谈互通立交纵断面设计

唐贡辉 党战国 孟 婷

(1.山东省平邑县公路管理局，山东平邑 273399;2.陕西飞虹桥梁勘测设计研究有限公司，陕西西安 710000)

随着我国经济的不断发展，公路上车流量迅速增加，对互通立交设计质量的要求也越来越高，互通立交纵面设计的合理与否将直接影响到互通立交设计的成败，在纵面设计中注重局部细节的设计尤为重要，也就是说“细节决定成败”。而纵面设计细节，需要一些技巧来实现。互通立交总体设计思路主要按照立交平面上主交通流和各方向交通量分配的实际情况来进行合理的设计，主要目标有三点:首先能够顺应地形，回避重要地物;其次在纵断面上能够使主线与匝道以及各匝道与匝道间的衔接顺适;再次是高程数据的调整能够顺利进行。互通立交设计中，合理的、完善的、巧妙的对纵面进行设计非常关键，具有建设性意义。

1 立交纵断面设计难点

随着经济不断增长，我国交通事业不断繁荣，车流量大幅增加，由于公路形状、结构的不同，互通立交在设计过程中也要因地制宜。在纵面设计过程中，一定要对分流点、合流点的位置进行准确定位，且对主线、匝道的桩号进行计算和备份，这个工作非常有必要。因为这个数字会贯穿整个纵面设计过程，一旦有误，将对最终互通立交的设计有非常大的影响，另外对一些特殊情况，例如在互通立交的出口、入口处匝道线形与主线线形均为曲线且为反向曲线时，由于路拱横坡变化很大，所以在通行时车辆的危险系数较高，容易发生事故，这时需要设置转移路拱，见图1。

图1 互通立交出、入口设计

2 互通立交设计的影响因素

互通立交的合理设计，对公路交通具有重要的建设性意义，它不仅能够解决公路交通流的转换问题，而且能够保障车辆通行时的安全和畅通，提高通行能力。因此互通立交设计时，需要考虑影响设计因素。例如:1)立交平面不能够顺应地形会对互通立交的设计造成影响;对于平原区设计立交时地形基本不受任何影响，主要就是控制占地数量不能太大，地形对立交布设的影响主要体现在山岭区立交设计，因为山岭区地形复杂，山包、深沟、拆迁等不容易避开，有时为了避开山包或者拆迁将立交线形进行个性化设计目的是适应地形的存在，甚至由于山岭区的限制因素过多，以至于立交无法设计。2)立交平面指标选用不合理也会对互通立交设计造成影响，这也是主要体现在山岭区互通立交设计，因为山岭区立交布设时往往要避开控制因素(如高压铁塔、房屋拆迁、输油管道等)，就要在满足规范要求的基础上改变立交曲线要素来适应地形变化。3)纵断面上主线和匝道纵坡不够平顺，车辆行驶时容易出现跳车、颠簸等现象。4)交通管理设施，安全标志等如配套不完善、标志不醒目，都会影响互通立交的使用效果。

3 立交纵面设计

3.1 转移路拱的设置

互通立交设计是一个多元化设计，因此在设计时要有针对性的根据不同公路的具体构造情况进行，在进行互通立交设计时，通常会遇到这样的问题:在公路的出口或者入口处的两条设计线都是曲线，由于路拱横坡变化太大，所以车辆在通行时危险系数较高，容易导致行车不安全，为了解决这个问题提出“转移路拱”这个概念。所谓“转移路拱”指在匝道出入口的楔形端与匝道和主线分、汇流处的行车道边线交点之间用类似于主线线形的弧线连接起来，形成的一条路拱线。该条路拱线主要用于传递标高和横坡。

在互通立交设计中，为了保证行车的安全和交通的流畅。在以下几种情况时需要设置转移路拱的方法来进行设计计算:

1)主线与匝道均为曲线，且两者曲线的弯曲方向不一致时;2)主要匝道和出入匝道均为曲线，且两者曲线的弯曲方向不一致时;3)主线与匝道均为曲线，两者曲线的弯曲方向一致，但是两者的超高值相差比较悬殊时;4)主要匝道和出入匝道均为曲线，两者的弯曲方向一致，但是两者的超高值相差比较悬殊时。

虽然现行的JTG D20-2006公路路线设计规范对转弯匝道端部横坡代数差做了相应规定，但参照JTJ 011-94公路路线设计规范的有关规定可知，转移路拱处的代数差的取值与出入口匝道曲线的设计速度有直接关系(见表1)，也就是说出入口匝道曲线设计速度的大小直接影响转移路拱处的代数差值，在设计的过程中，严格按照上述规范进行，保证转移路拱处的代数差不大于规定的最小值，即为合理，行车比较安全。而在进行转移路拱的设计时，需要采用一系列推断高程的方法，具体方法是在已知匝道设计高程的基础上，对未知匝道设计高程进行推算，在这个过程中，要设置、确立一条转移路拱线，也称为“路脊线”，转移路拱线是传递高程的途径和工具，转移路拱线确定和传递的是高程的中间值，在转移路拱设计的过程中，一定要对待求匝道设计高程路段的超高过度谨慎处理，先对其确定，再对其进行调整，保证其满足规范要求，同时要对转移路拱线处的横坡代数差与规范表进行校对，确定其满足规范条件，则说明转移路拱设计合理。

表1 转弯匝道端部路面横坡的最大代数差

3.2 纵面设计概述

首先需要对互通立交平面线位进行确定和优化，然后对各匝道的分流点、合流点进行定位，并将这些点位所对应各匝道的桩号做好记录和备份，所记录的这些桩号为该匝道的起始点和终止点，在这段距离进行纵面拉坡设计。需要注意的是，这里所谓的有效变坡长度同原匝道平面曲线的设计长度并不是同一概念，也就是说匝道平面设计的起终点和纵面设计的起终点是完全不同的点。在纵面拉坡设计过程中，匝道的最大坡度值和主线相比具有很大的随机性，且应给予适当的保守修正，修正值为±1%。在纵面拉坡过程结束后，不能直接进行下一环节，需要对其进行校对，纵面各项指标都满足相关规范要求时可继续进行下一步设计，如纵面指标不能完全满足相关规范要求应采取相应措施，首先应进一步优化纵面设计，使其满足要求，如纵面调整后还不能满足，应考虑调整匝道平面线位，之后再调整纵面设计线，最后再次核对。

3.3 匝道端部标高确定

互通立交匝道端部桩号、标高的确定方法，分以下两种类型:1)主线和匝道、匝道和匝道线形为同向曲线时(主线、匝道为直线时不论匝道为何种线形均视为同向曲线);2)主线和匝道、匝道和匝道的线形为反向曲线时。

首先介绍同向曲线的情况，以京港澳高速公路黄市互通立交为例(如图2所示):由于该立交范围内主线是直线，所以主线横坡为2%。B匝道减速车道出口端部桩号BK0+145.755通过该点向主线做垂线与主线相交，得到主线桩号K302+410.645，A，B点之间的距离为L;再根据主线桩号处的设计高和超高值推算出匝道端部BK0+145.755的设计高。由于该例子是同向曲线所以A，B点之间的横坡为2%。计算公式如下:A(标高)=B(标高)－L(距离)×2%，由于一个点无法确定纵坡，所以在A点小桩号方向移动1 m～3 m确定出D点，通过D点同理向主线做垂线找到垂足点C，查找C点的桩号、标高及横坡，从而推算出D点的标高(方法同A点)，这样A，D点即可确定出标高和纵坡。通过主线端部的线形和超高可以看出，该端部匝道和主线的横坡是同向的且横坡值均为2%。其次是反向曲线的情况，以宝汉高速梁山枢纽互通立交为例(如图3所示)，对匝道端部进行搜索确定出A点，通过A点向主匝道做垂线与主匝道相交确定出B点。B点的桩号、标高、横坡均为已知，这里需要说明的是B1'的横坡n分两种情况:1)n＞3%;2)n＜3%;如果B1'的横坡大于3%时，A1'的横坡为反向1%;如果B1'的横坡小于3%时，A1'的横坡为反向2%;所以A点标高确定如下:A=B(距离)+B1'(距离)×n－A1'(距离)×1%或者2%;在A点向小桩号方向移动1 m～3 m确定出D点，通过D点同理向主匝道做垂线找到垂足点C，查找C点的桩号、标高及横坡，从而推算出D点的标高(方法同A点)。1'，2'所在位置为转移路拱，通过转移路拱来传递标高和横坡。

图2 京港澳高速公路黄市互通图

图3 宝汉高速梁山枢纽互通立交图

4 结语

在我国经济不断增长、交通事业不断繁荣的大背景下，车流量的不断增加，为了满足人们的需求，互通立交的设计也要因地制宜。在立交的设计中，最为关键的是对立交纵断面的设计。本文主要针对互通立交纵面设计的方法、难点，寻找其解决办法，根据经验和知识，对互通立交纵面的设计做了一些说明。鉴于作者水平有限，不足之处还望谅解。

［1］张永杰.互通立交设计中若干细节的探讨［J］.山西建筑，2011，37(13):153-154.