高速公路互通式立交设计要点分析与探讨

滕国臣

北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100045

互通式立体交叉是高速公路不可缺少的组成部分，通过设置互通式立交达到干线公路间交通量的集散与转换的目的。互通式立体交叉具有技术复杂、形式多样、占地大、造价高等特点，是高速公路的规划重点和设计难点。在互通立交设计中互通的位置选择、型式选择及平纵技术指标的选用等对互通式立交服务功能影响较大，互通设计的成败同时直接影响高速公路主线的交通安全和服务水平。

1 互通立交的位置的选择

互通式立交位置选择应根据被交公路的等级、规划路网中的作用、拟建公路的服务功能、互通式立交的合理间距、互通区的地形条件等因素来确定。同时要注重以下几个方面因素。

1.1 规划路网中相交节点位置

互通立交是高速公路路网中交通转换的重要设施，在路网规划中的重要节点、高速公路与沿线主要道路的相交点等位置应布设互通立交，以便对沿线交通流的组织和服务。

1.2 被交道路的条件

互通范围主线的交通量需要与被交道路进行转换，匝道与被交道路相交位置宜选择被交道路平纵指标较高的路段。如需设置互通连接线的互通，连接线的路线线形也对互通的位置起到很大的决定性作用。

1.3 互通范围的地质与地形条件

互通场地一般占地规模较大，互通选址尽量避开不良地质地带，同时选择适于互通展线的地形，拆迁量较少的区域布设，控制好互通的工程规模。

1.4 互通立交的间距

互通立交间的合理间距及互通立交前后距离隧道等重大结构物的距离也影响着互通的位置选择。

2 互通立交的型式选择

互通立交型式选择上要充分考虑相交道路的等级、互通所承载的功能和地位、互通立交的交通量分布、高速公路的地形特点、车辆绕行距离、行车安全性、互通场地地形条件、地质条件、征地规模和环保景观等因素，做到匝道线形设计与互通范围地形、主线线形相适应。

2.1 匝道的形式

根据匝道的功能及与相交道路的关系，可将互通式立体交叉的匝道划分为右转匝道和左转匝道两大类。左转匝道又可分为直接式、半直接式和间接式三种类型。

2.2 互通立交型式

按照相交道路的条数划分：三路立体交叉、四路立体交叉及多路立体交叉。

三路立体交叉中比较常见的互通型式有喇叭形立体交叉、子叶式立体交叉及Y 形立体交叉。

四路立体交叉常见的苜蓿叶式立体交叉、X 形立体交叉、定向式立体交叉、涡轮式立体交叉及组合式立体交叉。

多路立体交叉一般为五路和六路相交的立交形式，一般互通立交形式为苜蓿叶式组合、苜蓿叶式与Y 形组合及苜蓿叶式与喇叭形组合。

3 互通立交的综合设计

3.1 匝道设计速度的确定

匝道的设计速度是根据匝道的型式、互通立交的类型、各转向匝道的交通量、互通区用地规模及建设费用等因素综合确定的。匝道设计速度直接决定匝道平纵技术参数、匝道曲线超高的确定。环形匝道的设计速度是互通式立交中所有匝道中最低的，环形匝道的设计速度不能超过40km/h。直连式和半直连式左转弯匝道宜参考规范规定数值中采用上限或中间值。右转弯匝道宜采用上限或中间值。

3.2 匝道设计通行能力

匝道设计通行能力取决于匝道基本路段、匝道端部及匝道交织区通行能力，取三者中设计通行能力的最小值。匝道设计通行能力同时受主线的分合流区通行能力的影响。因此在设计中应针对主线的变速车道长、渐变段长度、分流点的曲率半径及分流点的竖曲线半径等技术指标加以重视；环形匝道设计通行能力一般在800pcu/h～1000pcu/h，环形匝道需要根据交通量大小选取不同的半径，以满足匝道的服务水平，避免形成交通瓶颈。

3.3 互通立交主线设计

互通区的主线是互通立交的重要组成部分，从行车易辨别性及快速、安全等原则，互通区主线平纵面技术指标要高于主线正常路段标准，这些指标如平曲线半径、横坡、纵坡、竖曲线半径、分汇流点的视距等。主线的平纵技术指标直接影响匝道的线形总体布设以及主线分合流区车辆行驶的安全性。

3.4 互通立交被交道设计

被交道为高速或一级公路，互通匝道相接位置应选择平纵指标较高的路段，同时要考虑是否有改建规划，如需改建需在项目实施时按远期标准在互通范围内一并修建，避免二次实施造成工程浪费。

被交道为二级、三级公路，互通连接线与被交道连接并设置平面交叉，选择相交位置时要充分考虑被交道路的相邻交叉口间距及被交道平纵指标，如技术指标较低应对其进行改造。

3.5 互通立交匝道设计

3.5.1 匝道平面线形设计

匝道的平面线形应结合匝道功能、匝道设计速度、匝道设计通行能力、互通区主线线形、各转向交通量、互通区地形、工程造价等因素综合确定。互通匝道平面线形主要由直线、缓和曲线和圆曲线构成。

缓和曲线一般采用回旋线，回旋线应根据地形条件及相接圆曲线的半径来选取。一般情况下有：R/3 ≤A ≤R，（回旋线参数为A，圆半径为R）。1）当R 小于100 m 时，A 宜大于或等于R ；2）当R 接近100 m 时，A 宜等于R；3）当R 较大或接近于3000 m 时，A 宜等于R/3；4）当R 大于3000 m 时，A 宜小于R/3。

分流鼻处匝道平曲线的最小曲率半径要满足规范规定，同时要保证回旋线长度应不短于超高过渡所需的长度。

3.5.2 匝道纵断面设计

匝道的纵断面设计中首先要确定匝道起终点的纵坡，然后方能进行对匝道进行拉坡。通常在匝道设计线上距分或合流点取5m 或10m 取一点，通过主线横坡计算出该点的设计高程，在与分或合流点处设计高程计算出高差，除以两点间的距离计算出一个纵坡，此坡度作为匝道的起点或终点纵坡。匝道之间的分或合流点对应的匝道接坡方法与此相同。

纵断设计除规范规定的原则外还应注意以下几点：

1）分流鼻处鉴于主线速度较高，同时为保证匝道具有较好的通视条件，匝道竖曲线半径应尽可能大，一般应满足主线设计速度为120km/h，T 宜≥45m，主线设计速度为100km/h，T 宜≥37.5m，主线设计速度为80km/h，T 宜≥30m；同时匝道竖曲线的最小半径及最小长度要满足规范规定，竖曲线的半径取两者中大值；

2）匝道纵坡应平缓，尽量避免反坡；同时要注意平纵组合，最小的坡长要满足设置竖曲线的需要。匝道竖曲线的最小半径及最小长度要满足规范规定。

3.6 互通立交变速车道设计

变速车道为单车道时，减速车道宜采用直接式，加速车道宜采用平行式。变速车道为双车道时，加、减速车道均应采用直接式。

变速车道设计中要注意下坡路段的减速车道和上坡路段的加速车道变速车道长度应根据主线平均纵坡进行修正。除了满足规范要求外，变速车道长度还应结合主线计算速度和行程关系图进行变速车道长度验算。

3.7 互通立交匝道横断面设计

公路互通匝道的横断面由行车道、路缘带、硬路肩和土路肩组成，对向分离双车道匝道还应有中间带部分。匝道横断面选取依据匝道交通量、匝道长度等因素。

主线和匝道曲线部分的加宽值，应根据圆曲线半径采用规范规定数值。高速公路、一级公路设置加宽过渡段时，应采用高次抛物线过渡高速公路、一级公路加宽缓和段按高次抛物线过渡：bx=（4k3-3k4）b，或插入缓和曲线；二、三、四级公路加宽缓和段按线性过渡：bx=kb，其中k=Lx/L；匝道设计速度为≤50km/h，匝道多按线性加宽。匝道设计速度为＞50km/h，匝道多按与主线加宽方法一致的高次抛物线加宽法过渡。

3.8 互通立交匝道超高设计

合理的超高取值决定着车辆在变速车道和匝道平曲线上的行驶车辆的安全性和舒适性，目前执行的设计规范未对匝道圆曲线超高的具体取值进行规定，仅指出各圆曲线半径所设置的超高值应根据设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件等经计算确定。

如互通范围内主线为平曲线并设置超高，匝道在分、合流附近匝道和主线的路面横坡相反，形成反向路拱，在设计中应控制好匝道超高过渡长度和渐变率，确保不影响主线车辆行驶。

3.8.1 变速车道超高值选定

变速车道的超高设置一般分两种情况：

1）主线为直线或变速车道位于主线曲线线形内侧时，变速车道全长范围内采用与主线相同的正常横坡。

2）变速车道位于主线曲线段外侧

主线曲线段超高小于3%时，曲线外侧的变速车道CP 点至分(汇)流鼻，过渡到外倾2%的横坡。曲线超高大于3%时，其外侧的变速车道在分(汇)流鼻处采用外倾1%的横坡，并且在分(汇)流鼻处的横坡代数差应小于6%。渐变段内采用与主线相同的横坡。

3.8.2 匝道曲线超高取值

匝道的超高应与匝道上变速过程中的行驶速度相适应。如收费站附近匝道车辆行驶速度有所降低，超高应取小值，接近分、汇流处的超高就应大一些。因互通选型及用地规模的限制，匝道的纵坡往往出现较大。为保证行车安全性和舒适性，避免出现平面指标不高同时其纵坡和横坡均较大的不利组合，应对最大超高值做出限制。公路路线设计规范规定，高速公路及一级公路的圆曲线最大超高值一般地区正常情况下采用8%，交通组成中小客车比例高时可采用10%，其他各级公路一般地区采用8%，并规定积雪冰冻地区最大超高横坡度不宜大于6%。在一些交通组成中大型货车比例较高的高速公路设计中应按运行速度验算超高值，最大超高值应兼顾中小客车行驶舒适性，同时保证货车的行驶安全性。在我国东南区域沿海、沿江高速中互通匝道的最大超高值宜采用6%。

4 结论

互通立交方案选址选型关系到整条高速公路的通行能力和运营水平，互通匝道的细节设计如技术标准、线形设计等决定了互通的技术合理性和工程规模的经济性。因此互通设计应进行多方案多型式的论证比选，合理选择主线及匝道平纵线形指标及线形组合确保互通位置合理、选型得当、功能齐全、指标合理、经济美观等要求，以便真正的发挥互通式立交进行交通转换的作用。

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