高速公路互通式立交設(shè)計(jì)淺析

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摘要:結(jié)合太行山高速公路互通立交設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20—2017)、《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TD21—2014)頒發(fā)后的互通立交設(shè)計(jì)主線(xiàn)指標(biāo)、匝道單雙車(chē)道選用、匝道設(shè)計(jì)速度、平縱組合等問(wèn)題進(jìn)行分析、闡述，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可為其他同類(lèi)型高速公路互通立交設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞:高速公路;互通式立交;立交設(shè)計(jì)

太行山高速公路作為唯一省網(wǎng)項(xiàng)目列入京津冀協(xié)同發(fā)展交通一體化國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，自北向南貫穿太行山區(qū)全境，包括京蔚段、淶曲段、西阜段、平贊段、邢臺(tái)段和邯鄲段。太行山高速公路是河北省太行山區(qū)的重要旅游通道，也是河北省的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度24．5m。筆者從對(duì)太行山高速公路互通立交設(shè)計(jì)的分析理解，并結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)程中有關(guān)專(zhuān)家審查、咨詢(xún)意見(jiàn)，在此對(duì)互通立交設(shè)計(jì)提出一些認(rèn)識(shí)，與大家探討、交流。

1主線(xiàn)平縱面指標(biāo)

在互通立交范圍內(nèi)，由于流入和流出車(chē)輛的頻繁變化，運(yùn)行情況十分復(fù)雜。筆者親歷節(jié)假日期間，某雙向八車(chē)道高速上由于車(chē)輛飽和，頻繁出現(xiàn)事故，事故發(fā)生點(diǎn)多數(shù)為互通立交的進(jìn)出口，由此推測(cè)其他高速情況更為不樂(lè)觀，因此互通立交進(jìn)出口一定距離范圍內(nèi)的安全設(shè)計(jì)尤為重要?！豆仿肪€(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］(JTGD20—2017)、《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》［2］(JTG/TD21—2014)中均規(guī)定了互通式立體交叉范圍主線(xiàn)的最小圓曲線(xiàn)半徑，主要是為了控制主線(xiàn)超高橫坡，圓曲線(xiàn)外側(cè)變速車(chē)道連接部需設(shè)置脊線(xiàn)，變速車(chē)道和主線(xiàn)為反坡，橫坡差一般不大于6%，當(dāng)大于該值時(shí)，車(chē)輛在主線(xiàn)與變速車(chē)道間變道存在安全風(fēng)險(xiǎn)，變速車(chē)道橫坡一般為向外2%，因此主線(xiàn)橫坡一般不大于4%。根據(jù)不同的主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度，采用不同的最小圓曲線(xiàn)半徑，目的就是為了減小坡差。另外，互通識(shí)別視距控制范圍應(yīng)盡量避免設(shè)置S型曲線(xiàn)，此位置由于變速車(chē)道及漸變段的設(shè)置對(duì)主線(xiàn)加寬，使得路面排水更為困難，如果條件限制必須設(shè)置S型曲線(xiàn)，需加強(qiáng)排水設(shè)置。互通式立體交叉范圍內(nèi)，主線(xiàn)平縱面線(xiàn)形指標(biāo)不滿(mǎn)足要求的情況一般出現(xiàn)在被交路上。如果被交路的平縱面指標(biāo)不滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定極限值，需進(jìn)行被交路改造、增強(qiáng)標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)、局部限速等措施，如果被交路為已建高速公路，改造被交路多數(shù)情況下實(shí)現(xiàn)不了，因此目前較多采用標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)和限速措施，如果有條件，也可將加減速車(chē)道分離點(diǎn)延長(zhǎng)，接到主線(xiàn)指標(biāo)較高的路段。雖然增加了匝道規(guī)模，但從安全性角度考慮還是值得的?；ネ⒔环秶鷥?nèi)應(yīng)設(shè)置較緩的縱坡，縱坡過(guò)大，減速車(chē)道下坡路段不利于減速，車(chē)輛進(jìn)入匝道車(chē)速過(guò)高，容易在匝道上失控;加速車(chē)道上坡路段不利于加速，爬坡能力較低的載重汽車(chē)容易出現(xiàn)低速駛?cè)胫骶€(xiàn)的情況，主線(xiàn)上的車(chē)流可能被匝道進(jìn)入的車(chē)輛干擾，出現(xiàn)主線(xiàn)上車(chē)流一片“紅燈”，成為交通事故的隱患。因此，規(guī)范對(duì)互通立交范圍主線(xiàn)最大縱坡給出規(guī)定，采用略小于一般路段的縱坡。值得注意的是當(dāng)主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度不大于80km/h時(shí)，《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］(JTGD20—2017)附注標(biāo)明當(dāng)車(chē)輛以較大下坡進(jìn)入互通，且減速車(chē)道為下坡，匝道線(xiàn)形指標(biāo)較低時(shí)，主要公路的縱坡不得大于括號(hào)內(nèi)的值，筆者認(rèn)為有條件主線(xiàn)縱坡還是采用較緩的括號(hào)內(nèi)取值。因?yàn)橹骶€(xiàn)設(shè)計(jì)速度不大于80km/h的情況，多數(shù)為山區(qū)公路，山區(qū)公路為了減小對(duì)山體的開(kāi)挖和破壞環(huán)境，一般匝道平縱指標(biāo)偏低，雙低組合對(duì)行車(chē)安全尤為不利。

2匝道單雙車(chē)道的選用

《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］(JTGD20—2017)中規(guī)定對(duì)于單車(chē)道匝道能滿(mǎn)足交通量通行要求，但匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度后，應(yīng)考慮超車(chē)之需而設(shè)置成雙車(chē)道匝道。匝道的車(chē)道數(shù)根據(jù)匝道的設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)小時(shí)交通量確定，同時(shí)，在單車(chē)道匝道上，大型車(chē)由于行駛速度較慢，如無(wú)法超車(chē)，導(dǎo)致整個(gè)匝道通行能力下降。因此在樞紐互通式立交中，即使交通量不大，匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，也有必要增加一個(gè)車(chē)道用來(lái)超車(chē)。當(dāng)立交為喇叭形立交時(shí)，對(duì)向雙車(chē)道匝道以往一般設(shè)置成對(duì)向各一個(gè)車(chē)道，不考慮超車(chē)需求?！豆妨Ⅲw交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》［2］(JTG/TD21—2014)在匝道橫斷面類(lèi)型的選用和車(chē)道數(shù)選擇條件列表中，不僅列出了不同交通量所采用的不同斷面，而且給出了對(duì)應(yīng)的匝道設(shè)計(jì)速度。按細(xì)則要求互通立交匝道設(shè)計(jì)車(chē)速為40km/h，匝道達(dá)到一定長(zhǎng)度，需要設(shè)置為雙車(chē)道。對(duì)于喇叭形立交來(lái)說(shuō)，對(duì)向匝道是否有必要設(shè)置一個(gè)超車(chē)道，從筆者近幾年參與的項(xiàng)目來(lái)看，不同的設(shè)計(jì)人員、不同的設(shè)計(jì)單位(有些是規(guī)模較大、較權(quán)威的設(shè)計(jì)單位)對(duì)此給出了不同的理解，單車(chē)道雙車(chē)道均有。筆者認(rèn)為，喇叭形立交對(duì)向車(chē)道是否采用雙車(chē)道，首先應(yīng)考慮安全因素，以圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)為例，從線(xiàn)形上考慮，對(duì)向匝道入高速方向A→B一般為一段高指標(biāo)線(xiàn)形接環(huán)形匝道，如匝道上跨主線(xiàn)，線(xiàn)形對(duì)安全更為不利;出高速方向C→A一般為S形曲線(xiàn)接環(huán)形匝道，進(jìn)出高速的線(xiàn)形指標(biāo)都很低，如在此超車(chē)，存在安全隱患。另外，《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］(JTGD20—2017)明確規(guī)定，環(huán)形匝道采用單車(chē)道匝道，因此筆者不建議喇叭形立交對(duì)向車(chē)道設(shè)置為雙車(chē)道。

3匝道的設(shè)計(jì)速度

《互通式立體交叉設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用》［3］指出，匝道的設(shè)計(jì)速度是指車(chē)輛能安全通過(guò)匝道平面線(xiàn)形中最緊迫路段的最大運(yùn)行速度。實(shí)際上車(chē)輛運(yùn)行速度是變化的，匝道平面線(xiàn)形各點(diǎn)處的曲率變化應(yīng)該與汽車(chē)行駛速度變化情況相適應(yīng)。仍以圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)為例，喇叭式互通立交右轉(zhuǎn)匝道的平面布置，D匝道、E匝道與A匝道的匯合(分岔)點(diǎn)2、3應(yīng)盡可能貼近A匝道，匝道平行主線(xiàn)的路段1、4應(yīng)盡可能采用較高的指標(biāo)，使匝道平縱面指標(biāo)與車(chē)速、行駛特點(diǎn)相適應(yīng)，并合理減少占地。圖中4位置匝道線(xiàn)形采用直線(xiàn)，與主線(xiàn)圓曲線(xiàn)接近相切的角度駛?cè)胫骶€(xiàn)，利于車(chē)輛加速，是較好的設(shè)計(jì)方案。另外，車(chē)輛在匝道上行駛，從主線(xiàn)到分流鼻，從分流鼻到匝道基本路段，速度依次為80km/h→55km/h→40km/h，如果主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度為120km/h，分流鼻車(chē)速最小為65km/h，因此，匝道平面線(xiàn)形指標(biāo)僅滿(mǎn)足基本路段規(guī)范要求的指標(biāo)是不夠的，還需要在出口分流鼻和匝道基本控制曲線(xiàn)之間設(shè)置運(yùn)行速度過(guò)渡段來(lái)保證行車(chē)安全，總而言之，既要滿(mǎn)足規(guī)范要求，又要符合實(shí)際情況。

4匝道的平縱面設(shè)計(jì)

匝道的平縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮地形和車(chē)輛組成情況，也要適應(yīng)匝道上速度的變化要求，確保車(chē)輛運(yùn)行連續(xù)、安全。喇叭形互通立交的單向匝道一般來(lái)說(shuō)較短，平曲線(xiàn)插入直線(xiàn)難滿(mǎn)足直線(xiàn)最小長(zhǎng)度要求，因此平面線(xiàn)形以曲線(xiàn)為主，各單元長(zhǎng)度最小值要滿(mǎn)足3s行程，緩和曲線(xiàn)參數(shù)的取值首先要考慮超高漸變所需過(guò)渡段長(zhǎng)度要求，還要適應(yīng)變化的車(chē)速，在圖1互通立交設(shè)計(jì)示意圖(一)中，2、3位置緩和曲線(xiàn)參數(shù)取值滿(mǎn)足超高過(guò)渡即可，1、4位置的參數(shù)取值就不宜太小，應(yīng)與行駛速度匹配?？v斷面盡量采用較緩的縱坡，減少變坡，困難路段最小坡長(zhǎng)應(yīng)滿(mǎn)足9s匝道設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度，如圖2互通立交設(shè)計(jì)示意圖(二)中所示，匝道拉坡有效長(zhǎng)度260m左右，設(shè)置3個(gè)變坡點(diǎn)，最小坡長(zhǎng)74m，雖然降低了填土高度，減小了工程量，但坡長(zhǎng)短，頻繁變坡使車(chē)輛行駛舒適性差，權(quán)衡利弊取消中間的變坡點(diǎn)才是合理的設(shè)計(jì)。積雪冰凍地區(qū)避免采用最大縱坡值，最小縱坡要考慮路面合成坡度不小于0.5%，互通區(qū)內(nèi)被交路有混合交通行駛路段跨線(xiàn)橋圖2互通立交設(shè)計(jì)示意圖(二)縱坡不超過(guò)3．0%為宜。出入口位置的豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度及半徑取值，應(yīng)與出入口對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度相適應(yīng)。

5結(jié)語(yǔ)

近幾年河北省高速發(fā)展迅速，交通量與日俱增，路網(wǎng)不斷加密，立交設(shè)計(jì)日新月異，早期建成的互通立交通行能力不足等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，給立交設(shè)計(jì)者帶來(lái)了挑戰(zhàn);另一方面，互通立體交叉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)計(jì)理論的不斷成熟，也給立交設(shè)計(jì)迎來(lái)了發(fā)展的機(jī)遇。因此，通過(guò)對(duì)太行山高速立交的成功設(shè)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高，使今后立交設(shè)計(jì)推向新的高度。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部．公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范:JTGD20—2017［S］．北京:人民交通出版社，2018．

［2］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部．公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則:JTG/TD21—2014［S］．北京:人民交通出版社，2014．

［4］劉子劍．互通式立體交叉設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用［M］．北京:人民交通出版社，2015．

作者:梁子偉 單位:河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司