高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)探索

劉致遠(yuǎn)

華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南京 210014

高速公路的互通式立體交叉設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)重點(diǎn)按照高速公路的特點(diǎn)和情況，制定完善的設(shè)計(jì)方案，改善互通式立體交叉設(shè)計(jì)模式和機(jī)制體系，確保整體設(shè)計(jì)工作的高質(zhì)量和有效性開展，預(yù)防出現(xiàn)設(shè)計(jì)的問題，完善高速公路互通式立體交叉功能，為改善高速公路交叉部分的安全性和通行能力等夯實(shí)基礎(chǔ)。

1 高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)重要意義

互通式立體交叉設(shè)計(jì)主要是高速公路之間或是高速公路和其他公路之間交叉過程中，采用的交叉設(shè)計(jì)形式，屬于高速公路交通網(wǎng)絡(luò)中非常主要的組成部分，也是重點(diǎn)的構(gòu)造之一。首先，高速公路交通網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行互通式立體交叉設(shè)計(jì)，能夠改善高速公路之間或是高速公路和其他公路之間交叉位置的通行性能和安全性，設(shè)計(jì)工作中按照車輛行駛軌跡的方向和行駛速度的特點(diǎn)，完善公路交叉設(shè)計(jì)模式，可預(yù)防出現(xiàn)公路交叉位置的交通矛盾問題和安全隱患問題[1]。其次，互通立體交叉設(shè)計(jì)，還能改善高速公路交叉路口的交通功能，提升服務(wù)工作的質(zhì)量，增強(qiáng)行車的安全性和舒適性，降低高速公路工程造價(jià)，建設(shè)占地面積，且具有一定景觀效果。因此，高速公路設(shè)計(jì)過程中重視互通式立體交叉設(shè)計(jì)具有重要意義，值得重點(diǎn)關(guān)注。

2 高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)措施

為確保高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)的效果和水平，應(yīng)完善相關(guān)的設(shè)計(jì)模式和機(jī)制體系。

2.1 科學(xué)選擇立體交叉位置

互通式立體交叉位置的選擇，是設(shè)計(jì)工作中非常重要的部分，只有合理選擇立體交叉位置，才能為后續(xù)各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的良好開展提供保障。因此，設(shè)計(jì)人員在工作中應(yīng)按照公路路網(wǎng)的規(guī)劃內(nèi)容，根據(jù)高速公路的交通性能要求，按照當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地理環(huán)境特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)。高速公路和現(xiàn)有的道路或是規(guī)劃道路交叉，應(yīng)按照相交公路的等級(jí)特點(diǎn)、在路網(wǎng)中地位特點(diǎn)、服務(wù)功能特點(diǎn)和互通立交之間間距、交通流量特點(diǎn)等，綜合分析實(shí)際情況，科學(xué)進(jìn)行立交位置的選擇[2]。其一，可選擇高速公路相互之間或是和相同等級(jí)公路之間交叉的位置、高速公路與一級(jí)公路和重要公路相交位置，在此位置設(shè)計(jì)互通式立體交叉。其二，高速公路和一級(jí)公路共同通往非常主要的港口、機(jī)場(chǎng)、景區(qū)、車站等公路相交的位置設(shè)計(jì)互通式立交。這樣在合理選擇立體交叉位置的情況下，可保證相關(guān)設(shè)計(jì)工作的良好開展，預(yù)防因?yàn)槲恢眠x擇不合適而出現(xiàn)問題。

2.2 合理設(shè)計(jì)立體交叉形式

互通式立交結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是能夠降低高速公路交叉路口的車流干擾問題，改善交叉路口的通行性能，保證交通的安全性，但是由于互通式立交方面的車流行駛方向具有多元化的特點(diǎn)，為避免出現(xiàn)執(zhí)行類型和左轉(zhuǎn)彎類型車流的矛盾問題，應(yīng)科學(xué)進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎匝道的設(shè)計(jì)，使交通流能夠設(shè)計(jì)在分層的空間行駛，預(yù)防出現(xiàn)直行和左轉(zhuǎn)彎車流的矛盾現(xiàn)象。從實(shí)際情況而言，互通式立交結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，應(yīng)按照轉(zhuǎn)換交通量的特點(diǎn)和左轉(zhuǎn)彎匝道的特點(diǎn)，科學(xué)開展設(shè)計(jì)工作，由于左轉(zhuǎn)彎匝道的形式存在差異，互通式立交結(jié)構(gòu)的形式也會(huì)隨之變化，交通功能和經(jīng)濟(jì)效益相應(yīng)改變，所以在設(shè)計(jì)互通式立交形式期間，首先，應(yīng)深入分析匝道的功能特點(diǎn)，不能隨意設(shè)計(jì)高指標(biāo)的匝道，而是要以轉(zhuǎn)換交通量主流方向?yàn)榛A(chǔ)，保證匝道平面設(shè)計(jì)的指標(biāo)符合要求，以免平面設(shè)計(jì)里程過長(zhǎng)使占地面積增加，應(yīng)在確保匝道功能符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡可能降低匝道的長(zhǎng)度，減少占地面積。其二，當(dāng)前，我國(guó)常見的高速公路互通式立交結(jié)構(gòu)形式，主要為喇叭形式、直連式和半聯(lián)式幾種，由于多數(shù)互通式立交為高速公路和等級(jí)較低公路，相交位置所設(shè)計(jì)交叉路口的交通量較低，因此，可按照具體的情況，以降低造價(jià)為主要目標(biāo)之一，科學(xué)合理進(jìn)行相關(guān)交叉路口形式的設(shè)計(jì)。如圖1所示，設(shè)計(jì)喇叭形式、半苜蓿葉形式的互通式立交，在高速公路和等級(jí)較低、交通量較少的二級(jí)或低級(jí)公路相交的情況下，選擇在被相交公路上設(shè)計(jì)平面交叉類型的旁置單喇叭形式的互通式立交，或是設(shè)計(jì)半苜蓿互通式立交，如果高速公路和一級(jí)公路或是交通量較高的二級(jí)公路相交，需要配置收費(fèi)站，就可考慮設(shè)計(jì)雙喇叭類型的互通式立交，改善整體立交的通行性能，預(yù)防出現(xiàn)互通式立交設(shè)計(jì)的問題[3]。

圖1 互通式立體交叉形式設(shè)計(jì)

2.3 立體交叉點(diǎn)處的設(shè)計(jì)

為確保高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)工作的效果，應(yīng)重點(diǎn)按照高速公路的特點(diǎn)和立體交叉設(shè)計(jì)的要求，完善立體交叉點(diǎn)處的設(shè)計(jì)，以免出現(xiàn)凈空不足或存在不利視距等問題。

為提升高速公路互通式立體交叉點(diǎn)處設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性，應(yīng)注重BIM技術(shù)的應(yīng)用，完善設(shè)計(jì)方案和體系，保證設(shè)計(jì)工作的高質(zhì)量和有效性開展。其一，將立體交叉點(diǎn)處設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息和現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的數(shù)據(jù)信息輸入BIM系統(tǒng)，構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)的模型，利用模型分析現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在模型中進(jìn)行直觀可靠的設(shè)計(jì)，完善立體交叉口的模式和形式，通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，改善設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。其二，采用BIM模型模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，按照高速公路現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境特點(diǎn)、氣候特點(diǎn)和邊坡特點(diǎn)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入構(gòu)建不同的模型（如圖2），對(duì)比分析不同的立體交叉點(diǎn)處設(shè)計(jì)模型應(yīng)用效果，從中選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，以免因?yàn)榱Ⅲw交叉點(diǎn)處設(shè)計(jì)不良，出現(xiàn)重大問題。最后，完成設(shè)計(jì)工作以后也需要采用BIM模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，質(zhì)量和水平的驗(yàn)證分析，保證整體設(shè)計(jì)效果。

圖2 BIM數(shù)據(jù)輸入過程

2.3.1 匝道出入口設(shè)計(jì)

匝道出入口的設(shè)計(jì)直接影響互通式立交的安全性，汽車從行駛速度較快的高速公路主要路線行駛到行駛速度較慢的匝道，需要有減速的過程，因此，需設(shè)計(jì)減速車道，而汽車從行駛速度較低的匝道行駛到速度較快的高速公路主要路線，需要設(shè)計(jì)加速車道。變速車道可以分為平行式和直接式兩種形式（如圖3），按照我國(guó)相關(guān)的規(guī)范規(guī)定要求，減速車道需采用直接式，加速車道需采用平行式，若匝道為雙車道，都應(yīng)采用直接式。直接式匝道出入口設(shè)計(jì)，則能夠設(shè)計(jì)舒適和便利的平面線形，行駛軌跡和線形之間相互吻合，因此，原則層面上，應(yīng)在減速車道設(shè)計(jì)過程中，采用直接式，加速車道設(shè)計(jì)可采用平行式，高速公路互通式立體交叉必須要重點(diǎn)進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，科學(xué)合理進(jìn)行匝道出入口的設(shè)計(jì)，保證匝道出入口的安全性[4]。

圖3 互通式立體交叉變速車道

按照我國(guó)的相關(guān)規(guī)定和規(guī)范要求，高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)，變速車道的長(zhǎng)度和匝道出入口的漸變率，必須要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如表1所示。

表1 變速車道的長(zhǎng)度和匝道出入口的漸變率

根據(jù)變速車道長(zhǎng)度的相關(guān)規(guī)定，合理設(shè)計(jì)匝道變速車道的長(zhǎng)度，在匝道出口和入口的漸變部分，設(shè)計(jì)直接式的減速車道，按照起點(diǎn)位置的不同，設(shè)計(jì)的形式不同，例如：四車道的高速公路互通式立交設(shè)計(jì)過程中，可將超車道中線作為起點(diǎn)部分，按照漸變率進(jìn)行平面條線設(shè)計(jì)，根據(jù)車輛從超車道直接進(jìn)入匝道的情況，設(shè)計(jì)出入口的漸變部分，保證行車的順暢性，但是此類設(shè)計(jì)方式，會(huì)導(dǎo)致漸變路段的長(zhǎng)度增加，減速車道的長(zhǎng)度減小，不能符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求；或是根據(jù)漸變開始的位置平面條線設(shè)計(jì)，使車輛從行車道直接進(jìn)入匝道，也可以在車道外側(cè)的車道中心作為起點(diǎn)，使車輛從行車道直接進(jìn)入匝道，這樣在一定程度上，能夠確保互通式立交匝道出入口的平面設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)。

需要注意的是匝道出口入口的設(shè)計(jì)過程中，平面半徑參數(shù)的設(shè)計(jì)非常重要，需按規(guī)范并結(jié)合實(shí)際情況取值，以免出現(xiàn)設(shè)計(jì)的問題。

2.3.2 平交口的合理設(shè)計(jì)

高速公路互通式立交形式不同，平交口的形式也有所不同，如單喇叭立交，存在一處平交口，如為半苜蓿葉型立交，則有兩處平交口，應(yīng)按照具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，完善平交口的設(shè)計(jì)，以免出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。首先，全面分析高速公路互通式立交的特點(diǎn)，分析轉(zhuǎn)向交通量的情況，明確出口和入口交通量是否需要通過平交口，同時(shí)研究交通速度情況，考慮到從高速公路上行駛下來的車輛，行車速度較快，需按照具體的情況進(jìn)行平交口設(shè)計(jì)，例如：目前在互通式立交平交口設(shè)計(jì)方面主要采用加鋪轉(zhuǎn)角的平交形式、渠化形式，沒有考慮到互通式立交方面的交通量大和行車速度快等特點(diǎn)，導(dǎo)致平交設(shè)計(jì)不合理而出現(xiàn)交通安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，在設(shè)計(jì)工作中需要以預(yù)防執(zhí)行交通受到干擾問題為目標(biāo)，分析左轉(zhuǎn)彎車輛的減速車道情況和停留車道情況，研究導(dǎo)流島的情況，科學(xué)設(shè)計(jì)渠化平交口，以免影響互通式立交的行車安全。

2.3.3 立交景觀的設(shè)計(jì)

高速公路互通式立體交叉景觀主要涉及到坡面景觀、綠化景觀和雕塑景觀等，應(yīng)按照實(shí)際情況進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)。首先，從原則層面而言，需要進(jìn)行邊坡的修整，使邊坡處于形態(tài)規(guī)則的狀態(tài)，坡腳具有順應(yīng)性和適應(yīng)性的特點(diǎn)，對(duì)于填方路段匝道的邊坡，應(yīng)設(shè)計(jì)高度逐漸減緩的結(jié)構(gòu)，保證其整齊性和美觀性。其次，積極借鑒其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)互通式立交邊坡的坡率，例如：互通式立交邊坡高度為1m以內(nèi)，坡率設(shè)計(jì)為1：4，邊坡高度為1-3m，坡率設(shè)計(jì)為1：4，邊坡高度為3-4.5m，坡率設(shè)計(jì)為1：3，邊坡高度為4.5m以上，坡率設(shè)計(jì)為1：2。在綠化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)不同類型的樹木品種，按照互通式立交的特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)綠色植物的造型，美化環(huán)境，保證交通安全。最后，互通式立交的雕塑設(shè)計(jì)方面，主要設(shè)計(jì)在入口位置的立交結(jié)構(gòu)，采用雕塑設(shè)計(jì)的方式，改善景觀價(jià)值。與此同時(shí)，如果互通式立交存在軟土地基，還需設(shè)計(jì)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的地基換填材料，按照地基結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)計(jì)換填的結(jié)構(gòu)，以免影響立交結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路互通式立交設(shè)計(jì)具有重要意義，不僅能夠改善高速公路交叉位置的行車性能和交通安全，還能保證交通通行的效率，因此，建議相關(guān)部門重點(diǎn)注重高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)，科學(xué)合理進(jìn)行立體交叉位置的選擇和形式的設(shè)計(jì)，完善立體交叉處的設(shè)計(jì)方式，保證匝道出入口設(shè)計(jì)符合要求，平交口的設(shè)計(jì)滿足標(biāo)準(zhǔn)，立交的景觀設(shè)計(jì)更為良好，提升整體的設(shè)計(jì)工作質(zhì)量和水平。