基于绿色公路理念的互通立交优化设计

李鑫鑫，徐 旺，桂大壮，张婷婷

(山东省交通规划设计院集团有限公司 济南市 250101)

0 引言

关于互通立交的现有相关研究主要为互通立交与既有构造物的间距、互通立交形式选择、变速车道设计、匝道线形设计、交通安全评价以及互通改扩建方案设计等，对于如何解决新建互通立交设计时，从节约资源、绿色建设的角度出发，被交路侧匝道接线设计既满足被交路近期的使用，也避免被交路后期改扩建对互通立交匝道调整设计的问题缺乏研究。

1 互通立交常规接线设计

互通立交接线设计主要涉及渐变段、变速车道、鼻端[10-11]等，已知主路的设计速度、路基宽度等，确定匝道的流出角(或流入角)、渐变段和变速车道长度、鼻端偏置加宽值等指标，即可完成匝道的接线。出入口接线按照方式的不同分为直接式和平行式。

1.1 直接式接线

匝道平面采用与主线相同的线形，按照一定的流出角(或流入角)设计变速车道的接线方式。

(1)直接式出口

除主线为左偏小半径圆曲线、出口匝道为环形匝道的情况以外，单车道匝道出口设计常采用直接式；双车道匝道出口常采用直接式。

(2)直接式入口

匝道交通量较大，需要设计双车道匝道入口时，采用直接式加速车道。

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1.2 平行式接线

匝道与主线相接部分采用与主线相同的曲率，不设置流出角(或流入角)，通过设计与主线不同的线形实现流出(或流入)的接线方式。

(1)平行式出口

用于B喇叭互通立交出口、变形苜蓿叶互通立交的环形匝道出口或主线为左偏的小半径圆曲线[10-11]，单一出口匝道设计或设置集散车道方案消除了变形苜蓿叶互通立交中主路上设置环形匝道出口的情况，左偏小半径圆曲线的设计较为少见，实际工程中，常见B喇叭互通立交采用平行式出口。

(2)平行式入口

匝道交通量较小，为单车道匝道入口时，常采用平行式加速车道。

1.3 常规预留接线设计

在设计互通立交时，已知被交路现状为双向四车道高速公路，结合地方路网规划，被交路后期拟改造为八车道，常规采用的设计方法：按照现状双向四车道标准完成匝道流入、流出设计，后期被交路改造八车道时，通过调整匝道起点、终点局部段落的平、纵线形完成与改造后的被交路断面衔接设计。

此方法接线简单，线形设计虽已考虑被交路后期改造为双向八车道，但被交路改扩建时需要重新调整匝道端部的接线设计，导致互通立交出入口拆除重建，对于布设较为紧凑的喇叭形互通立交，存在因局部调整匝道后平面线形指标偏低而需改造整个环形匝道的可能性，造成资源浪费的同时，改造施工期间路段需进行复杂的交通组织设计，对被交路的顺畅通行及运营安全造成不利的影响。

2 优化设计

公路改扩建设计中，除受互通立交匝道通行能力不足的影响需改造匝道线形指标、断面尺寸外，大多数情况为结合公路改造后的断面尺寸调整匝道出入口端部设计。为避免后期被交路改扩建时，因匝道端部的调整设计而改造既有互通立交匝道、制定路段复杂的交通组织方案或中断互通立交的通行，可在新建高速公路增设的互通立交设计阶段结合被交路后期改扩建规划一次设计匝道出入口端部，近期通过在匝道端部设置相应交通安全设施保障路段安全通行；后期被交路改扩建施工时，互通立交匝道均维持利用，互通立交各方向匝道正常通行，待被交路改扩建施工完成后，只需撤除路段原有的交通安全设施，整个路段正常开放交通。

2.1 直接式接线

确定好接线位置与流出角(或流入角)，采用与主线相同的线形，设计相应的变速车道长度，可得到近期接线的端部；角度不变的条件下，增长第一段线元的长度，增加的长度L按照式(1)计算，即可得到远期接线的端部，匝道的纵断面、横断面等设计起点(或终点)均由近期端部后移至远期端部。

(1)

式中：L为增加的接线长度；By为远期端部的计算宽度，包括主线中分带、左侧路缘带、行车道、右侧硬路肩及相应偏置值、鼻端长度、匝道左侧硬路肩及相应偏置加宽值等；Bj为近期端部的计算宽度，组成部分同By，差别于主线的行车道数量；i为流出角(或流入角)对应的渐变率。

对于直接式而言，采用一条设计线即可同时满足近期设置与远期预留的问题，见图1。

图1 直接式接线示意图

2.2 平行式接线

平行式接线因采用与主线不同的线形实现流出(或流入)，不能采用直接式接线延长第一段线元的方式，接线方式更为复杂。具体为：

(1)先按照规划主线的路基宽度标准接线，设计出设计线一，确定远期的端部位置。

(2)出口接线设计时，按照主线现状路基宽度接线，设计出设计线二，设计线二在远期端部前接入设计线一，如图2所示。

图2 平行式出口接线示意图

(3)入口接线设计时，从远期端部后设计线一的适当位置开始接设计线三，按照相应的标准接入主线，如图3所示。

图3 平行式入口接线示意图

3 工程实例

3.1 枢纽互通立交

济南二环西高速与济广高速交叉设置松竹枢纽互通立交，被交路济广高速设计速度120km/h，双向四车道，路基宽度28m，济广高速现状交通量较大，服务水平较低，常产生交通拥堵，存在改扩建的需求，根据路网规划，按照后期改扩建为路基宽度42m的双向八车道预留。经现场调研，该路段被交路平、纵面线形指标均较高，两侧限制因素少，具备后期两侧拼宽改造的条件。

依据预测交通量，被交路侧出入口均为单车道出入口，出口采用直接式，入口采用平行式。按照结合被交路近期使用与后期改扩建的优化接线方式，设计中互通立交匝道出入口接线设计统筹考虑双向四车道与双向八车道，四车道端部与八车道端部一次设计，被交路拼宽改造至八车道端部，四车道端部与八车道端部间设置交通安全设施，近期被交路按照双向四车道通行。

济南二环西高速公路施工建设阶段，被交路济广高速公路启动了改扩建计划，且改扩建工程各项工作快速推进，松竹枢纽互通立交中与被交路衔接的各方向匝道设计因兼顾了被交路改扩建为双向八车道的条件，避免了互通立交匝道的设计变更，既节约了工程资源，也节省了工程建设工期。

3.2 一般互通立交

沾临高速与克黄线交叉设置双喇叭互通立交，被交路克黄线现状为双向四车道一级公路，设计速度80km/h；按照地方规划，克黄线远期拟原址改扩建为双向六车道一级公路，要求新增互通立交按照被交路远期规划六车道断面做好拼宽设计，近期通过交通工程措施实施双向四车道通行。

被交路侧互通立交接线设计按照远期双向六车道标准完成，出口直接式车道按照延长第一段线元长度实现远期端部的先期建设，入口平行式车道做两组线位(分别为六车道接线、四车道接线)，六车道接线用于指导土建工程施工，四车道接线用于指导交通工程设计，既满足克黄线近期的使用，也避免了远期克黄线改扩建对互通立交的影响。

4 结论

从根本上解决互通立交作为改扩建项目中的关键影响节点至关重要，文章从新增互通立交设计阶段着手，提出新的匝道接线设计理念，在预留被交路远期改扩建空间的基础上，通过优化匝道的线形设计，前瞻性地把远期匝道出入口端部一次设计完成，避免被交路改扩建时对既有互通立交匝道调整改造，减少了改造工程建设导致的资源浪费，利于改扩建期间的交通组织，实现绿色公路的设计理念。