山区服务型互通式立交研究

陈宝海

(河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050011)

随着我国社会经济长期的迅速发展，东部沿海平原地区的高速公路建设日新月异，已经达到或超越了部分发达国家的高速公路网密度，正在向网格化高速网迈进。国家公路运输枢纽布局规划中“依托国家高速公路网，完善综合交通运输体系，覆盖主要城市、服务全国城乡”的布局思路，在平原地域已经基本实现。然而，我国幅员辽阔，是个多山的国家，山区占到陆地面积的2/3以上，而且大部分为经济落后地区。构建完善的山区高速公路网，拉动山区经济发展，已经成为现阶段交通运输事业发展的主要任务。互通式立体交叉作为高速公路网中最重要的节点，是联系地方交通与高速公路的唯一的纽带，也是最能直接体现高速公路服务功能的重要设施。

1 山区高速公路服务型互通式立交的主要特点

1.1 布设空间局促，土地资源珍贵

山区地形、地势的特征决定了高速公路主线的走廊带一般为沿河线，位于沟谷之内。由于山区走廊带是一种奇缺资源，绝大部分已经被地方等级公路占用，于是就造成了高速公路与地方等级道路共处同一走廊。加之走廊带之内村庄、学校、厂矿等，使得原本狭窄的沟谷愈发异常拥挤，并且山区的大部分能够耕种和建设的土地都位于这个狭窄的沟谷内，土地资源越发珍贵。图1为典型的在狭窄的沟谷内布设互通式立交的方案。高速公路主线位于山谷的北侧，被交路为国道二级公路位于沟谷的南侧，两者相距不足300m，并且沟谷内有河流，河流两侧有村庄分布。

图1 典型沟谷中的互通式立交

1.2 主线平纵指标较低

互通式立体交叉的位置应选择在交公路线上，地形、地势和环境有利的路段，考虑公路网的现状和规划情况综合确定。主线线形指标是对立交范围内的视距、视觉、对前方路况应有预知性、变速车道的平纵线形与主线的衔接以及匝道关键段落的平纵线形等一系列形态要素的宏观控制，以保证车流顺畅平滑，变速从容，使整个立交具有良好的运行性能。虽然在主线的路线设计中已经充分考虑了提高互通式立交区的平纵面指标，然而受到山区走廊带的地形、地势的制约，桥梁、隧道和高填深挖路基等的影响，以及互通立交范围较长（一般为1200～1500m），这样大段落的高指标主线难以实现。

1.3 主线与被交路较大的高差

山区的高速公路与地方等级通过互通式立交相互连接时，往往由于巨大的高差不得不将匝道长距离的展线。一般来说，两者高差为20～30m，部分地区可达到50m，更有甚者在100m以上。图2为典型的主线与被交路高差较大的情况。主线设特大桥跨越河流和被交路，交叉处高差达40m，且主线向北为2.5%升坡道导致与被交路高差越来越大。设计时考虑主要交通流向和地势西高东低，将A匝道向西展线约2km，最终克服高差影响与被交路平交相连。

1.4 互通工程量大，施工困难

山区地形地质条件复杂，地势起伏大，主线多有高填深切，主线的设计标高与被交道路的高差对于互通工程量和实施难以程度有决定性影响。

图2 匝道克服高差的互通式立交

2 适合山区高速公路服务型互通式立交的主要形式

2.1 单喇叭形互通式立交

第一座单喇叭互通式立交是加拿大于1936年在安大略省别尔里格顿城附近的一条公路上修建（如图3所示）。喇叭形互通式立交是三肢立交的典型代表形式，它通过一个环形匝道和一个半直连匝道实现车辆左转弯的全互通式立交。喇叭形互通式立交作为我国采用最多的服务型互通式立交形式，有着它不可替代的优势。首先，它只需要一个跨线构造物，造价低，施工方便；其次，四个方向交通流全部汇集于双向匝道，便于收费、养护和管理；还有，它有着较为优异的平纵面指标。山区的单喇叭互通式立交，是将匝道的平面线形依据地形、地势等控制因素，因势利导；同时依据交通量、山体情况、地形变化等因素选择合适的环形匝道指标。山区高速的单喇叭互通式立交虽然难以达到平原区的平纵面线形指标，却完全能够满足服务型互通式立交功能要求，能够产生良好的社会和经济效益，不失为山区互通式立交形式的一种好的选择。

图3 单喇叭互通式立交

2.2 菱形互通式立交

菱形互通式立交是城市内交通中互通式立交的最常见的形式（如图4所示）。它的主要优势是能够利用狭窄的空间，完成交通流的转换。山区的互通立交恰好需要这样形式的互通立交，解决互通立交匝道布设空间狭小的问题，虽然菱形互通式立交有工程规模小，占用土地少等优点，然而菱形互通式立交在匝道上存在着冲突点，并且在跨线桥位置处匝道的视线较差，不利于行车安全。因此，当单喇叭互通环形匝道无法布设时，可以考虑菱形互通式立交。在菱形互通式立交的选用上，应慎重考虑，充分论证，确保行车安全。

图4 菱形互通式立交

2.3 部分互通式立交

部分互通式立交相对于全互通式立交来说，缺少部分交通流方向的匝道，使得互通布设控制因素较少，线形简单。这种互通式立交由于转向交通流方向缺失，使得互通式立交的服务功能存在缺陷。只有在互通式立交布设条件极端困难，且某一转向交通量极小时，经充分的经济技术论证后，采用部分互通立交布设匝道。

3 山区互通立交设计应解决的主要问题

山区互通式立交设计时应贯彻“资源节约、环境融合、安全舒适”的设计理念。根据预测的互通转向交通量、地区经济发展情况，并结合路线所处的地理位置、地形和用地条件、工程投资等因素确定互通立交的布设原则。

3.1 匝道克服高差应注意的问题

通过对多条山区高速公路互通式立交的分析和总结，在互通式立交设计中主要解决的是如何克服主线与匝道、主线与被交路高差的问题。山区高速公路依地势而建，总是在较长的一段距离上为同向的上坡或是下坡。以最常见的单喇叭互通式立交为例，无论主线上跨匝道，还是下穿匝道，总是有一侧匝道的布设位于很不利的位置。也就是说，总是有一侧，距离跨线桥位置越远，匝道与主线的高差越大。单喇叭互通式立交中环形匝道距跨线桥位置最近，半直连匝道最长，都不存在难以克服高差的问题；另外两条右转匝道，其中会有一条匝道需要通过增加匝道长度来克服高差。尤其是当匝道为出口下坡时，必须引起足够的重视，在平面线形设计时应避免使用距离较长的单一高指标线形，要考虑驾驶员的心理感受和期望，采用与行车速度变化匹配的复合型曲线（如卵形曲线）；纵断面尽量采用较缓的纵坡和满足视觉要求的竖曲线半径。

3.2 匝道的安全性问题

匝道是事故发生最多的地方，且流出匝道事故率远大于流入匝道的事故率。其主要原因之一是在匝道的线形与车辆运行速度变化不匹配、不协调。匝道的设计必须以运行速度控制线形的设计为准，匝道的线形设计应根据实际可能的运行速度灵活控制各项线形指标。山区互通式立交出口匝道是设计中最应当关注的，尤其下坡出口，减速过程会延续到出口端部以后，应以实际运行速度控制匝道线形，必要时设置刹车曲线。另一个值得注意的是，匝道要有足够的长度，并且避免线形的急剧变化。对于喇叭形互通立交，往往右转弯匝道设计的较短，纵坡取最大值或邻近最大值，且竖曲线半径尤其是凸形竖曲线不满足视觉要求，当匝道位于出口下坡或由于其他原因导致运行速度大于设计速度较多时，存在一定的安全隐患。

4 结语

山区互通式立交设计是一个庞杂的系统工作，互通式立交的设计不应拘泥于形式，要充分利用山区的地形、地势，采用平纵横三维联动设计，对于较长的匝道要进行运行速度分析和透视图检验。细节决定成败，互通式立交设计是一项细致的工程，涉及到诸多专业，设计人员必须站在驾驶员、管理者的角度去深入发掘，完善设计，做到胸有成竹。在设计中强调的则是“以人为本”，不但要满足其交通需求，还要提供安全与舒适的运行条件，追求与自然环境和社会环境的和谐一致。

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