互通立交匝道端部縱斷面設(shè)計探討

康志瑜

（中交遠洲交通科技集團有限公司，河北 石家莊 050051）

0 引言

互通式立交是區(qū)域道路網(wǎng)的重要組成節(jié)點，在互通匝道平面線形確定以后，如何做好匝道端部出入口與主路縱斷面線形的順接，使交通流的轉(zhuǎn)換安全、平穩(wěn)、舒適，就成為設(shè)計的主要內(nèi)容，這里涉及的因素很多。對于目前存在的多種設(shè)計方法，筆者進行了分析比較，多數(shù)方法較為繁瑣且考慮不周，因此，本文從工程設(shè)計實際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范并吸取既有思路的經(jīng)驗，提出了一種新的較為準確且簡便的設(shè)計方法。

1 設(shè)計思路

1.1 既有思路

匝道端部縱斷面的處理，目前規(guī)范及設(shè)計中應(yīng)用較多的是平均坡度法和合成坡度法，其他還有輔助線法、整體綜合法及等高線法也為部分設(shè)計人員所應(yīng)用。以上幾種設(shè)計方法大同小異，在此僅對有代表性、應(yīng)用較多的平均坡度法（見圖1）和合成坡度法（見圖2）進行分析探討。

圖1 平均坡度法

圖2 合成坡度法

對于平均坡度法，筆者認為，該設(shè)計方法對匝道變速車道上需要設(shè)置路面橫坡折線（即路拱線）的情況考慮不足，在設(shè)置路拱線的情況下，鼻端外側(cè)的匝道橫坡同主線橫坡并非保持一致，若不考慮設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的匝道端部橫坡同主線橫坡之間的多種漸變關(guān)系，單純使用主線橫坡進行計算，必然導致匝道端部坡度推導不準確，主線同匝道間分匯流行駛舒適性較差。

對于合成坡度法，筆者認為，該設(shè)計方法的平面線形考慮過于理想，對匝道和主線皆為曲線或部分為曲線的情況下，主線及匝道二者夾角的計算存在較大的誤差，不同的設(shè)計人員必然會采用不同的設(shè)計夾角，從而推導出不同的端部坡度，該方法隨意性較大。

1.2 提出思路

筆者通過對以往設(shè)計工作進行總結(jié)，并吸取前述方法思路的設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合規(guī)范規(guī)定，提出了一種新的設(shè)計思路，有效避免了路拱橫坡及路線夾角的影響，形成了一個明確清晰的設(shè)計過程，對于設(shè)計工作的復核、審核也有一個較為明確的依據(jù)（如圖3所示）。

圖3 垂直偏置法

設(shè)計思路如下：根據(jù)主線的橫坡N值，并考慮主線與匝道的平面設(shè)計線形及相互位置關(guān)系，依據(jù)《規(guī)范》中“變速車道的超高及其過度規(guī)定”的要求，確定匝道的橫坡n；再由端部鼻端向兩側(cè)分別做主線和匝道的垂線，然后將垂線向自身兩側(cè)各偏置0.5m，將鼻端圓弧范圍內(nèi)的偏置垂線進行延伸相交并剪切多余的線段，使其成為折線；此時，H、M、N、m、n皆為已知，可以推導出匝道高程h值，h=H＋M×N＋m×n，在推導過程中，應(yīng)考慮主線橫坡N值及匝道橫坡n值的超高方向的不同，即考慮正負影響。

h1、h2、h3皆推導計算完畢后，以h2做為匝道端部起終點的高程，以h3－h(huán)1做為匝道端部起終點的坡度（因h1距離h3為2m×0.5m=1.0m）。到此，匝道端部的縱斷面設(shè)計計算完畢，對于匝道端部之間的縱斷面設(shè)計，在保持端部計算數(shù)值不變的前提下，依據(jù)規(guī)范規(guī)定、項目具體要求進行設(shè)計拉坡。

2 工程實例

筆者以具體互通立交實例端部的設(shè)計計算過程，對新思路進行闡述。圖4為某高速公路互通出口匝道端部的計算簡圖。

圖4 某高速公路互通匝道端部

依據(jù)《規(guī)范》規(guī)定：曲線超高小于3%時，其外側(cè)的變速車道，直接式變速車道漸變段內(nèi)采用與主線相同的橫坡，此后至分（匯）流鼻，過渡到外傾2%的橫坡。

該互通分流鼻端處，主線線形為左偏，超高2%，匝道線形右偏，位于主線外側(cè)，超高為外傾2%。

通過對主線及匝道信息查詢得知：

H1=27.616，M1=16.110，N1=2%

h1=？，m1=3.960，n1=-2%

H2=27.608，M2=16.100，N2=2%

h2=？，m2=3.950，n2=-2%

H3=27.600，M3=16.090，N3=2%

h3=？，m3=3.940，n3=-2%

以公式“h=H＋M×N＋m×n”進行計算推導，故：

h1=27.616＋16.110×0.02－3.960×0.02=27.859

h2=27.608＋16.100×0.02－3.950×0.02=27.851

h3=27.600＋16.090×0.02－3.940×0.02=27.843

h1－h(huán)3=27.859－27.843=1.6%

則該出口匝道端部起點高程為h2=27.851，起坡坡率為1.6%。

通過具體工程設(shè)計端部推導過程得知：該思路對于端部處主線一側(cè)的3個點的高程、坡度及坡長都能夠從主線數(shù)據(jù)具體確定，匝道一側(cè)的3個點已確定的要素是坡度及坡長，高程需要應(yīng)用公式推導計算。

垂直偏置法設(shè)計思路的優(yōu)點是：計算推導過程合理嚴謹，參與的計算要素具體明確，已知參數(shù)的獲取有固定的方法，不會因為具體設(shè)計人員這個因素的不同而產(chǎn)生不同的取值和計算結(jié)果，有效避免了平均坡度法和合成坡度法中由于人為因素造成參數(shù)取值不同而導致的同一個項目計算結(jié)果不同這一弊端。該計算方法具有可重復性、可檢驗性。

3 結(jié)語

互通立交匝道端部縱斷面設(shè)計的成敗與否，直接關(guān)系到項目的質(zhì)量，其對行車的安全舒適有重大影響，因此，應(yīng)有一個合理的、明確統(tǒng)一的設(shè)計計算過程。筆者提出的垂直偏置法，有效地避免了以往各方法在具體設(shè)計推導過程中由于各種因素而產(chǎn)生的偏差及不確定性，垂直偏置法的參數(shù)確定及推導過程較為嚴謹固定，有利于設(shè)計復核審核工作的開展，真正做到了有據(jù)可查、有章可循。

[1]王伯惠.道路立交工程[M].增訂版.北京：人民交通出版社，1999.

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

[3]楊少偉.道路勘測設(shè)計[M].2版.北京：人民交通出版社，2004.