公路路線互通式的交叉設計問題研究

徐超、王琦、李澤坤

（東營市公路勘察設計院有限公司，山東東營257091）

0 引言

為提高通行能力，同時避免不同方向的車流造成相互干擾，互通式立體交叉得到了廣泛應用。而要想讓立體交叉形式發揮出應有的功能，工作人員必須對其設計引起足夠的重視，明確設計中需要注意的各項問題，以此為實際的設計工作提供合理參考。

1 互通式立體交叉設計流程

在所有設計階段，都要嚴格遵循從宏觀到微觀，再從微觀到宏觀的基本操作規范，簡單來說就是先進行總體設計，明確設計理念、原則及總體布局，以此為之后分項設計過程中的統一與協調奠定良好基礎；然后做好分項設計，在分項設計結束后，重新開始宏觀設計，對每個分項設計及之間的關系和最終的成果進行評審。在必要的情況下，可以對分項設計進行重新調整。

互通式立體交叉的一般設計流程為：

資料調查、收集與分析，包括規劃資料、路網資料、周圍環境資料及交通量預測結果等—初步擬定立體交叉的數量與位置，并進行規劃論證—資料擴充、現場勘測與分析，包括評審意見、實際交通量、地形圖及現場測量成果—對全線立體交叉進行總體設計，包括明確設計時需遵循的基本原則，立體交叉、規模、等級與設計時速等—立體交叉選型與多方案對比、選擇，包括平縱橫設計、路基路面設計、橋涵設計、綠化美化設計、交通工程及沿線設施設計、經濟性分析、工程量統計等—通過綜合分析與評價，確定推薦方案—方案審定與各立體交叉的總體設計，包括定線、幾何設計、交通組織與線形指標的檢核—勘察定測與立體交叉的細化設計，包括平縱橫詳細設計、平面交叉與收費站等附屬設施設計、路基路面設計、橋涵與水文設計、排水綠化設計、交通工程與沿線設施設計和虛擬仿真評價。以上內容均需反復進行優化和修改，最后對工程的具體數量與預算進行說明—建設期后續服務[1]。

2 互通式立體交叉設計問題

互通式立交總體布局、具體形式與設計是否合理都直接影響交叉口處的通行能力，以及道路的功能，除了和主線整體規劃有關，還決定道路經濟性與周圍環境。基于此，工作人員在實際的設計工作中，應高度重視并處理好下列各方面問題。

2.1 資料準備

為保證設計質量，設計開始前必須做好資料收集工作，在施工圖設計中，需收集的資料或數據類型包括：包含科研階段在內的各前期階段資料及成果；上級部門針對前期階段得出的研究成果進行審查后提出的意見；項目周圍規劃資料，如城鎮規劃與道路規劃；項目遠期交通量預測結果及轉向交通量具體分布情況；立交所在位置周圍的主線信息，如道路標準、技術等級、橫斷面組成、路幅寬度、平縱面設計參數等；被交叉的路段資料，內容與主線相同；地形圖及數字地面模型（應提供多種比例尺）；立體交叉周圍主線內分布的構造物信息；設計需遵循的各項規范及標準，為設計人員的掌握和理解奠定基礎。

2.2 位置選擇

確定立交具體位置在公路總體設計中作為一項重要內容，要求設計人員結合項目功能要求與被交叉各條道路基本情況，在綜合考慮立交周圍地質與地形地勢以及立交所在地區城鎮與交通規劃的基礎上進行。通常情況下，結點位置往往直接影響路線方案優劣。當地形等外部條件的限制和制約較大時，若不能在主線和各條被交叉道路相交的部位設置結點，則可進行適當的合并與移位，并在允許的情況下采取分離設置的方法[2]。

2.3 等級確定

立交等級需綜合考慮以下因素確定：相交的各條道路的技術等級；立交所處地區具體位置；立交功能和工程規模；交通規劃。

2.4 型式選擇

立交型式選擇是否合理直接決定了立交與相關道路的通行能力能否達到預期目標，可以說直接影響到立交設計的成敗。在型式選擇時，應重點考慮以下要素：路網規劃、結點交通量及轉向量、立交需具備的功能、地形條件與工程地質條件[3]。

2.4.1 立交功能與收費制式

若按照功能分類，可將互通式立交分成樞紐與出入口型兩種。其中，樞紐立交的主要功能在于使不同公路交通流實現快速轉換。在選型過程中基本不會受到收費站設置因素的影響，可選擇型式有很多，相關設計人員有很大發揮空間，常用型式包括苜蓿葉型立交、菱形立交、渦輪型立交、全定向型立交與組合變化型立交；而出入口型立交的主要功能在于，為地方道路中的交通流從高速公路中上、下提供良好服務。由于需設置收費站，所以可選擇的型式比較有限，常用型式包括單喇叭型立交、部分苜蓿葉型立交、雙喇叭型立交、Y 字型立交和組合變化型立交。

2.4.2 設計交通量和通行能力

設置立交的核心目的在于增強交叉路口處的實際通行能力，盡可能減少由于交叉給交通造成的影響和干擾，使交叉口處的車流得以快速和安全的通過。基于此，在選擇立交型式的過程中必須充分考慮交通流量及需要達到的通行能力。

2.4.3 匝道設計速度

作為立交重要組成部分之一，匝道設計速度決定立交幾何形狀、不同組成部分的具體尺寸、超高與視距等線形指標，如果匝道設計速度不合理，將對其功能的正常發揮造成很大影響。

2.4.4 道路與立交的等級

立交的等級由相交道路技術等級與立交的交通量兩個要素決定，在等級劃分過程中，我國與國外遵循的標準有一定差別，但都對連接道路進行了充分考慮，包括設計速度和交通量。

2.4.5 立交自身服務水平

這是立交型式選擇重要因素之一，用于描述不同交通流轉換情況與其對使用者感受的質量檢測標準，在多種要素上均有反映，如行駛速度（時間）、自由度、舒適度、便利性與安全性。

通過以上分析可知，立交型式選擇難度很大，涉及不同的影響因素，在設計中需對所有因素之間的關系進行協調，以保證所選立交型式的合理性與適用性。

2.5 設計指標

即在線形設計期間要對車速進行動態分析，確定合理的設計指標。匝道上車輛行駛速度趨于變化，對設計人員而言，需在平縱面設計時動態掌握，以便將速度作為標準，確定適宜的平縱面指標。對于速度相對較高的位置，應提高指標，比如匝道和主線之間的銜接部位及其周圍；但在速度相對較低的位置，則應降低指標，比如收費站周圍或平面交叉周圍。通過對這一基本理念的引入，可以在保證功能與安全的基礎上，實現對立體交叉工程規模的有效控制，進而減少占地和造價。

2.6 充分結合宏觀和微觀

過去設計人員在接到具體任務后立即著手開展詳細設計，對不同的細節問題進行分析處理，對怎樣利用軟件完成平曲線的組合及超高處理有很高的關注度。這樣雖然是設計基本所需，但往往會忽略一些其他問題，包括：方案的合理性與可行性、所選擇的立交型式能否滿足主線要求、和被交叉道路之間的銜接方式、交叉部位橋梁等構造物的空余能否達到要求。在這種情況下，會由于其他方面出現問題或產生變化導致返工，甚至重新進行設計。因此設計人員要轉變思路，不能一味地將重點放在細節設計上，而是要對宏觀方面的問題引起足夠重視，比如方案設計、綠化、排水與行車安全。

2.7 順應地形

互通式立交的幾何設計應與地形良好適應，主動避讓沿線對環境較為敏感的點，并盡可能減少高填深挖，以免給路段的環境及自然景觀造成破壞。在合理確定技術指標與采用綠化作為視線誘導的基礎上，還可采用以下幾種方法：其一，適當增加橋長、降低填土的高度；其二，減小邊坡坡率；其三，做好坡面修復；其四，優先考慮自然的防護方法和暗埋式排水方法。實際工作中，要嚴格遵循安全、環保、舒適與和諧的基本理念，同時還要在精心設計方面下足功夫，確保最終的設計成果除了能滿足各項功能要求，還能和周圍自然環境達到良好協調或起到美化、點綴的作用。

3 結語

綜上所述，互通式立交作為公路重要組成部分之一，其設計工作目前已經形成和我國特有交通流特點及使用者習慣良好適應的理論及方法。然而，伴隨公路設計理念不斷提高，對設計方法、手段及水平都有了更嚴格的要求，一方面需要設計人員加強對相關專業知識與技術的學習，另一方面則要掌握和理解所有相關規范及標準。此外，更重要的是引入其他高新技術，使原本的以經驗為主的靜態設計變為以數據及其分析成果為主的動態設計。