城市道路交叉口竖向设计方法及实例探讨

李仁平 喻建军

（广州市设计院 广东广州 510620）

1 引言

交叉口处于城市道路交通的咽喉位置，不同方向的车辆与行人交汇于此。因而，在进行交叉口垂直设计时，要合理应用设计原理、合理选取交叉口的形式，确保道路和周围的建筑物相协调，降低积水问题对于交通状况的影响。

2 设计原则

一方面，在进行同级城市道路的交叉口竖向设计工作时，要对道路的类型、等级等因素进行分析，尽可能保持道路的纵向坡度不发生改变，同时还要对交叉口连接的每一条道路的水平坡度进行调节，进而确保每条道路的交点能够自然、平滑的进行过渡。一般来说，设计过程中尽可能调整小坡度的纵坡，这一过程中不能对路面、路线的平整度造成影响，以免降低行车的舒适性与稳定性。如果两条道路的类型与水平状况不同，那么设计过程中要尽可能确保主干道的纵向、横向坡度不发生改变。这主要是因为主干道的行车速度较高，车流量较大，坡度出现明显的变化，势必会对行车安全性造成影响。另一方面，竖向设计工作中要注重交叉口雨水的排放。具体设计工作中，首先要对交叉口的实际地形进行分析，并且要确保至少一条道路的纵坡方向，进而合理为排水设计提供帮助。为了有效提高交叉口的排水效果，垂直设计工作中可以选用以下六种基本形式：其中，凸型、凹型以及脱水型应用较多，同时还要注重山谷型、斜坡型、鞍型的应用。需要注意的是，在凸点和周围纵向交点，不能进行海湾的设置。一般来说，为了降低雨水对于交通安全状况的影响，要确保平面交叉口范围以内道路的纵坡需要≯3%，并且要大于0.5%；对于横坡而言，要将其控制在0.5～2.0%之间，具体设计工作中要根据现场的实际状况进行相关参数的选取。

3 城市道路交叉口竖向设计方法分析

3.1 方格网法

对于方格网法而言，设计工作中要在平面交叉口的范围之内，以两条相交道路的中心线作为坐标的基准线，按照要求精度绘制出方格网。之后，再依次求出不同方格网节点位置处的设计标高。方格网法具体施工起来相对方便，并且放样工作中测量人员可以按照不同节点的高程进行放样施工。但是，该方法的直观性较差，从图面上不能掌握整个道路交叉口范围以内的横坡过渡状况，并且不同道路上的水流汇集路径也不够明确。在进行道路整体设计时，很难对交叉口设计进行控制。另外，因为目前市政道路主要采用的是柔性路面，施工环节中主要应用摊铺机、碾压机等设备进行施工，因而交叉口路面不同位置的高程很难进行控制。总体而言，方格网法不适用于大型的交叉口设计，在进行柔性交叉口路面的设计工作时也不宜采用这一方法。但是，对于一些普通的中小型刚性路面，在交叉口设计工作时可以采用这一方法。同时，对于刚性路面而言，能够对路面分块的角点标高进行精确的控制。

3.2 设计等高线法

这一方法具体应用时，需要在交叉口的范围内选定相应的路脊线，并且要对交叉口范围以内的路脊进行等分。在此基础上，还要参考道路的纵断面标高计算道路的路脊线，同时再推算出标高计算线上不同点位的标高状况。设计工作中，设计人员要根据自身的经验与标高数据，对道路交叉口的等高线进行绘制，以此来作为施工的依据。对于这一设计方法而言，可以对道路交叉口的竖向设计形状进行直观的显示，并且可以为后期的设计检验、调整等环节提供方便。但是，在进行施工放样时存在一定的难度，要求施工人员按照等高线内插法标注出相应点的标高。如果道路交叉口的面积较大，应用该方法将使施工的繁琐程度显著提升。因而，这一设计方法主要适用于一些中小型柔性路面。

3.3 方格网设计等高线法

该方法是上述两种设计方法的结合，设计工作中首先要对方格网上不同节点的标高进行计算，并进行等高线的绘制。之后，再对方格网的密度进行控制，以此来提高等高线的绘制精度。该方法综合了上述两种设计方法的优点，既能够应用方格网法进行标高精度的控制，同时可以应用等高线进行道路交叉口里面形状的直观反映。此外，应用这一方法进行交叉口竖向设计工作时，可以有效提升施工质量，减少施工过程中繁琐的环节。目前，该方法主要应用于大型、复杂的道路交叉口设计工作中。

3.4 其他方法的应用

在进行道路交叉口竖向设计时，如果交叉口是十字形标准平面交叉口形式，那么可以应用圆心法、等分法进行设计。一方面，对于圆心法而言，主要是把路脊线上的不同等分点以及路缘石圆曲线的圆心位置进行连接，并以此为基础绘制出相应的标高计算网。另一方面，对于等分法而言，设计过程中需要把交叉口范围以内的路脊线进行等分，同时等分的数量还要与路缘石曲线等分数量一致。之后，再依次进行等分点的连接。这一过程中，所绘制的路脊线以及连接线沟通构成了道路交叉口的标高计算网。

4 实例分析

4.1 工程概况

本交叉口处于两条城市主干道的交汇位置处，A路为东西走向，B路为南北走向。通过对该交叉口进行建设，可以显著提高这一地区的路网容量，进而改善本地区的交通运行状况。其中，如图1为设计交叉口位置图。交叉口所处位置地形相对平坦，主要通过人工天竺的方式进行修建。此外，该交叉口主要以粉质粘土为主，因而土质相对较软，强度低。

图1 待设计交叉路口的路网位置图

4.2 交叉口设计

在平面位置方面，两条相交道路都处在平曲线上，并且南北向B路遇东西向A路的平曲线半径分别是300m与600m，存在着25°的偏角。目前，A路以西的部分完成了相应的改造施工工作，以东路段的改造设计和南北向B路一同进行。本次的交叉口设计工作中，不仅要能与A路西段进行顺接，同时还要满足交叉口路脊线以及路边线标高的相关要求。因而，竖向设计工作中要加强对交叉口标高的控制。

4.3 设计方案的对比研究

由于道路交叉口的竖向设计是一项系统、复杂的工作，通过合理的竖向设计要确保道路交叉口范围以内各点的竖向标高共同构成一个平滑曲面。同时，道路交叉口的竖向设计质量与所连接道路的纵坡有着直接的联系。因而，要想提升交叉口竖向设计的科学性与合理性，设计工作中不仅要对交叉口范围以内的区域进行合理设计，同时要把交叉口放到交叉线路中。在本次设计中，交叉口施工时所应用的路面为沥青混凝土柔性结构。设计人员应用了相应的工程软件进行交叉口的辅助设计。具体设计工作中，主要应用了设计等高线法，并最终确定出两套不同的方案：方案一主要是预设方案，交叉口需要和A路西段的纵断面进行顺接，因为A路东段的纵断面暂无，因而在进行交叉口设计工作时只需要对既有旧路面进行顺接。方案二主要是施工方案，该方案对于B路的纵断面做出了局部的调整，A路西段和新设计施工的路面在高程上进行顺接，并且A路东段和新设计的纵断面进行顺接。

通过对上述的两个设计方案进行对比分析可以看出，方案一主要进行的是分水线形交叉口设计，并且在东、南、西、北四个不同的方向上，只有北侧的道路纵坡是指向道路交叉口的，而剩下的三侧道路纵坡是背向道路交叉口的。此外，对于这一设计方案而言，等高线过渡满足了缓和、匀称以及顺直的要求，因而可以确保道路交叉口范围以内的曲面能够平滑过渡。由于A路西段纵坡是指向道路交叉口的，因而如果遇到阴雨天气，北侧以及西侧的道路雨水将会汇集到交叉口位置处，因而会对道路行车安全造成一定的影响。在方案二中，通过对交叉口和A路西段的高程进行顺接，可以确保A路东段和新设计的纵断面进行顺接，这样一来就可以显著降低道路的纵坡。同时，施工过程中通过在交叉口的南侧、东侧以及西侧设置相应的雨水口进行雨水拦截，能够降低西侧路口的排水压力。

5 结束语

随着城市经济社会发展水平的不断提高，城市所面临的交通压力越来越大。交叉口与公路共同构成了城市交通系统，因而在进行道路交叉口设计工作时，要尽可能提高交叉口与所连接道路的协调性。现阶段，道路交叉口竖向设计方法有很多，不同设计方法的适用情况也不尽相同，设计工作中要对两条或多条交汇道路的具体状况进行分析，对于道路的纵剖面以及交界处的实际高度进行合理设计，有效改善交叉口的排水效果。此外，设计工作中要对不同的方案进行优化、比选，满足交叉口位置处的交通需求。