通式立體交叉時，會涉及主干線、支干線等不同類型公路的連接。在公路設計中，需要分析不同道路線路連接條件，從而設計出合理的連接方式，保證公路相互貫通。在公路連接設計中，需對立體交叉各個方向和各個層面的車輛匯集及通行情況進行掌握，如交通量和車流流向等，都會對連接設計產生直接影響[4]。另外，立體交叉所處區域的地理條件也對連接設計有著影響。如果地理形態并不適合設計公路連接線，那么就要基于分析改變設計，結合實際情況來實現立體交叉連接的目的。

2 公路工程中互通式立體交叉設計形式

2.1 定向Y 形立體交叉

這種結構一般設計在左轉車輛在匝道上固定由左側方向駛出，并且由左側進入另一個車道中。這一結構的優點為可為轉彎的車輛提供直接的通行方法，能夠有效控制車輛的運行速度，而且也能夠很好提高道路的通行能力。特別是這一結構中有2 個分離式斷面，而且之間還有一定的距離，所以能夠滿足駕駛人員的視野需求。在進行定向Y 形交叉設計時，需保證雙車道之間有一定的距離，有效控制道路之間的距離，而且還要滿足橋下凈空的實際要求，保證行車安全。

2.2 喇叭形立體交叉

這種交叉方法是T 形交叉的代表，也是在封閉式高速公路中非常常見的一種形式，通過對這一結構的應用，能夠更好地實現公路管理。在結構設計過程中，還能利用匝道來實現轉彎互通，左側駛入主線為A 型，駛出為B 型。因為這種結構不復雜，而且造型很好，能夠更好地保證駕駛人員在駕駛過程中的安全。但是，這種結構與其他交叉模式相比交通量不足，如果將環形匝道設計在出口位置，會很大程度上影響駕駛人員的視野，最終導致駕駛人員不能夠有效分辨出口。在設計過程中，如果車流量較大，可以使用A 型結構；如果車流量較小，則可以使用B 型結構。

2.3 菱形立體交叉

這種結構一般情況下只設計在左轉或者右轉的匝道公路中，通過合理應用這一結構，能夠很好地對道路之間的連接進行優化，通過跨線構造物位置就能夠有效實現交叉，這樣就能夠提高當地的交通水平。相比于傳統的結構，這類設計方法能夠有效縮短里程，而且結構清晰，能夠讓車輛在一定時間內更好地通行，而且所有出口都充分明確。因此，在下穿的時候，匝道為其提供的坡度還能夠加快速度，所以可以將這一結構用于車流量少的道路上。

3 公路工程中互通式立交交叉設計實施路徑

3.1 公路分合流設計

立體交叉的最大特點是公路路面不處于一個平面，呈立體狀態。立體交叉可同時允許更多的車輛通行，而集中的車流對公路分合流的要求也顯著提高。分合流設計中，需要保持立體交叉車輛通行順暢，并且能夠滿足車輛行進方向的改變需要。分合流一般都需要利用立體交叉點，通過增加輔助性道路或者單獨規劃出分合流線路，避免需要分流和合流的車輛與正常行駛的車輛發生沖突。在立體交叉設計中，通過增加出入口設計，在公路指示標志上提示車輛前方有能夠進行分合流的出入口，讓車輛進行準備。分合流的效率和安全性依賴于出入口的寬度設計，寬度因素會直接影響分合流容量[5]。在設計中要從整個交通網絡層面進行分析和考慮，對互通式立體交叉最大交通峰值進行合理測算，并依據峰值構建分合流模型，從而保證分合流出入口能夠滿足公路使用需要。對于分合流容量較大的出入口，需在原有的公路空間內向外延展，也就是擴大出入口的空間范圍，避免需要進行分合流的車輛發生擁堵。在分合流控制中，可以增加信號燈設計，信號燈與分合流交通線共同發揮作用，對車流進行控制。可根據交通路況靈活調整信號燈的等待時長和間隔，從而提高公路分合流路口的合理性。

3.2 公路匝道半徑設計

立體交叉匝道是重要的公路設計內容，匝道設計的半徑等要素直接關系著立體交叉為車輛行使提供的支持情況。如半徑越大，同時可以通行和轉彎的車輛數量就越多，也就代表立體交叉的互通性越好。在匝道半徑設計中，要從立體交叉實際情況入手，對公路規模、交通容量、地貌地形及周圍的建筑等方面進行了解和掌握。如果處于城市當中，周圍建筑較多，不允許進行公路匝道的拓寬，那么公路匝道空間就非常有限，因此在半徑設計時就要盡可能控制半徑大小。在立體交叉區域的地貌方面，如果存在較大的坡度，車輛行駛時需保持較緩慢的速度，因此匝道半徑也不適宜設計過大[6]。在匝道半徑設計中，還要考慮到立體公路互通時，需要連接多少條主干線路和支干線路，如果需要連接的路口數量較多，則匝道半徑不適宜過大，避免車流在多個方向運行時出現堵塞。

3.3 公路匝道環圈設計

環圈匝道設計中，要根據立體交叉整體設計方案對匝道環圈數量和位置進行合理布置。環圈能夠解決公路交通車流擁堵問題，不同行駛方向和分流的車輛可以進入不同的匝道圈，避免車輛改變行進線路時造成公路堵塞。在環圈設計方面，可以通過右轉向匝道解決車輛環繞需要，也就是不采用左轉彎道，利用右轉彎環繞方式起到左轉彎作用[7]。不設計左轉彎線路，能夠最大程度避免車輛出現行駛方向的交叉，所有車輛都可以利用匝道環圈來改變方向。通過設計匝道內環和外環，可以將需要向左行駛的車輛與向右行駛的車輛分隔開，向左行駛的車輛只需要沿著環圈一直右轉，繞行180°后進入立體交叉左側公路交叉口。

3.4 公路匝道斷面設計

立體交叉匝道設計中，需要關注斷面形態。匝道斷面對于整個互通式立體交叉結構具有顯著作用。立體交叉斷面層次越多，代表立體性越強，整個公路的交通支持效果越好。但立體交叉匝道斷面層次多，也表明公路整體高度更高，立體交叉設計的出入口也越多。在斷面設計中，需要考慮交通車輛的流量情況，保證公路層面與車流相匹配，避免造成空間和成本的浪費。在斷面設計中，需要對每個層面的公路方向以及相互之間的銜接進行把握，尤其是在立體交叉主干線與其他公路層面銜接位置，需要保持一個適當的緩坡，讓立體交叉能夠平穩順延到各個層面。

4 公路工程中互通式立交交叉設計實際要求

4.1 分叉口設計要求

在設計交叉口時，需合理處理鼻端位置，按照豎向曲線和交通標志等實際需求，明確具體的方向，這也是當前設計中的重點[8]。以某公路互通式立交為例，考慮到當地的交通流量較大，所以設計道路速度為60 km/h，設計人員利用Y 形匝道結構，可有效避免事故發生，而且還能夠很好地提高匝道的速度。根據設計經驗，在設計交叉口過程中，設計人員要明確不僅要保證主線和平縱線不變，而且還要讓變速車道和匝道相接，并且在具體劃分中要明確主線，或者按照道路交叉的方法來進行有效處理。

4.2 單喇叭形互動設計

在高速路匝道進出口，其中一條道路和被交道路處于平交，這樣做的目的是處理車流量和轉向問題[9]。從當前的實際情況看，這種結構能夠配合交通標志有效緩解車輛通行問題，保證互通式交叉設計合理。在平交口設計過程中，設計人員還需了解交通交叉點的問題，并針對可能出現的問題加以模擬，以此保證車輛正常運行，可以適當增加交叉口寬度。

憑借現有經驗看出，單喇叭互通方法的針對性更強，能夠根據實際的公路等級來進行具體分析，可注意駕駛人員的視野問題，保持整條路線通暢、協調。在設計過程中，設計人員需重點關注的問題包括匝道和主線交角、內環結構等。以匝道和主線交角為例，在以往設計中采取斜交的方法較合理，優點是能很好地提高主方向的交通能力，減少2 條匝道，還能更好地提高道路的通暢性[10]。與此同時，在匝道通過主線時如果采取正交方法，駕駛人員會受到自身視野的影響，不能夠及時判斷接下來的車輛情況，這樣就會增加交通隱患的發生；如果調整主線匝道方向，能誘導駕駛人員作出正確的行為，及時轉彎。

4.3 設計要具有前瞻性

在施工后互通式立交結構的基本結構不會發生改變，所以設計過程中需充分考慮，避免因規模結構不合理導致后續使用時出現問題，增加維修管理難度。在具體設計過程中，設計人員應按照線形指標變化來進行設計，使駕駛人員感覺到舒適[11]。在進行互通式立體結構設計過程中，按照2 條交叉道路的規劃、等級來進行合理分析。正常情況下一般只分析渠化T 形和加鋪交叉，因此設計人員應盡可能考慮各個方面，比如收費廣場和平交位置，要注意參數設計，保證道路能夠正常合并流，確保車輛安全通行[12]。比如，在設計某公路過程中，將平交匝道由4 條改為2 條車道，然后再進入平交，這樣的方法不僅能有效減少成本，而且也能為后續的擴改提供基礎。

5 結束語

公路工程中互通式立交公路設計是現代公路發展的重要基礎。通過互通立體交叉加快公路之間的交通快速轉換，避免發生公路交通擁堵。進行立體交叉設計時，需根據公路實際情況，采用科學合理的設計思路和方法，保證車流安全高效通行，提高現代交通工程整體水平。