淺談西北地區互通立交設計

楊鵬 田碩鵬

收稿日期：2023-11-03

作者簡介：楊鵬（1990—），男，本科，工程師，從事路橋設計工作。

摘要 隨著國家對西部地區基礎設施建設的重視和不斷投入，西北地區互通立交設計已成為交通工程建設領域的一個重要課題?；ネ⒔蛔鳛橐环N立體交叉的道路交通設施，能夠有效地提高道路通行效率和行車安全性，同時還能緩解城市交通擁堵，促進區域經濟協調發展。文章依據準格爾旗清大公路立交改造工程設計實例，結合其設計過程中遇到的問題以及相應解決方案，探討西北地區互通立交設計。

關鍵詞 西北地區；互通立交設計；清大公路立交；設計方法；行車安全

中圖分類號 U412.352.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0047-03

0 引言

同東南部沿海地區相比，我國西北地區基礎設施建設的發展相對較為滯后，隨著國家對西北地區經濟發展的重視程度增加，西北地區基礎設施建設項目逐漸增多。由于西北地區地理環境較特殊，公路的建設不僅要考慮經濟性、安全性等傳統因素，還應結合現狀路網、地理環境等因素充分考量，充分利用公路項目帶動當地經濟的發展?；ネ⒔蛔鳛閮蓷l道路間的鏈接紐帶，設計時應結合其地理環境、現狀路網需求、經濟發展、工程規模等因素進行綜合考量，這對于提升道路安全、發展當地經濟具有重要的現實意義。

1 設計原則

1.1 互通立交設計原則

（1）確定互通式立交位置時，應主要考慮交通量、區域公路網現狀及規劃、路網中所處位置及所交道路所起的作用等因素。同時，也要綜合考慮項目所在區域的經濟發展狀況、城市規劃以及與其他交通設施之間的聯系方式、銜接方式等因素，統籌考慮，統籌規劃。

（2）在設計互通時，要考慮整個區域的交通情況和轉換情況，進行統一的規劃和考慮。設計人員要根據公路的具體情況來進行互通立交設計[1]。

（3）互通式立交的選擇，主要是根據交通量和車流量流向的預測，綜合考慮安全、經濟、造價、環境景觀等因素[2]來進行選擇。

（4）重視立交橋的外觀設計，追求線條流暢，使立交橋的幾何形狀規整、簡潔，為保證交通路線清晰，外觀美觀、得體，盡可能避免過多的道口交叉。

1.2 互通立交范圍平交設計原則

（1）在選擇平面交叉位置時，對路網現狀及規劃，地形、地物、地質條件、經濟、環境因素等進行綜合考慮。根據相交公路的功能、等級、運量、運輸管理方式、用地條件、工程造價等要素確定相交公路的功能和等級。要結合交通管理措施和相關設施的安排，選擇主要道路或車流量大、交通沖突少、交通沖突區域小、分散的線路。

（2）相交公路線形技術指標在平面相交范圍內，應符合相關法律規定和規范要求[3]。

（3）相交公路的路段在平面相交范圍內盡量采用直線，半徑大于圓弧半徑，如需采用曲線。縱向曲線要盡量平緩，最小的縱向曲線半徑要符合視覺需要。

（4）平面交叉設計應以設計小時交通量為基準，根據預測交通量設計平面交叉。

（5）標志、標線、信號設施的設置要綜合考慮，在平面交叉的幾何設計中進行整體布局。

2 技術標準的選定

2.1 設計速度

該項目位于山嶺區，地形受限較大。清大公路立交改建工程互通匝道兼顧行車安全和削減工程規模，設計車速為40 km/h，清大公路設計速度60 km/h。

2.2 路基寬度

根據《公路立體交叉設計細則》（JTG/TD21—2014）

（后文稱《細則》）要求[4]，互通單車道匝道路基寬為9 m，A匝道道路寬度為20.5 m；現狀清大公路路基寬12 m，

現將其改建為寬21.5 m的路基。

2.3 橋涵寬度

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60—2015）的規定，橋涵路基寬度與橋面同寬，橋上不設人行道，應根據規范確定橋面凈空。

2.4 橋梁設計荷載標準

為確保互通立交橋梁設計的合理性，橋梁結構選型至關重要[5]。根據《公路工程技術標準》規定，準格爾旗清大公路立交改造工程匝道及跨線橋橋梁設計荷載等級均采用公路－Ⅰ級。

2.5 抗震設防標準

公路運輸及其在抗震救災中的作用，應當在公路工程設計中采用相應的抗震設計標準，貫徹抗震工作以預防為主的方針，采取必要的措施，以確保項目的安全性，減少經濟損失。

該項目所處區域場地的地震動峰值加速度為0.10 g，地震動的反應譜特征周期為0.45 s，調繪區對應的地震基本烈度為Ⅶ度。

3 互通方案設計

3.1 主要控制點

主要控制點：張家圪旦村、清大公路、榮烏高速、薛家灣東互通。

村鎮：張家圪旦村。

公路：清大公路、薛家灣東互通A匝道。

3.2 推薦方案規模、標準及主要技術經濟指標

該項目位于山嶺區，地形受限較大。項目匝道設計速度40 km/h，匝道最小的轉彎半徑為60 m。匝道橫斷組成：單向單車道，路基寬9 m。

A匝道的終點與規劃中的永蘇路相接，而規劃中的永蘇路是設計時速80 km/h的雙向六車道一級公路，所以A匝道采用了雙向4車道路基，匝道路基寬為20.5 m。

變速車道：所有加減速車道均采用單車道進出口的形式，加減速車道及其漸變長度均按規范取值設置。

清大公路：改造后設計速度為60 km/h，路基寬采用21.5 m的雙向四車道一級公路。

3.3 方案布設

通過對項目的調研，在統籌考慮區域內城鎮布局、路網結構、交通流量和沿線地形條件等因素的基礎上，對現有交通條件進行改善，制定了三套方案。

3.3.1 互通概況

該項目設置于清大公路與榮烏高速薛家灣東互通A匝道相交處，位于張家圪旦村北，為葉形互通，與現狀榮烏高速薛家灣東互通組成雙T形互通，主要為改善清大公路與榮烏高速進出口擁堵情況設置。為了使新建互通的線形更加順暢，需對現狀薛家灣東互通A匝道縱斷面進行抬高處理，并且封閉現有去往2號公路的平面交叉口，大幅減少了現狀榮烏高速去往清大公路的繞行，緩解了現有清大公路與2號公路交叉口的交通壓力?；ネǚ桨感鑼η宕蠊房v斷面進行改造，以滿足互通的布設條件。

該次工程的A匝道起點設置在薛家灣東互通收費廣場漸變段的外側，未對現有收費站進行改動。A匝道的終點與規劃中的永蘇路相連接，通過匝道的直接轉換，可實現榮烏高速車輛往返薛家灣和大路新區方向的交通流動，從而有效減輕2號公路的通行壓力。

3.3.2 轉向交通量

主要車流流向為清水江至薛家灣東互通方向，

5 414 pcu/d，次交通流為薛家灣東互通至清水河方向，

5 098 pcu/d，主次流交通量比為1.06，總體互通轉向流量較大。

3.3.3 被交路基本情況

清大公路（G109）：清大公路現狀為設計速度60 km/h

的一級公路（半幅），路基寬度12 m，現狀清大路互通區范圍內最小平曲線半徑R=380 m，互通范圍內最大縱坡6%。

互通范圍內平面指標滿足互通布設要求，故平面線形完全擬合現狀路，僅對縱斷面進行修改。

現狀描述：目前，2號公路現狀為設計時速40 km/h、路基寬12 m的二級公路。2號公路與清大公路平交口距離該項目改建段起點約400 m，對該項目互通設置無影響。

榮烏高速：設計車速80 km/h的高速公路，采用雙向4車道，路基寬度24.5 m。該項目A匝道與榮烏高速收費站漸變段以外相接，對榮烏高速無影響。

規劃永蘇公路：該公路為新建道路，連接薛家灣、榮烏高速，設計時速80 km/h，屬一級公路，設計路基寬度33.5 m，雙向6車道，起點與該項目A匝道相接，利用該項目A匝道與榮烏高速相接。

方案一：清大公路與薛家灣東互通A匝道處設置葉形互通。

（1）技術指標的選用。設計車速及指標：匝道設計車速為40 km/h，匝道最小半徑為60 m（環圈匝道）。

匝道斷面B、C、D、E單向單車道匝道路基寬為9 m，A匝道采用雙向四車道斷面形式[6]，匝道路基寬為20.5 m。清大公路主線改造范圍K0+680～K1+940，主線最大縱坡6%，匝道全長1 739.621 m，匝道最大縱坡處為4%。

清大公路主線縱斷調整后K1+540～K2+120為6%縱坡，坡長580 m，小于600 m最大坡長要求，同時該項目在K1+200～K1+540設置了緩坡段，最大坡度3%，緩坡段長340 m。

變速車道：所有加減速車道均采用單車道進出口形式，加減速車道及其漸變長度均按規范取值設置。

（2）互通方案簡介：

①清大公路現狀為一級公路（半幅），縱坡較大，最大縱坡處為6%，不滿足布設互通的條件，需對清大公路進行改造。對清大公路的縱斷面進行抬高，增設橋梁上跨匝道，但為了減小整體互通的填方量，主線在滿足規范的同時，盡量貼合舊路，使主線上跨A匝道時能一孔橋跨通過；并且對現有路基寬度進行改造，改建為路基寬為21.5 m一級公路，方案一平面圖如圖1所示。

②薛家灣東互通A匝道現狀與清大公路的高差較大。A匝道沒有從榮烏高速原橋孔下穿，向東側移一個橋孔（榮烏高速此處為多孔橋梁，橋跨均為40 m），利用山體布設互通，大大減少了A匝道的填方量。

（3）對永興店至蘇計溝公路的影響。該方案預留遠期永興店至蘇計溝公路與薛家灣東互通A匝道順接的條件。

方案二：清大公路與薛家灣東互通A匝道處設置葉形互通（定性比選）。

（1）技術指標的選用。方案二主線及匝道采用的技術指標與方案一相同。

（2）互通方案簡介：方案二清大公路主線平縱面改造方案與方案一相同，A匝道利用原下穿橋孔進行下穿，為順應規劃永蘇路線形，A匝道布設在山腳下，下穿榮烏高速位置向東側移動約100 m，A匝道整體為填方路基。方案二平面圖如圖2所示。

（3）對永興店至蘇計溝公路的影響。該方案預留遠期永興店至蘇計溝公路與薛家灣東互通A匝道順接的條件。

方案三（B形單喇叭互通）：針對方案一設置方案二進行定性比選。

（1）技術指標的選用。方案三主線及匝道采用的技術指標與方案一相同。

（2）互通方案簡介。方案三在方案二的基礎上將互通形式調整為B形單喇叭互通，主線縱斷面抬高較多，主線橋梁長度增加80 m。方案三平面圖如圖3所示。

（3）對永興店至蘇計溝公路的影響。該方案與永興店至蘇計溝公路無順接條件，遠期永興店至蘇計溝公路項目與清大公路順接須拆除互通部分匝道，造成一定程度的工程浪費。

綜合兩方案特征及優缺點[7]，方案一遠期具備與永興店至蘇計溝公路順接條件，符合路網規劃，互通整體規模較??；方案二互通整體規模較大；方案三不具備與永興店至蘇計溝公路順接的順接條件。該階段擬訂方案一為推薦方案。

4 總結

綜上，在西北立交的設計過程中，需要綜合考慮多方面的因素。采用科學合理的設計方案，以提高道路通行效率，保障行車安全，促進區域經濟發展，實現可持續發展。未來的互通立交設計應更加注重技術創新和環保要求，不斷提升交通設施的服務水平和綜合效益。

參考文獻

[1]張皓. 公路互通立交設計分析[J]. 工程機械與維修， 2023（4）： 265-267.

[2]劉智， 吳濤， 王沖. 高速公路互通式立交出口設計階段識別視距驗算研究[J]. 公路， 2023（7）： 352-359.

[3]陳亮. 市政道路平面交叉口的交通組織設計[J]. 運輸經理世界， 2023（19）： 151-153.

[4]劉建平. 喇叭形互通立交設計要點分析[J]. 北方交通， 2023（6）： 57-61.

[5]嵇冬冰. 高速公路樞紐式互通匝道橋梁的設計關鍵點[J]. 磚瓦， 2021（3）： 78-79.

[6]原英杰. 互通立交改擴建設計方案比選[J]. 山西交通科技， 2022（1）： 46-49.

[7]李星星， 賈海亮. 五路交叉的上隍互通立交方案設計[J]. 上海公路， 2022（4）： 150-154+182-183.