淺談高速公路立體交叉總體設計

摘要：高速公路與各級道路交叉時必須設置立體交叉，以保證高速公路的封閉性。交叉設計應納入公路總體設計，統籌規劃，合理布局。充分考慮沿線發展規劃、群眾生產和生活需要，兼顧交叉對公路通行能力，服務水平和投資的影響，確定合適的交叉間距及交叉形式。

關鍵詞：立體交叉；通道； 天橋； 平面布置； 縱面設計；方案比選

1 引言

高速公路路網的形成，在加快地方經濟建設，提高道路通行能力，提供快捷方便的道路服務水平等方面起到了積極作用。但與此同時，新建高速公路使得沿線周邊土地島嶼化，對生態環境，對周邊范圍的居民出行帶來了不同程度的影響。由于高速公路將土地一分為二，阻斷了原有的路網體系，聯系兩邊的天橋、通道等構造物的設置對于路網的恢復就顯得尤為重要。

2 方案比選

分離式立體交叉分為主線上跨和主線下穿兩種交叉方式，即通道和天橋方案的選擇，應綜合考慮下列因素，經技術經濟論證后確定：

2.1 兩相交公路的平面線形和縱坡設計的組合，應使整個工程的造價最低，占地、拆遷數量最少。

2.2 不良工程地質條件下，道路等級高的公路（尤其是高速公路）宜下穿。

2.3 交通量大的公路宜下穿。

2.4 同已街道化的公路相交時，新建公路宜上跨。

2.5 結合地形、地物，重視美學設計以及與周圍環境的協調。

通道或天橋方案的比選，對于高速公路的工程量及施工工期有著直接的影響，從而影響施工總體計劃及工程造價。筆者在某國外高速公路項目部就見到有處天橋設置不合理的范例。四孔簡支梁橋，實體墩身，主線下穿，支路通過跨線橋跨越主線。該方案包含簡支梁橋和3條橋頭高填方接線順接到原有道路，橋頭接線路基平均填高6m，總長2.1km，簡支梁橋采用預制方樁基礎加預制I梁梁身。并且在主路施工期間需維持支路正常交通，需臨時改路多次，耗費大量的人力物力同時也耽誤了整體施工進度，而且永久工程量大，橋臺背后路基最大填土高度達到12米，在雨季期間逐層填筑路基至橋面標高需要3個月以上時間，延誤了主線的拉通。而通過現場調查發現，如果抬高主路路面標高3米左右，設置通道采用主線上跨支路下穿的交叉方式，就省去了4孔簡支梁橋及高填方的接線工程，大大減少占地及工程總量，且全過程只需要1次臨時改路就可以滿足正常交通流的需求，避開了雨季期間支路填筑土方對工期的延誤，縮短了施工工期。該項工程按天橋的跨線方案完成后，橋頭接線路基遠高于原地面，與周圍景觀顯得極為不協調，且橋頭接線線形受征地影響，導致平曲線轉彎半徑小且縱坡很大，對將來的行車安全也是一個隱患。所以依此看來交叉方式的比選在項目總體設計期間的重要性不言而喻。

3 一般設計原則

3.1 主線下穿(天橋)：天橋的布設方案是在對被交道的等級、路況詳細勘察的基礎上，充分考慮被交道的近、遠期規劃，同時廣泛征求地方政府意見，并簽訂書面協議后確定。橋型選擇上主要考慮以下因素：

3.1.1 施工方便，經濟合理，上部構造適宜工廠化集中預制、現場安裝的施工方法。

3.1.2 盡量選用建筑高度較低的結構形式，增加橋下凈空，合理降低路基高度。

3.1.3 分離式立交布孔一般不少于3孔，以改善通行、視覺條件。

3.1.4 結合地形、地物，重視美學設計以及橋型與周圍環境的協調。

相鄰路段的多座天橋要注重橋型的變化多樣性，盡量采用不同的橋梁外觀減少行車過程中的視覺疲勞。

3.2 通道：通道是影響路線縱斷面設計的主要因素，也是維持公路兩側居民正常生活必不可少的部分。通道設計時，在對沿線村莊、廠礦通行條件詳細調查的基礎上，充分考慮高速公路兩側居民的通行方便、地方發展前景、近遠期規劃，本著既有利于群眾又不過多增加工程的原則，并考慮農田機械化耕作的需要，進行合理分類，適當合并，同時嚴格控制大型超標準通道數量，據此合理確定通道的位置、數量及等級，并與當地政府簽訂協議。另外，充分利用主線橋橋下凈空，使其兼有通車、行人、排水灌溉等方面的功能。汽車通道的凈高不得小于3.2m，機耕通道不得小于2.7m。通道結構形式主要采用了橋式通道、鋼筋混凝土蓋板涵或箱涵通道。

4 立體交叉的平面布置

公路沿線被交叉的道路很多，跨線構造物需要根據被交道路的等級、用途、整體路網規劃及周邊居民的意見等綜合考慮來進行設置。以下為天橋通道平面布置中常需要考慮的因素：

4.1 當確定某處需要設置一個天橋或通道時，一般情況下構造物走向應盡量和被交路走向一致，越是等級高的被交路，越應該減少對它的干擾和改變。

4.2 如果被交路和主線（高速公路）交叉角度小于45°，按原路走向設計的構造物從結構安全性上行不通，可以調整構造物和主線的交叉角度，然后通過接線將構造物和原路連通。

4.3 如果被交路平面線形很差，屬于自然形成的道路，無平曲線要素可談，就沒必要追求原路走向，可以根據地形和道路目的地對它稍加規劃改造，然后布置天橋或通道。

4.4 如果被交道路錯綜復雜，在百米范圍內有多條道路和高速公路交叉，可以整體規劃設計，在離各條被交路都比較近的地方設置只一個通行能力強能滿足各方要求的構造物。

4.5 平面布置需要考慮地形、地質條件的影響。如果布置了天橋，通道后發現構造物地基不合適或帶來主線路基邊坡失穩等問題，可以對構造物整體移位優化設計。

4.6 天橋、通道的平面布置需要考慮可能架設的電纜，水管，通訊管道等公共設施。

4.7 天橋與高速公路的交叉角度，影響天橋本身長度、跨徑、橋型、造價、施工難易度等。盡量采用正交的的交叉方式，避免過多的斜橋、彎橋等受力不合理橋型。

5 立體交叉的縱面設計

基于道路凈空要求，高速公路路面標高和被交道路路面標高直接決定著跨線構造物的形式。關系著被交道路的坡度，影響行車舒適性，所以在設計高速公路主線的時候就應該綜合考慮天橋、通道等跨線構造物的設置，防止出現下挖式通道和山坡式天橋。

5.1 平原區縱面設計。 當主線路面與被交道路路面高差不足5米時，就必須下挖或抬高被交路，以保證足夠凈空高度。但這樣就會導致橋頭接線里程長，占地寬，工程量大，與周圍景觀不協調等問題。或者是下挖式通道，通道底面比兩側原地面要低從而導致通道排水困難。在這種情況下，主要還是應該從調整主線的縱面高程考慮，盡管會造成主線的工程量增大，但滿足了跨線構造物的服務功能需求以及與周邊景觀的協調，減小了因高速公路的阻隔對周邊環境的及居民出行的影響。

當主線路面標高與被交路路面標高差大于7米時，一般保持被交路原有的坡度。如果主線挖方量大，被交路標高比主線標高高很多，一般情況下會適當降低被交道路的標高，調整被交道路的縱面線形。避免天橋跨徑大，墩臺高，工程造價及施工難度也相應程度地增加。而主線上跨的通道底標高一般只降低不抬高，因為通道基礎最好設置在原狀土上。

5.2 山嶺區縱面設計。 山嶺區的高速公路路基填挖高度都比較大，且大部分的被交道路等級相對較低，一般情況下滿足設置跨線構造物的最小填挖高度要求，不滿足的時候也很容易通過就近挪動構造物平面位置找到一個高差大于7米的地方來布設。

6 立體交叉其它設計要點

無論是天橋或者通道，行車道寬度都不應縮減，人行道寬度可視人流量而定，但每側不應小于1.5m。各組成部分寬度發生變化時應在引道上設置過渡段，其外邊緣漸變率為1/15-1/30。天橋的橋面凈寬不應小于4.5m，為防止超載車輛通行，應設置交通標志牌等設施。跨越高速公路、一級公路的天橋應設置防拋網，橋面雨水不得直接排至公路路面而應設置專門的橋面排水設施。通道下穿的被交道路應考慮地面水，地下水，毛細水和冰凍作用對路基強度和穩定性的影響，并采取相應措施。等級較低的通道接線應該設置路面過渡段，以防止通道內路面與接線路面的剛度差異產生的差異沉降。

7 結束語

道路立體交叉在我國實踐的時間較晚，但發展速度很快。目前有關部門正在制定專門的立體交叉設計規范。天橋通道等立體交叉構造物的設計方案，對于立交功能的發揮、行車的快速安全、周邊居民的滿意度、周邊環境的影響和景觀協調性，以及投資的經濟合理等具有決定性作用，但是立交方案設計主要是靠人工構思完成，方案評價主要靠專家評審定案，人為因素占主導地位。如何科學合理地利用軟件自動生成立交方案、科學地評估方案的可行性及優越性是將來研究的重點。

參考文獻

［1］ 《公路路線設計規范》（JTG D20-2006）

［2］ 《道路勘測設計》（第二版），人民交通出版社，楊少偉主編