山區(qū)服務(wù)型互通式立交研究

陳寶海

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計院，河北 石家莊 050011)

隨著我國社會經(jīng)濟長期的迅速發(fā)展，東部沿海平原地區(qū)的高速公路建設(shè)日新月異，已經(jīng)達到或超越了部分發(fā)達國家的高速公路網(wǎng)密度，正在向網(wǎng)格化高速網(wǎng)邁進。國家公路運輸樞紐布局規(guī)劃中“依托國家高速公路網(wǎng)，完善綜合交通運輸體系，覆蓋主要城市、服務(wù)全國城鄉(xiāng)”的布局思路，在平原地域已經(jīng)基本實現(xiàn)。然而，我國幅員遼闊，是個多山的國家，山區(qū)占到陸地面積的2/3以上，而且大部分為經(jīng)濟落后地區(qū)。構(gòu)建完善的山區(qū)高速公路網(wǎng)，拉動山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)階段交通運輸事業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)。互通式立體交叉作為高速公路網(wǎng)中最重要的節(jié)點，是聯(lián)系地方交通與高速公路的唯一的紐帶，也是最能直接體現(xiàn)高速公路服務(wù)功能的重要設(shè)施。

1 山區(qū)高速公路服務(wù)型互通式立交的主要特點

1.1 布設(shè)空間局促，土地資源珍貴

山區(qū)地形、地勢的特征決定了高速公路主線的走廊帶一般為沿河線，位于溝谷之內(nèi)。由于山區(qū)走廊帶是一種奇缺資源，絕大部分已經(jīng)被地方等級公路占用，于是就造成了高速公路與地方等級道路共處同一走廊。加之走廊帶之內(nèi)村莊、學(xué)校、廠礦等，使得原本狹窄的溝谷愈發(fā)異常擁擠，并且山區(qū)的大部分能夠耕種和建設(shè)的土地都位于這個狹窄的溝谷內(nèi)，土地資源越發(fā)珍貴。圖1為典型的在狹窄的溝谷內(nèi)布設(shè)互通式立交的方案。高速公路主線位于山谷的北側(cè)，被交路為國道二級公路位于溝谷的南側(cè)，兩者相距不足300m，并且溝谷內(nèi)有河流，河流兩側(cè)有村莊分布。

圖1 典型溝谷中的互通式立交

1.2 主線平縱指標較低

互通式立體交叉的位置應(yīng)選擇在交公路線上，地形、地勢和環(huán)境有利的路段，考慮公路網(wǎng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況綜合確定。主線線形指標是對立交范圍內(nèi)的視距、視覺、對前方路況應(yīng)有預(yù)知性、變速車道的平縱線形與主線的銜接以及匝道關(guān)鍵段落的平縱線形等一系列形態(tài)要素的宏觀控制，以保證車流順暢平滑，變速從容，使整個立交具有良好的運行性能。雖然在主線的路線設(shè)計中已經(jīng)充分考慮了提高互通式立交區(qū)的平縱面指標，然而受到山區(qū)走廊帶的地形、地勢的制約，橋梁、隧道和高填深挖路基等的影響，以及互通立交范圍較長（一般為1200～1500m），這樣大段落的高指標主線難以實現(xiàn)。

1.3 主線與被交路較大的高差

山區(qū)的高速公路與地方等級通過互通式立交相互連接時，往往由于巨大的高差不得不將匝道長距離的展線。一般來說，兩者高差為20～30m，部分地區(qū)可達到50m，更有甚者在100m以上。圖2為典型的主線與被交路高差較大的情況。主線設(shè)特大橋跨越河流和被交路，交叉處高差達40m，且主線向北為2.5%升坡道導(dǎo)致與被交路高差越來越大。設(shè)計時考慮主要交通流向和地勢西高東低，將A匝道向西展線約2km，最終克服高差影響與被交路平交相連。

1.4 互通工程量大，施工困難

山區(qū)地形地質(zhì)條件復(fù)雜，地勢起伏大，主線多有高填深切，主線的設(shè)計標高與被交道路的高差對于互通工程量和實施難以程度有決定性影響。

圖2 匝道克服高差的互通式立交

2 適合山區(qū)高速公路服務(wù)型互通式立交的主要形式

2.1 單喇叭形互通式立交

第一座單喇叭互通式立交是加拿大于1936年在安大略省別爾里格頓城附近的一條公路上修建（如圖3所示）。喇叭形互通式立交是三肢立交的典型代表形式，它通過一個環(huán)形匝道和一個半直連匝道實現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)彎的全互通式立交。喇叭形互通式立交作為我國采用最多的服務(wù)型互通式立交形式，有著它不可替代的優(yōu)勢。首先，它只需要一個跨線構(gòu)造物，造價低，施工方便；其次，四個方向交通流全部匯集于雙向匝道，便于收費、養(yǎng)護和管理；還有，它有著較為優(yōu)異的平縱面指標。山區(qū)的單喇叭互通式立交，是將匝道的平面線形依據(jù)地形、地勢等控制因素，因勢利導(dǎo)；同時依據(jù)交通量、山體情況、地形變化等因素選擇合適的環(huán)形匝道指標。山區(qū)高速的單喇叭互通式立交雖然難以達到平原區(qū)的平縱面線形指標，卻完全能夠滿足服務(wù)型互通式立交功能要求，能夠產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟效益，不失為山區(qū)互通式立交形式的一種好的選擇。

圖3 單喇叭互通式立交

2.2 菱形互通式立交

菱形互通式立交是城市內(nèi)交通中互通式立交的最常見的形式（如圖4所示）。它的主要優(yōu)勢是能夠利用狹窄的空間，完成交通流的轉(zhuǎn)換。山區(qū)的互通立交恰好需要這樣形式的互通立交，解決互通立交匝道布設(shè)空間狹小的問題，雖然菱形互通式立交有工程規(guī)模小，占用土地少等優(yōu)點，然而菱形互通式立交在匝道上存在著沖突點，并且在跨線橋位置處匝道的視線較差，不利于行車安全。因此，當單喇叭互通環(huán)形匝道無法布設(shè)時，可以考慮菱形互通式立交。在菱形互通式立交的選用上，應(yīng)慎重考慮，充分論證，確保行車安全。

圖4 菱形互通式立交

2.3 部分互通式立交

部分互通式立交相對于全互通式立交來說，缺少部分交通流方向的匝道，使得互通布設(shè)控制因素較少，線形簡單。這種互通式立交由于轉(zhuǎn)向交通流方向缺失，使得互通式立交的服務(wù)功能存在缺陷。只有在互通式立交布設(shè)條件極端困難，且某一轉(zhuǎn)向交通量極小時，經(jīng)充分的經(jīng)濟技術(shù)論證后，采用部分互通立交布設(shè)匝道。

3 山區(qū)互通立交設(shè)計應(yīng)解決的主要問題

山區(qū)互通式立交設(shè)計時應(yīng)貫徹“資源節(jié)約、環(huán)境融合、安全舒適”的設(shè)計理念。根據(jù)預(yù)測的互通轉(zhuǎn)向交通量、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展情況，并結(jié)合路線所處的地理位置、地形和用地條件、工程投資等因素確定互通立交的布設(shè)原則。

3.1 匝道克服高差應(yīng)注意的問題

通過對多條山區(qū)高速公路互通式立交的分析和總結(jié)，在互通式立交設(shè)計中主要解決的是如何克服主線與匝道、主線與被交路高差的問題。山區(qū)高速公路依地勢而建，總是在較長的一段距離上為同向的上坡或是下坡。以最常見的單喇叭互通式立交為例，無論主線上跨匝道，還是下穿匝道，總是有一側(cè)匝道的布設(shè)位于很不利的位置。也就是說，總是有一側(cè)，距離跨線橋位置越遠，匝道與主線的高差越大。單喇叭互通式立交中環(huán)形匝道距跨線橋位置最近，半直連匝道最長，都不存在難以克服高差的問題；另外兩條右轉(zhuǎn)匝道，其中會有一條匝道需要通過增加匝道長度來克服高差。尤其是當匝道為出口下坡時，必須引起足夠的重視，在平面線形設(shè)計時應(yīng)避免使用距離較長的單一高指標線形，要考慮駕駛員的心理感受和期望，采用與行車速度變化匹配的復(fù)合型曲線（如卵形曲線）；縱斷面盡量采用較緩的縱坡和滿足視覺要求的豎曲線半徑。

3.2 匝道的安全性問題

匝道是事故發(fā)生最多的地方，且流出匝道事故率遠大于流入匝道的事故率。其主要原因之一是在匝道的線形與車輛運行速度變化不匹配、不協(xié)調(diào)。匝道的設(shè)計必須以運行速度控制線形的設(shè)計為準，匝道的線形設(shè)計應(yīng)根據(jù)實際可能的運行速度靈活控制各項線形指標。山區(qū)互通式立交出口匝道是設(shè)計中最應(yīng)當關(guān)注的，尤其下坡出口，減速過程會延續(xù)到出口端部以后，應(yīng)以實際運行速度控制匝道線形，必要時設(shè)置剎車曲線。另一個值得注意的是，匝道要有足夠的長度，并且避免線形的急劇變化。對于喇叭形互通立交，往往右轉(zhuǎn)彎匝道設(shè)計的較短，縱坡取最大值或鄰近最大值，且豎曲線半徑尤其是凸形豎曲線不滿足視覺要求，當匝道位于出口下坡或由于其他原因?qū)е逻\行速度大于設(shè)計速度較多時，存在一定的安全隱患。

4 結(jié)語

山區(qū)互通式立交設(shè)計是一個龐雜的系統(tǒng)工作，互通式立交的設(shè)計不應(yīng)拘泥于形式，要充分利用山區(qū)的地形、地勢，采用平縱橫三維聯(lián)動設(shè)計，對于較長的匝道要進行運行速度分析和透視圖檢驗。細節(jié)決定成敗，互通式立交設(shè)計是一項細致的工程，涉及到諸多專業(yè)，設(shè)計人員必須站在駕駛員、管理者的角度去深入發(fā)掘，完善設(shè)計，做到胸有成竹。在設(shè)計中強調(diào)的則是“以人為本”，不但要滿足其交通需求，還要提供安全與舒適的運行條件，追求與自然環(huán)境和社會環(huán)境的和諧一致。

[1]高速公路叢書編委會.高速公路叢書[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG B01—2003，公路工程技術(shù)標準[S].

[3]JTG D20—2006，公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

[4]劉旭吾.互通式立交線形設(shè)計與施工[M].北京：人民交通出版社，1996.

[5]高洪巖，黃先剛.板杉樞紐互通立交設(shè)計方案研究[J].交通標準化，2012，（6）：108.