公路路线互通式的交叉设计问题研究

徐超、王琦、李泽坤

（东营市公路勘察设计院有限公司，山东东营257091）

0 引言

为提高通行能力，同时避免不同方向的车流造成相互干扰，互通式立体交叉得到了广泛应用。而要想让立体交叉形式发挥出应有的功能，工作人员必须对其设计引起足够的重视，明确设计中需要注意的各项问题，以此为实际的设计工作提供合理参考。

1 互通式立体交叉设计流程

在所有设计阶段，都要严格遵循从宏观到微观，再从微观到宏观的基本操作规范，简单来说就是先进行总体设计，明确设计理念、原则及总体布局，以此为之后分项设计过程中的统一与协调奠定良好基础；然后做好分项设计，在分项设计结束后，重新开始宏观设计，对每个分项设计及之间的关系和最终的成果进行评审。在必要的情况下，可以对分项设计进行重新调整。

互通式立体交叉的一般设计流程为：

资料调查、收集与分析，包括规划资料、路网资料、周围环境资料及交通量预测结果等—初步拟定立体交叉的数量与位置，并进行规划论证—资料扩充、现场勘测与分析，包括评审意见、实际交通量、地形图及现场测量成果—对全线立体交叉进行总体设计，包括明确设计时需遵循的基本原则，立体交叉、规模、等级与设计时速等—立体交叉选型与多方案对比、选择，包括平纵横设计、路基路面设计、桥涵设计、绿化美化设计、交通工程及沿线设施设计、经济性分析、工程量统计等—通过综合分析与评价，确定推荐方案—方案审定与各立体交叉的总体设计，包括定线、几何设计、交通组织与线形指标的检核—勘察定测与立体交叉的细化设计，包括平纵横详细设计、平面交叉与收费站等附属设施设计、路基路面设计、桥涵与水文设计、排水绿化设计、交通工程与沿线设施设计和虚拟仿真评价。以上内容均需反复进行优化和修改，最后对工程的具体数量与预算进行说明—建设期后续服务[1]。

2 互通式立体交叉设计问题

互通式立交总体布局、具体形式与设计是否合理都直接影响交叉口处的通行能力，以及道路的功能，除了和主线整体规划有关，还决定道路经济性与周围环境。基于此，工作人员在实际的设计工作中，应高度重视并处理好下列各方面问题。

2.1 资料准备

为保证设计质量，设计开始前必须做好资料收集工作，在施工图设计中，需收集的资料或数据类型包括：包含科研阶段在内的各前期阶段资料及成果；上级部门针对前期阶段得出的研究成果进行审查后提出的意见；项目周围规划资料，如城镇规划与道路规划；项目远期交通量预测结果及转向交通量具体分布情况；立交所在位置周围的主线信息，如道路标准、技术等级、横断面组成、路幅宽度、平纵面设计参数等；被交叉的路段资料，内容与主线相同；地形图及数字地面模型（应提供多种比例尺）；立体交叉周围主线内分布的构造物信息；设计需遵循的各项规范及标准，为设计人员的掌握和理解奠定基础。

2.2 位置选择

确定立交具体位置在公路总体设计中作为一项重要内容，要求设计人员结合项目功能要求与被交叉各条道路基本情况，在综合考虑立交周围地质与地形地势以及立交所在地区城镇与交通规划的基础上进行。通常情况下，结点位置往往直接影响路线方案优劣。当地形等外部条件的限制和制约较大时，若不能在主线和各条被交叉道路相交的部位设置结点，则可进行适当的合并与移位，并在允许的情况下采取分离设置的方法[2]。

2.3 等级确定

立交等级需综合考虑以下因素确定：相交的各条道路的技术等级；立交所处地区具体位置；立交功能和工程规模；交通规划。

2.4 型式选择

立交型式选择是否合理直接决定了立交与相关道路的通行能力能否达到预期目标，可以说直接影响到立交设计的成败。在型式选择时，应重点考虑以下要素：路网规划、结点交通量及转向量、立交需具备的功能、地形条件与工程地质条件[3]。

2.4.1 立交功能与收费制式

若按照功能分类，可将互通式立交分成枢纽与出入口型两种。其中，枢纽立交的主要功能在于使不同公路交通流实现快速转换。在选型过程中基本不会受到收费站设置因素的影响，可选择型式有很多，相关设计人员有很大发挥空间，常用型式包括苜蓿叶型立交、菱形立交、涡轮型立交、全定向型立交与组合变化型立交；而出入口型立交的主要功能在于，为地方道路中的交通流从高速公路中上、下提供良好服务。由于需设置收费站，所以可选择的型式比较有限，常用型式包括单喇叭型立交、部分苜蓿叶型立交、双喇叭型立交、Y 字型立交和组合变化型立交。

2.4.2 设计交通量和通行能力

设置立交的核心目的在于增强交叉路口处的实际通行能力，尽可能减少由于交叉给交通造成的影响和干扰，使交叉口处的车流得以快速和安全的通过。基于此，在选择立交型式的过程中必须充分考虑交通流量及需要达到的通行能力。

2.4.3 匝道设计速度

作为立交重要组成部分之一，匝道设计速度决定立交几何形状、不同组成部分的具体尺寸、超高与视距等线形指标，如果匝道设计速度不合理，将对其功能的正常发挥造成很大影响。

2.4.4 道路与立交的等级

立交的等级由相交道路技术等级与立交的交通量两个要素决定，在等级划分过程中，我国与国外遵循的标准有一定差别，但都对连接道路进行了充分考虑，包括设计速度和交通量。

2.4.5 立交自身服务水平

这是立交型式选择重要因素之一，用于描述不同交通流转换情况与其对使用者感受的质量检测标准，在多种要素上均有反映，如行驶速度（时间）、自由度、舒适度、便利性与安全性。

通过以上分析可知，立交型式选择难度很大，涉及不同的影响因素，在设计中需对所有因素之间的关系进行协调，以保证所选立交型式的合理性与适用性。

2.5 设计指标

即在线形设计期间要对车速进行动态分析，确定合理的设计指标。匝道上车辆行驶速度趋于变化，对设计人员而言，需在平纵面设计时动态掌握，以便将速度作为标准，确定适宜的平纵面指标。对于速度相对较高的位置，应提高指标，比如匝道和主线之间的衔接部位及其周围；但在速度相对较低的位置，则应降低指标，比如收费站周围或平面交叉周围。通过对这一基本理念的引入，可以在保证功能与安全的基础上，实现对立体交叉工程规模的有效控制，进而减少占地和造价。

2.6 充分结合宏观和微观

过去设计人员在接到具体任务后立即着手开展详细设计，对不同的细节问题进行分析处理，对怎样利用软件完成平曲线的组合及超高处理有很高的关注度。这样虽然是设计基本所需，但往往会忽略一些其他问题，包括：方案的合理性与可行性、所选择的立交型式能否满足主线要求、和被交叉道路之间的衔接方式、交叉部位桥梁等构造物的空余能否达到要求。在这种情况下，会由于其他方面出现问题或产生变化导致返工，甚至重新进行设计。因此设计人员要转变思路，不能一味地将重点放在细节设计上，而是要对宏观方面的问题引起足够重视，比如方案设计、绿化、排水与行车安全。

2.7 顺应地形

互通式立交的几何设计应与地形良好适应，主动避让沿线对环境较为敏感的点，并尽可能减少高填深挖，以免给路段的环境及自然景观造成破坏。在合理确定技术指标与采用绿化作为视线诱导的基础上，还可采用以下几种方法：其一，适当增加桥长、降低填土的高度；其二，减小边坡坡率；其三，做好坡面修复；其四，优先考虑自然的防护方法和暗埋式排水方法。实际工作中，要严格遵循安全、环保、舒适与和谐的基本理念，同时还要在精心设计方面下足功夫，确保最终的设计成果除了能满足各项功能要求，还能和周围自然环境达到良好协调或起到美化、点缀的作用。

3 结语

综上所述，互通式立交作为公路重要组成部分之一，其设计工作目前已经形成和我国特有交通流特点及使用者习惯良好适应的理论及方法。然而，伴随公路设计理念不断提高，对设计方法、手段及水平都有了更严格的要求，一方面需要设计人员加强对相关专业知识与技术的学习，另一方面则要掌握和理解所有相关规范及标准。此外，更重要的是引入其他高新技术，使原本的以经验为主的静态设计变为以数据及其分析成果为主的动态设计。