公路路线互通式交叉设计研究

毛俊蕾 方白杨

摘要 公路路线互通式交叉设计的重点在于合理性与实用性，以保证公路路线互通交叉设计效果。在互通式交叉设计过程中，要综合考虑存在的影响因素，确定合理的设计方案，满足交通运行的需求。以某互通式高架桥为例，通过对主线、匝道纵向和横断面设计、视距控制和加减速车道设计进行论述。结果表明，公路路线互通式交叉设计要按照科学性、合理性与规范性的规划设计方案进行，提高路段交通流量，实现便捷的路网联通，为同类工程提供参考依据。

关键词 公路路线;互通式;平面交叉;立交交叉

中图分类号 U412.352.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0025-03

收稿日期：2022-03-23

作者简介：毛俊蕾（1987—），女，本科，工程师，研究方向：公路路桥。

0 引言

公路路线交叉指方向不同的多条路线相交的地点，有平面交叉、立体交叉两种。从公路路线交叉设计的发展阶段来看，可将其划分为4个阶段，分别是简单道路平面交叉、加宽道路交叉口行车道、设置环岛和方向岛以及立体交叉设计四个阶段。每一阶段的发展都增加了道路的设计复杂难度。随着我国行车流量和密度加大，互通式立体交叉设计广泛应用。在互通式立体交叉结构中，通过匝道连接上下道，实现车辆行驶过程中的空间分离，有效保障行车安全。基于地域交通对行驶轨迹的多向性、行驶速度多边形以及交通网络的多元化要求出发，互通式立体交叉设计方案要依据交通的地理位置进行设计，满足交通流量扩容。

1 公路路线互通式交叉设计原则

互通式交叉设计的位置与规模要根据交通流量、自然条件、地理条件、经济合理性等进行总体规划[1]。其基本原则为：

（1）符合城市发展规划，满足交通便捷的需求。

（2）坚持以人为本的原则，为安全与舒适行驶创造条件。

（3）选型要考虑相交公路的地形、地貌、用地条件、减少拆迁、交通量以及等级等多方面因素。

（4）各互通路段设施保持一个水平，促使附近路段和互通交叉处交通流畅。

（5）匝道具有明确的方向识别性，避免发生驾驶人出错等问题。

2 公路路线互通式平面交叉设计要求及原则

平面交叉，又称交叉口，指道路在同一个平面上的相交地点。公路路线平面交叉设计要满足以下的基本要求：

（1）相交平面道路上的车辆交通流畅，并且行人行走安全，交叉口符合各条道路的通行能力要求。

（2）满足行车稳定的前提下，合理设计车行道宽度、缘石转弯半径、绿带、交通岛、雨水口、排水管道等组成部分的几何尺寸。

互通式平面交叉设计，要做好以下方面：

（1）交叉口设计时，做好不同流向的车流、人流的组织工作，布置转弯车道、交通島、交通标志与标线等。

（2）平面交叉口的形式设计采用T字形交叉或者正交十字形交叉;X字形交叉口可以适当改线，改为十字形交叉口;斜交交叉口可以部分改进和优化，改为双T字形错位交叉口;Y字形交叉口可以扩大交角，改为T字形交叉口，尽可能改为正交，避免近距离的错位交叉，保证线形尽量顺直。畸形和多条道路的平面交叉，尽量简化交通流，设置中心岛，改为正交交叉口。

（3）相交道路的等级、横坡和纵坡都影响交叉口的设计。尽量在不干扰主路的前提下进行设计，等级相同的相交道路，纵坡不同时，应该保持纵坡不变，改变横坡。等级不同的相交道路，主路的纵坡与横坡都保持不变，次路的纵坡和横坡随着主路的横坡与纵坡而变。

（4）交叉口排水设置要保证交叉口不能有积水，并且地面的水不能流过人行横道。

（5）交叉口视线范围内不能有障碍物，如有障碍物影响视线应及时清除，条件允许情况下，设置限速标志[2]。

3 公路路线互通式立体交叉设计要求及原则

立体交叉是指在不同水平面上相互交叉的两条或多条路线连接方式，主要是用跨线桥或者隧道等方式将道路与道路、道路与铁路相连接。由于立体交叉相互不干扰、行车速度快和通行能力大的优势，适用于交通量大的主路交叉路口。

（1）立体交叉先评价场地的稳定性，要经过技术、经济和环境效益核算，具有占地面积大、工程造价高、施工复杂等要求。

（2）立体交叉设计基于道路通畅的原则下进行，当道路通过交叉口时，纵坡不变。

（3）交叉口立面设计要科学合理地设置雨水口、排水管道。

（4）主线与被交路交叉，由于既有建筑物或者地形起伏的影响，无法实现交叉位置的交叉结构设计，结合具体位置调整。主线就近与几条道路交叉，通过分析交通量变化及道路方向设计，在降低施工难度的同时提高项目的经济效益。

（5）受到交通源、城镇布局及交通方向的限制时，可划分为不同位置的非互通式的立体交叉结构。

（6）交叉区域结构设计过程中，由于纵面指标会影响安全性，设计的重点内容是行车安全，根据驾驶人员的行车视距、方向性，全面考虑匝道不同结构。条件允许时，一条公路出口形式统一，提供直接的出口。

（7）对立体交叉口的交通信号标志、人行横道线、照明等交通设施合理设计。互通立体交叉由主体和附属设施组成，主体包括跨越设施、主线、匝道，提供车辆直行和转向行驶线路。附属设施包括出口、入口、辅助车道、立交三角区等部分。立体交叉设计时，主体和附属设施都要充分考虑其合理性和实用性。跨越设施是空间分离的主体构造物，实现交通立交流线。当空间分离时，两条相交主线有上线和下线之分。匝道是为转弯车辆转向的连接道。出口与入口是主线与匝道的结合部位，辅助车道一般设置在交叉口分合流处，立交三角区是匝道与主线间的空地[3]。

4 公路路线互通式立交设计的具体应用

4.1 工程概况

该工程项目为某城郊沿线的高架桥，主线为双向六车道，高程为4.2～48.5 m，地势平坦。沿线与各城市道路交叉，并多处设置红绿灯，道路交通极其不顺畅，道路两侧街道化严重，工厂、居民房密集分布道路两侧，还有农田、低丘山地等，为缓解交通压力，拟建互通式立体交叉。

4.2 主线

主线是拟建道路交叉的主体部分，同时也是设计结构中的核心部分。由于该位置行车流量复杂，匝道与跨线构造物对主线影响较大，为了保证该路线的行车能力和安全性，平、纵线路指标都要高于其他路段，并且视野范围要宽阔，满足安全性要求。经过实地调查用地条件、地形地质和立交的重要程度等影响因素，最终确定立交平面线型[4]。

在主线设计满足车辆行驶的条件下，匝道越短，工程量越小。在考虑地形、地质条件、工程量等的基础上，对比内环匝道和外环匝道的车流量，确定采用单喇叭形式，并设计交叉角和交叉点，有效利用区外主线剩余方量，做好设计段内土石方的控制。该互通立体交叉主线车速设计为80 km/h，纵坡一般和最大值为3%和4%，主要主线技术指标见表1。

由上表得知，除了考虑自然因素之外，还应该考虑设计标准对互通式交叉主线的影响，明确项目设计的主要技术指标。在项目主线设计时，平曲线、凹形竖曲线和凸形竖曲线设计都要考虑一般最小半径值和极限最小半径值。

4.3 匝道设计

4.3.1 匝道竖向设计

匝道竖向设计过程中，由于受到受桥梁主线净空、路基顶面高程、涵洞埋深、路基排水等多方面因素影响，竖向曲线设计长度控制在40 m以上，半径设计在700 m以上，纵坡最大值在5%以内。

由于驶出主线车辆速度较快，将短直线坡段和同向竖曲线合并协同设计，匝道分流点长度45 m以上，竖向曲线设计1 000 m以上。由于驶入主线合流点处的曲率半径大，行车视野必须开阔，综合分析考虑匝道竖向设计和平面线型，保证平纵线型的有效配合。当匝道与主线的竖曲线段结合，应考虑到匝道坡度变化带来的影响，通过匝道纵坡计算选择合适的分流点前短距离路段。互通式立交匝道设计并不是通过一次计算完成，要考虑车速、结合点位置、视野范围等多方面影响因素，不断优化调整，确定最佳方案[5]。

4.3.2 匝道横断面设计

该立体交叉匝道横断面设计全线均按二级公路标准设计，增设过渡段于匝道与主线横断面连接段，合流处设计带有渐变起始点。路基包括宽度3.5 m的行车道、宽1.0 m的路缘带和宽0.75 m的土路肩。当匝道和主线平曲线的方向相同时，横坡设置在变速车道合流前，在合流点后确定超高，按照1/150的渐变率标准。当匝道和主线平曲线的方向为反向时，在渐变段末端前，设置与主线相同的横坡，在分流点区间段设置横坡，按照2%的倾斜度、超高按1/150的渐变率设计。

4.4 视距控制

4.4.1 匝道和主线的视距

案例行车流量复杂，互通式立体交叉设计时要考虑视距问题。条件没有限制的话，在互通式立体交叉范围内，应选择主线竖曲线的最小半径，识别视距按照相关规范要求充分考虑在匝道和主线分流前。条件受限的话，匝道和主线分流鼻端前的识别视距最少要大于停车视距的1.25倍。另外，要对圆曲线半径较小弯道处的停车视距进行安全检测。

4.4.2 平面交叉的视距

三角形的停车视距区域不得设置任何影响行车视线的障碍物，由于条件限制影响无法形成三角形的停车视距区域时，应检测视距及安全性，利用主线安全交叉停车视距和边车道中心线7.0 m所组成的通视三角区域。

4.5 加减速车道设计

该互通式立交共有四条匝道A、B、C、D，每个匝道都单向设计，路基宽度9 m。A和B为减速车道，C和D为加速车道，与主线采用平行式和直连式连接。在互通式立交设计时，单车道减速车道的连接方式采用平行式，单车道的加速车道采用直连式连接;双车道加减速车道的连接方式均采用直连式连接[6]。

4.5.1 变速车道横坡与主线相同

以案例中的C匝道为例，按照直连式加速车道设计。通过计算匝道横纵坡临界值、匝道坡度，然后根据计算得出的数据，绘制匝道临界横纵坡与主线示意图，如图1。

利用互通式立交实际数据，通过计算公式（1）和公式（2）得出分流鼻端处匝道横纵坡度，并用横纵坡度作为初始坡度值，得出分流桩号下的坡度，保证横纵坡和主线的过渡连接。

分流鼻端处匝道横坡为：

其中：α为主线横坡与匝道横坡的切线夹角。

分流鼻端处匝道纵坡为：

其中：α为主线纵坡与匝道起点纵坡的切线夹角。

4.5.2 變速车道横坡与主线不同

案例A匝道曲线半径为1 200 m，在主线曲线以外，按照设计要求标准超高按3%设计，曲线外侧变速车道渐变段路线横坡设计与主线相同，鼻端处匝道横坡不允许向内倾斜，利用三角区域路拱完成反向过渡设计。由于A匝道起点处于减速车道渐变段，与其鼻端横坡相比，A匝道该处横坡设置有所不同，起点横坡坡度和该处主线横坡坡度都设计为3%。分流鼻端横坡向外倾斜，坡度设计为−2%，鼻端处匝道横坡和A匝道横坡采用线性过渡方式连接，超高渐变率控制范围取匝道超高渐变率最小值和最大值之间[7]。

5 结论

公路路线互通式交叉设计与城市交通系统正常运行密不可分，起到至关重要的作用。科学合理的交叉设计可以改善交叉口通行能力。通过结合工程案例实践，在互通式立交设计中，重点做好主线设计、匝道设计、匝道和主线视距控制、平面交叉的视距控制和加减速车道设计等，并充分结合地形地质条件确定设计方案，在不影响其他交通路线的前提下，满足安全性、功能性要求。

参考文献

[1]宋杰. 试析公路路线互通式的交叉设计问题[J]. 四川水泥， 2021（10）： 295-296.

[2]张圣， 廖勇刚. 新增互通式立交出入口与既有服务区合并设置研究[J]. 城市道桥与防洪， 2021（8）： 75-77+90+14.

[3]罗元仓. 公路设计中互通式立体交叉设计探究[J]. 交通世界， 2019（18）： 6-7.

[4]郑志杰. 探析一级公路路线的设计走向及其原则[J]. 黑龙江交通科技， 2019（4）： 73-74.

[5]黎舒萍， 刘伟然. 公路路线互通式交叉设计[J]. 交通世界， 2018（8）： 14-15.

[6]高鹏， 刘胜斌， 张建. 公路路线互通式交叉设计问题的探讨[J]. 科技与创新， 2017（8）： 43.

[7]张恩华. 菱形互通式立体交叉设计实例[J]. 交通标准化， 2014（11）： 111-113.