公路互通立交設(shè)計分析

摘要：為提高公路互通立交的設(shè)計質(zhì)量，對互通立交設(shè)計原則進行了概述，從資料準(zhǔn)備、位置選擇、等級確定、型式選擇等方面，對公路互通立交設(shè)計流程進行了總結(jié)，并對設(shè)計要點進行了分析。分析結(jié)果表明：公路互通立交設(shè)計的優(yōu)劣直接影響著公路交通系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，需要重點考慮安全性能的同時，兼顧美觀性，確保公路運輸?shù)陌踩?/p>

關(guān)鍵詞：公路互通；立交；分合流；匝道

1 " 互通立交概述

根據(jù)《中華人民共和國公路法》中的相關(guān)規(guī)定，立體交叉是指一條公路在同一平面內(nèi)跨越兩條以上道路，且需要設(shè)置必要交通安全設(shè)施的情況下所采取的技術(shù)措施。互通式立體交叉（簡稱互通式立交）是指在高速公路、一級公路和二級公路相交的地方，設(shè)計人員根據(jù)車輛行駛方向不同，而采用不同的匝道形式和交叉方式進行連接，形成一個整體。這種互通立交一般是按照公路的行駛方向分為直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等[1]。在高速公路和一級公路相交時，為了保證車輛可以順利地通行，需要采用互通立交。而在二級公路相交時，則需要采用匝道進行連接[2]。

一般情況下，互通立交都是作為一種輔助工程進行設(shè)計和建設(shè)的[3]。其中，設(shè)計人員要根據(jù)公路的具體情況來進行互通立交設(shè)計，并且要保證互通式立交與高速公路和一級公路之間能夠相互協(xié)調(diào)。由此可見，互通立交在整個交通網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著十分重要的地位，并且也是保證公路運輸安全和暢通的關(guān)鍵。

2 " 公路互通立交設(shè)計原則

2.1 " 經(jīng)濟美觀

公路是城市設(shè)計的重要組成部分，城市設(shè)計不僅要考慮經(jīng)濟因素，還要考慮美學(xué)因素，因此公路互通立交的設(shè)計必須遵循經(jīng)濟美學(xué)的基本原則[4]。在設(shè)計道路交會處時，要綜合考慮基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及日后維護費用等經(jīng)濟因素，減少道路線形施工及運營費用，減輕行政負擔(dān)。

互通立交作為重要的城市交通工程，既是城市的基礎(chǔ)設(shè)施，又是城市的“名片”，因此，道路互通立交的設(shè)計要充分結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，在確保安全和功能基礎(chǔ)上，提升互通立交的價值。綜上，在互通立交設(shè)計時要兼顧安全與功能，并充分考慮當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，以改善互通立交外觀。

2.2 " 安全性高

在交通設(shè)計中，安全始終是其主要指導(dǎo)原則。在互通立交布置設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)該將互通立交安全設(shè)計放在首位，提高互通立交駕駛員舒適度，降低安全事故發(fā)生頻次[5]。

3 " 公路互通立交設(shè)計流程

3.1 " 資料準(zhǔn)備

做好充分準(zhǔn)備，才能確保公路連接線工程的質(zhì)量。為進一步提升公路路線互通立交設(shè)計的質(zhì)量，要求設(shè)計人員必須對資料進行搜集、整理與分析，然后進行正式設(shè)計。

公路線路互通立交設(shè)計需要的主要資料如下：一是城市規(guī)劃部門在建設(shè)階段所做的前期規(guī)劃研究成果，比如前期建設(shè)項目圖紙等。二是對全市交通流量統(tǒng)計結(jié)果與預(yù)測結(jié)果進行分析。三是有關(guān)公路標(biāo)準(zhǔn)、工程等級、道路寬度、縱向剖面參數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)，以及互通立交布置信息。四是跨越主線路段信息，包括地圖比例參數(shù)與數(shù)字地圖模型。五是處于如交叉口附近建筑的資料。

3.2 " 位置選擇

道路交會處設(shè)計的重要因素之一就是交會處選址。設(shè)計者要從工程實際需求出發(fā)，結(jié)合城市交通現(xiàn)狀以及城市地質(zhì)、水文條件等因素，全面調(diào)研分析城市主要干道基本條件之后，確定立交橋選址方案。

道路交會處位置的選擇，要考慮多個方面因素，如地形、地質(zhì)、水文、規(guī)劃和設(shè)計等[6]。其中最重要的就是互通位置，互通位置要選擇在地形、地質(zhì)條件較好且便于施工和養(yǎng)護的地點。在選擇互通位置時，需要考慮到交通量、地形及環(huán)境等因素。

設(shè)計人員在選擇互通位置時，一定要根據(jù)實際情況進行綜合考慮。互通立交選址也要考慮到被交方的地形和自然條件。如果被交方為平原或丘陵地區(qū)，可以選擇在地勢較低、便于施工和養(yǎng)護的地方。如果被交方為山區(qū)，則應(yīng)選擇在地勢較高、交通量少且不受施工影響的地方。

3.3 " 等級確定

公路路線互通立交設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮下列因素來確定道路的級別：一是各有關(guān)線路技術(shù)等級，二是結(jié)點建設(shè)技術(shù)級別，三是結(jié)點尺寸，四是城市交通擁擠程度。

3.4 " 型式選擇影響因素

3.4.1 " 立交功能與收費制式

互通立交通常有2種型式：一是進口、出口型式，二是互通立交型式。出入口型式以連接公路為主，需設(shè)置1個收費站。互通立交型式一般設(shè)計在公路交匯處，以利于公路交通流的快速切換，互通立交型式一般沒有收費站，為此設(shè)計時具有較大靈活性。

3.4.2 " 設(shè)計交通量和通行能力

城市交通流量與容量設(shè)計則是道路路線路口設(shè)計的重點工序之一[7]。增加路口容量，降低道路路線路口引起的擁擠是路口的重點作用。路口類型選擇比較復(fù)雜，所以在進行路口設(shè)計時一定要充分考慮諸多影響因素，才能確保路線路口設(shè)計合理[8]。

3.4.3 " 設(shè)計匝道速度

匝道在互通立交中占有舉足輕重的地位，匝道設(shè)計速度的快慢，直接關(guān)系到互通立交的通行能力和安全。通常坡道速度設(shè)計，需結(jié)合互通立交幾何形狀、視距及其他線路特征及道路尺寸。

3.4.4 " 公路與立交的等級

決定互通立交平整度的因素包括互通立交通量、互通立交道路技術(shù)平整度等。我國互通立交設(shè)計等級與國外稍有不同，但均從速度、交通量等方面來考慮互通立交道路問題。

3.4.5 " 立交自身服務(wù)水平

在公路線路交叉點設(shè)計中，設(shè)計者要充分考慮交叉點自身服務(wù)水平，以保證其能夠適應(yīng)不同交通流要求，同時滿足駕駛員出行時間、自由舒適等要求。

4 " 公路互通立交設(shè)計要點分析

4.1 " 立交型式選擇

在進行互通立交形式選擇時，首先要根據(jù)項目所在地的地形條件，在結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，綜合考慮互通位置、交通量等因素，保證立交的規(guī)模和建設(shè)投資符合標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。

其次，還要根據(jù)互通位置以及交通量大小等因素確定互通式立交的類型。比如：對城市周邊或者旅游景點附近進行互通式立交進行設(shè)計時，可以選擇環(huán)形立交；對農(nóng)村地區(qū)或者經(jīng)濟發(fā)展一般的鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近進行互通式立交設(shè)計時，可以選擇平面交叉。此外，還需要根據(jù)互通的位置確定互通式立交的類型。

4.2 " 公路分合流設(shè)計

公路互通立交在設(shè)計過程中關(guān)鍵點，在于結(jié)合實際情況和規(guī)范要求，對相鄰出入口之間的距離進行確定。在出入口間距設(shè)計時，要綜合考慮車輛行駛實際運行長度及信號要求，通常設(shè)計者采用最小值指標(biāo)來設(shè)計出入口距離。主要互通立交處的最小彎道半徑，可按照《中國公路路線設(shè)計》進行設(shè)計。現(xiàn)行互通立交路線設(shè)計以測量與調(diào)查相結(jié)合為主，兼顧互通立交地理位置與施工范圍。

4.3 " 匝道半徑與坡度設(shè)計

4.3.1 " 匝道半徑設(shè)計

匝道半徑是互通立交設(shè)計中的一個重要參數(shù)，是衡量互通立交設(shè)計的重要指標(biāo)。匝道半徑應(yīng)根據(jù)被連接兩條道路的幾何條件確定。在具體設(shè)計時，可以參考《公路路線設(shè)計規(guī)范》中所規(guī)定的有關(guān)內(nèi)容進行確定。

一般情況下，被連接道路之間的距離與互通式立交匝道的最小半徑成正比。因此，在確定互通式立交匝道最小半徑時，要結(jié)合實際情況進行選擇。如果公路互通立交所處地區(qū)道路交通條件較差，公路互通立交的匝道半徑可以適當(dāng)降低。

4.3.2 " 坡道設(shè)計

互通立交設(shè)計時，設(shè)計人員要認真分析考慮互通立交所處的地理位置、地形、地貌及環(huán)境條件等因素，在保證過往車輛行駛安全性的前提下，使其與坡道升降速度相適應(yīng)。

坡道半徑選擇，及左轉(zhuǎn)彎、直行或半直行、右轉(zhuǎn)彎等坡道設(shè)計時，要根據(jù)規(guī)范要求綜合考慮。通常，互通立交左轉(zhuǎn)半直道匝道與右轉(zhuǎn)匝道半徑，應(yīng)視匝道設(shè)計車速而定。如果匝道的設(shè)計速度為60km/h，則匝道的設(shè)計曲線應(yīng)具有120m的較小半徑。坡道之半徑應(yīng)視其性質(zhì)而定，通常將最小半徑設(shè)為150m。

4.4 " 公路環(huán)圈匝道設(shè)計

4.4.1 " 預(yù)測交通量方法的選擇

公路環(huán)圈匝道設(shè)計首先要考慮匝道交通量預(yù)測。互通立交匝道交通量預(yù)測的方法有4種：一是基于經(jīng)驗公式法，二是基于回歸分析法，三是基于交通小區(qū)法，四是基于交通生成模型。4種方法各有其適用范圍和局限性。在確定匝道交通量時，應(yīng)根據(jù)立交的具體位置、地形、地物、氣候條件等因素，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行計算。

4.4.2 " 準(zhǔn)確計算交通流

環(huán)圈匝道不需要設(shè)置左轉(zhuǎn)彎匝道，其在互通立交公路的通行中有著十分明顯的作用。內(nèi)環(huán)匝道可以布置在任意的象限范圍之內(nèi)，唯一區(qū)別車輛的行駛路線有所區(qū)別。在具體的設(shè)計時，要對公路的交通流量進行準(zhǔn)確計算，并以此為依據(jù)來進行內(nèi)環(huán)匝道的設(shè)計確認。另外，在設(shè)計時，需注意出口匝道線形指標(biāo)要高于入口匝道，很多情況下會將出口匝道設(shè)計成為S形路線，而將入口匝道則設(shè)計成為環(huán)形曲線線路。

4.5 " 匝道的縱斷面設(shè)計

公路互通立交設(shè)計時，坡道縱向設(shè)計一般都要依據(jù)公路中心線方向而擬定。這是因為公路與坡道交接處空間常常受到限制。出入口設(shè)計應(yīng)以道路暢通無阻為準(zhǔn)，并以主干公路口及出口坡道縱向設(shè)計為主。

坡道與公路的聯(lián)系至關(guān)重要，設(shè)計師應(yīng)重視這方面的工作。從主線分出的坡道，必須設(shè)計10～20m的緩坡。通過設(shè)計橫斷面的縱向剖面，可以確定坡道的起點。緩坡的角度可以設(shè)計成縱向剖面的實際下坡。

4.6 " 立交公路的超高設(shè)計

在互通式立交公路設(shè)計過程中，往往需要考慮多條公路的交織問題，這就需要進行超高設(shè)計。超高的設(shè)置有多種方法，在具體設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮多條公路的交織、交叉等問題，在滿足規(guī)范要求的前提下，盡量采用合理的超高值，使各公路能夠很好地協(xié)調(diào)。坡道設(shè)計應(yīng)以車輛速度實際增減和坡道多種高度限制為依據(jù)。當(dāng)定向坡道通過主線時，通常將其設(shè)計為圓形曲線，并采用最小半徑。

4.7 " 間距設(shè)計

《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）規(guī)定：互通式立交最小間距4km，最大間距30km。最小間距是基于車輛交織和變速、設(shè)置交通標(biāo)志等方面的考慮，若互通式立交間距太近，車輛頻繁駛出和駛?cè)耄瑫斐芍骶€外側(cè)車道上的車輛頻繁轉(zhuǎn)換車道，導(dǎo)致車流不穩(wěn)定。

最大間距是基于誤行車輛及公路維修、救援車輛等調(diào)頭之用。此外，規(guī)范還規(guī)定：互通式立交與服務(wù)區(qū)、停車場的間距極限值3km，一般值5km，與公共汽車停靠站、隧道的間距極限值1.5km，一般值4km。受地形條件或其他特殊情況受限制時，經(jīng)論證相鄰互通式立體交叉的間距可適當(dāng)降低。上一互通式立交加速車道終點，至下一互通式立交減速車道起點間的距離（即凈距離）不得小于1000m，否則應(yīng)將兩者合并為復(fù)合式立交。

5 " 結(jié)語

公路互通立交設(shè)計的優(yōu)劣，直接影響著公路交通系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。為提高公路互通立交的設(shè)計質(zhì)量，本文對互通立交設(shè)計原則進行了概述，從資料準(zhǔn)備、位置選擇、等級確定、型式選擇等方面，對公路互通立交設(shè)計流程進行了總結(jié)，并對設(shè)計要點進行了分析。

在進行公路互通立交設(shè)計時，要根據(jù)具體的地形、地質(zhì)條件，對互通立交進行綜合分析，選擇合理的設(shè)計方案。在設(shè)計過程中還要考慮到公路沿線各方面的因素，如環(huán)境保護、工程造價、技術(shù)難度等。在實際工作中，設(shè)計人員要通過不斷實踐積累經(jīng)驗，不斷地提升自身的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力，更好地為我國的公路交通建設(shè)做出貢獻。

參考文獻

[1] 姜永富.高速公路復(fù)合式互通立交設(shè)計要點：以棉竹復(fù)合式互

通立交為例[J].工程技術(shù)研究，2021，6（16）：43-44.

[2] 劉麗芬，高遠.BIM+傾斜攝影融合技術(shù)在半地下互通立交設(shè)

計中的應(yīng)用[J].天津建設(shè)科技，2022，32（5）：20-22.

[3] 王甲勇，馬霞，陳麗麗，等.山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計[J].山

東交通科技，2022（1）：116-117+137.

[4] 袁澤華.高速公路改擴建中互通式立體交叉方案設(shè)計分析：以

道滘互通立交為例[J].工程技術(shù)研究，2023，8（2）：167-169.

[5] 陳鵬.山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計要點探討[J].城市建設(shè)理論

研究（電子版），2019（2）：77.DOI：10.19569/j.cnki.cn119313/

tu.201902068.

[6] 熊俊俊.城市快速路互通立交設(shè)計：以南大干線（新華快速節(jié)

點立交）為例[J].黑龍江交通科技，2021，44（7）：81+83.

[7] 宋曉婧.山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計要點思考[J].黑龍江交通

科技，2019，42（12）：38+40.

[8] 郭鳳丹，高坤州.互通立交設(shè)計中的典型問題分析及對策[J].

運輸經(jīng)理世界，2022（12）：161-163.

[9] 劉志中，裴佑生.BIM技術(shù)在高速公路互通立交設(shè)計及施工管

理中的應(yīng)用[J].北方交通，2022（2）：50-53+56.