互通立交匝道端部纵断面设计探讨

康志瑜

（中交远洲交通科技集团有限公司，河北 石家庄 050051）

0 引言

互通式立交是区域道路网的重要组成节点，在互通匝道平面线形确定以后，如何做好匝道端部出入口与主路纵断面线形的顺接，使交通流的转换安全、平稳、舒适，就成为设计的主要内容，这里涉及的因素很多。对于目前存在的多种设计方法，笔者进行了分析比较，多数方法较为繁琐且考虑不周，因此，本文从工程设计实际出发，结合现行规范并吸取既有思路的经验，提出了一种新的较为准确且简便的设计方法。

1 设计思路

1.1 既有思路

匝道端部纵断面的处理，目前规范及设计中应用较多的是平均坡度法和合成坡度法，其他还有辅助线法、整体综合法及等高线法也为部分设计人员所应用。以上几种设计方法大同小异，在此仅对有代表性、应用较多的平均坡度法（见图1）和合成坡度法（见图2）进行分析探讨。

图1 平均坡度法

图2 合成坡度法

对于平均坡度法，笔者认为，该设计方法对匝道变速车道上需要设置路面横坡折线（即路拱线）的情况考虑不足，在设置路拱线的情况下，鼻端外侧的匝道横坡同主线横坡并非保持一致，若不考虑设计规范中规定的匝道端部横坡同主线横坡之间的多种渐变关系，单纯使用主线横坡进行计算，必然导致匝道端部坡度推导不准确，主线同匝道间分汇流行驶舒适性较差。

对于合成坡度法，笔者认为，该设计方法的平面线形考虑过于理想，对匝道和主线皆为曲线或部分为曲线的情况下，主线及匝道二者夹角的计算存在较大的误差，不同的设计人员必然会采用不同的设计夹角，从而推导出不同的端部坡度，该方法随意性较大。

1.2 提出思路

笔者通过对以往设计工作进行总结，并吸取前述方法思路的设计经验，结合规范规定，提出了一种新的设计思路，有效避免了路拱横坡及路线夹角的影响，形成了一个明确清晰的设计过程，对于设计工作的复核、审核也有一个较为明确的依据（如图3所示）。

图3 垂直偏置法

设计思路如下：根据主线的横坡N值，并考虑主线与匝道的平面设计线形及相互位置关系，依据《规范》中“变速车道的超高及其过度规定”的要求，确定匝道的横坡n；再由端部鼻端向两侧分别做主线和匝道的垂线，然后将垂线向自身两侧各偏置0.5m，将鼻端圆弧范围内的偏置垂线进行延伸相交并剪切多余的线段，使其成为折线；此时，H、M、N、m、n皆为已知，可以推导出匝道高程h值，h=H＋M×N＋m×n，在推导过程中，应考虑主线横坡N值及匝道横坡n值的超高方向的不同，即考虑正负影响。

h1、h2、h3皆推导计算完毕后，以h2做为匝道端部起终点的高程，以h3－h1做为匝道端部起终点的坡度（因h1距离h3为2m×0.5m=1.0m）。到此，匝道端部的纵断面设计计算完毕，对于匝道端部之间的纵断面设计，在保持端部计算数值不变的前提下，依据规范规定、项目具体要求进行设计拉坡。

2 工程实例

笔者以具体互通立交实例端部的设计计算过程，对新思路进行阐述。图4为某高速公路互通出口匝道端部的计算简图。

图4 某高速公路互通匝道端部

依据《规范》规定：曲线超高小于3%时，其外侧的变速车道，直接式变速车道渐变段内采用与主线相同的横坡，此后至分（汇）流鼻，过渡到外倾2%的横坡。

该互通分流鼻端处，主线线形为左偏，超高2%，匝道线形右偏，位于主线外侧，超高为外倾2%。

通过对主线及匝道信息查询得知：

H1=27.616，M1=16.110，N1=2%

h1=？，m1=3.960，n1=-2%

H2=27.608，M2=16.100，N2=2%

h2=？，m2=3.950，n2=-2%

H3=27.600，M3=16.090，N3=2%

h3=？，m3=3.940，n3=-2%

以公式“h=H＋M×N＋m×n”进行计算推导，故：

h1=27.616＋16.110×0.02－3.960×0.02=27.859

h2=27.608＋16.100×0.02－3.950×0.02=27.851

h3=27.600＋16.090×0.02－3.940×0.02=27.843

h1－h3=27.859－27.843=1.6%

则该出口匝道端部起点高程为h2=27.851，起坡坡率为1.6%。

通过具体工程设计端部推导过程得知：该思路对于端部处主线一侧的3个点的高程、坡度及坡长都能够从主线数据具体确定，匝道一侧的3个点已确定的要素是坡度及坡长，高程需要应用公式推导计算。

垂直偏置法设计思路的优点是：计算推导过程合理严谨，参与的计算要素具体明确，已知参数的获取有固定的方法，不会因为具体设计人员这个因素的不同而产生不同的取值和计算结果，有效避免了平均坡度法和合成坡度法中由于人为因素造成参数取值不同而导致的同一个项目计算结果不同这一弊端。该计算方法具有可重复性、可检验性。

3 结语

互通立交匝道端部纵断面设计的成败与否，直接关系到项目的质量，其对行车的安全舒适有重大影响，因此，应有一个合理的、明确统一的设计计算过程。笔者提出的垂直偏置法，有效地避免了以往各方法在具体设计推导过程中由于各种因素而产生的偏差及不确定性，垂直偏置法的参数确定及推导过程较为严谨固定，有利于设计复核审核工作的开展，真正做到了有据可查、有章可循。

[1]王伯惠.道路立交工程[M].增订版.北京：人民交通出版社，1999.

[2]JTG D20—2006，公路路线设计规范[S].

[3]杨少伟.道路勘测设计[M].2版.北京：人民交通出版社，2004.