城市道路交叉口豎向設計方法及實例探討

李仁平 喻建軍

（廣州市設計院 廣東廣州 510620）

1 引言

交叉口處于城市道路交通的咽喉位置，不同方向的車輛與行人交匯于此。因而，在進行交叉口垂直設計時，要合理應用設計原理、合理選取交叉口的形式，確保道路和周圍的建筑物相協調，降低積水問題對于交通狀況的影響。

2 設計原則

一方面，在進行同級城市道路的交叉口豎向設計工作時，要對道路的類型、等級等因素進行分析，盡可能保持道路的縱向坡度不發生改變，同時還要對交叉口連接的每一條道路的水平坡度進行調節，進而確保每條道路的交點能夠自然、平滑的進行過渡。一般來說，設計過程中盡可能調整小坡度的縱坡，這一過程中不能對路面、路線的平整度造成影響，以免降低行車的舒適性與穩定性。如果兩條道路的類型與水平狀況不同，那么設計過程中要盡可能確保主干道的縱向、橫向坡度不發生改變。這主要是因為主干道的行車速度較高，車流量較大，坡度出現明顯的變化，勢必會對行車安全性造成影響。另一方面，豎向設計工作中要注重交叉口雨水的排放。具體設計工作中，首先要對交叉口的實際地形進行分析，并且要確保至少一條道路的縱坡方向，進而合理為排水設計提供幫助。為了有效提高交叉口的排水效果，垂直設計工作中可以選用以下六種基本形式：其中，凸型、凹型以及脫水型應用較多，同時還要注重山谷型、斜坡型、鞍型的應用。需要注意的是，在凸點和周圍縱向交點，不能進行海灣的設置。一般來說，為了降低雨水對于交通安全狀況的影響，要確保平面交叉口范圍以內道路的縱坡需要≯3%，并且要大于0.5%；對于橫坡而言，要將其控制在0.5～2.0%之間，具體設計工作中要根據現場的實際狀況進行相關參數的選取。

3 城市道路交叉口豎向設計方法分析

3.1 方格網法

對于方格網法而言，設計工作中要在平面交叉口的范圍之內，以兩條相交道路的中心線作為坐標的基準線，按照要求精度繪制出方格網。之后，再依次求出不同方格網節點位置處的設計標高。方格網法具體施工起來相對方便，并且放樣工作中測量人員可以按照不同節點的高程進行放樣施工。但是，該方法的直觀性較差，從圖面上不能掌握整個道路交叉口范圍以內的橫坡過渡狀況，并且不同道路上的水流匯集路徑也不夠明確。在進行道路整體設計時，很難對交叉口設計進行控制。另外，因為目前市政道路主要采用的是柔性路面，施工環節中主要應用攤鋪機、碾壓機等設備進行施工，因而交叉口路面不同位置的高程很難進行控制。總體而言，方格網法不適用于大型的交叉口設計，在進行柔性交叉口路面的設計工作時也不宜采用這一方法。但是，對于一些普通的中小型剛性路面，在交叉口設計工作時可以采用這一方法。同時，對于剛性路面而言，能夠對路面分塊的角點標高進行精確的控制。

3.2 設計等高線法

這一方法具體應用時，需要在交叉口的范圍內選定相應的路脊線，并且要對交叉口范圍以內的路脊進行等分。在此基礎上，還要參考道路的縱斷面標高計算道路的路脊線，同時再推算出標高計算線上不同點位的標高狀況。設計工作中，設計人員要根據自身的經驗與標高數據，對道路交叉口的等高線進行繪制，以此來作為施工的依據。對于這一設計方法而言，可以對道路交叉口的豎向設計形狀進行直觀的顯示，并且可以為后期的設計檢驗、調整等環節提供方便。但是，在進行施工放樣時存在一定的難度，要求施工人員按照等高線內插法標注出相應點的標高。如果道路交叉口的面積較大，應用該方法將使施工的繁瑣程度顯著提升。因而，這一設計方法主要適用于一些中小型柔性路面。

3.3 方格網設計等高線法

該方法是上述兩種設計方法的結合，設計工作中首先要對方格網上不同節點的標高進行計算，并進行等高線的繪制。之后，再對方格網的密度進行控制，以此來提高等高線的繪制精度。該方法綜合了上述兩種設計方法的優點，既能夠應用方格網法進行標高精度的控制，同時可以應用等高線進行道路交叉口里面形狀的直觀反映。此外，應用這一方法進行交叉口豎向設計工作時，可以有效提升施工質量，減少施工過程中繁瑣的環節。目前，該方法主要應用于大型、復雜的道路交叉口設計工作中。

3.4 其他方法的應用

在進行道路交叉口豎向設計時，如果交叉口是十字形標準平面交叉口形式，那么可以應用圓心法、等分法進行設計。一方面，對于圓心法而言，主要是把路脊線上的不同等分點以及路緣石圓曲線的圓心位置進行連接，并以此為基礎繪制出相應的標高計算網。另一方面，對于等分法而言，設計過程中需要把交叉口范圍以內的路脊線進行等分，同時等分的數量還要與路緣石曲線等分數量一致。之后，再依次進行等分點的連接。這一過程中，所繪制的路脊線以及連接線溝通構成了道路交叉口的標高計算網。

4 實例分析

4.1 工程概況

本交叉口處于兩條城市主干道的交匯位置處，A路為東西走向，B路為南北走向。通過對該交叉口進行建設，可以顯著提高這一地區的路網容量，進而改善本地區的交通運行狀況。其中，如圖1為設計交叉口位置圖。交叉口所處位置地形相對平坦，主要通過人工天竺的方式進行修建。此外，該交叉口主要以粉質粘土為主，因而土質相對較軟，強度低。

圖1 待設計交叉路口的路網位置圖

4.2 交叉口設計

在平面位置方面，兩條相交道路都處在平曲線上，并且南北向B路遇東西向A路的平曲線半徑分別是300m與600m，存在著25°的偏角。目前，A路以西的部分完成了相應的改造施工工作，以東路段的改造設計和南北向B路一同進行。本次的交叉口設計工作中，不僅要能與A路西段進行順接，同時還要滿足交叉口路脊線以及路邊線標高的相關要求。因而，豎向設計工作中要加強對交叉口標高的控制。

4.3 設計方案的對比研究

由于道路交叉口的豎向設計是一項系統、復雜的工作，通過合理的豎向設計要確保道路交叉口范圍以內各點的豎向標高共同構成一個平滑曲面。同時，道路交叉口的豎向設計質量與所連接道路的縱坡有著直接的聯系。因而，要想提升交叉口豎向設計的科學性與合理性，設計工作中不僅要對交叉口范圍以內的區域進行合理設計，同時要把交叉口放到交叉線路中。在本次設計中，交叉口施工時所應用的路面為瀝青混凝土柔性結構。設計人員應用了相應的工程軟件進行交叉口的輔助設計。具體設計工作中，主要應用了設計等高線法，并最終確定出兩套不同的方案：方案一主要是預設方案，交叉口需要和A路西段的縱斷面進行順接，因為A路東段的縱斷面暫無，因而在進行交叉口設計工作時只需要對既有舊路面進行順接。方案二主要是施工方案，該方案對于B路的縱斷面做出了局部的調整，A路西段和新設計施工的路面在高程上進行順接，并且A路東段和新設計的縱斷面進行順接。

通過對上述的兩個設計方案進行對比分析可以看出，方案一主要進行的是分水線形交叉口設計，并且在東、南、西、北四個不同的方向上，只有北側的道路縱坡是指向道路交叉口的，而剩下的三側道路縱坡是背向道路交叉口的。此外，對于這一設計方案而言，等高線過渡滿足了緩和、勻稱以及順直的要求，因而可以確保道路交叉口范圍以內的曲面能夠平滑過渡。由于A路西段縱坡是指向道路交叉口的，因而如果遇到陰雨天氣，北側以及西側的道路雨水將會匯集到交叉口位置處，因而會對道路行車安全造成一定的影響。在方案二中，通過對交叉口和A路西段的高程進行順接，可以確保A路東段和新設計的縱斷面進行順接，這樣一來就可以顯著降低道路的縱坡。同時，施工過程中通過在交叉口的南側、東側以及西側設置相應的雨水口進行雨水攔截，能夠降低西側路口的排水壓力。

5 結束語

隨著城市經濟社會發展水平的不斷提高，城市所面臨的交通壓力越來越大。交叉口與公路共同構成了城市交通系統，因而在進行道路交叉口設計工作時，要盡可能提高交叉口與所連接道路的協調性。現階段，道路交叉口豎向設計方法有很多，不同設計方法的適用情況也不盡相同，設計工作中要對兩條或多條交匯道路的具體狀況進行分析，對于道路的縱剖面以及交界處的實際高度進行合理設計，有效改善交叉口的排水效果。此外，設計工作中要對不同的方案進行優化、比選，滿足交叉口位置處的交通需求。