基于綠色公路理念的互通立交優化設計

李鑫鑫，徐 旺，桂大壯，張婷婷

(山東省交通規劃設計院集團有限公司 濟南市 250101)

0 引言

關于互通立交的現有相關研究主要為互通立交與既有構造物的間距、互通立交形式選擇、變速車道設計、匝道線形設計、交通安全評價以及互通改擴建方案設計等，對于如何解決新建互通立交設計時，從節約資源、綠色建設的角度出發，被交路側匝道接線設計既滿足被交路近期的使用，也避免被交路后期改擴建對互通立交匝道調整設計的問題缺乏研究。

1 互通立交常規接線設計

互通立交接線設計主要涉及漸變段、變速車道、鼻端[10-11]等，已知主路的設計速度、路基寬度等，確定匝道的流出角(或流入角)、漸變段和變速車道長度、鼻端偏置加寬值等指標，即可完成匝道的接線。出入口接線按照方式的不同分為直接式和平行式。

1.1 直接式接線

匝道平面采用與主線相同的線形，按照一定的流出角(或流入角)設計變速車道的接線方式。

(1)直接式出口

除主線為左偏小半徑圓曲線、出口匝道為環形匝道的情況以外，單車道匝道出口設計常采用直接式；雙車道匝道出口常采用直接式。

(2)直接式入口

匝道交通量較大，需要設計雙車道匝道入口時，采用直接式加速車道。

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1.2 平行式接線

匝道與主線相接部分采用與主線相同的曲率，不設置流出角(或流入角)，通過設計與主線不同的線形實現流出(或流入)的接線方式。

(1)平行式出口

用于B喇叭互通立交出口、變形苜蓿葉互通立交的環形匝道出口或主線為左偏的小半徑圓曲線[10-11]，單一出口匝道設計或設置集散車道方案消除了變形苜蓿葉互通立交中主路上設置環形匝道出口的情況，左偏小半徑圓曲線的設計較為少見，實際工程中，常見B喇叭互通立交采用平行式出口。

(2)平行式入口

匝道交通量較小，為單車道匝道入口時，常采用平行式加速車道。

1.3 常規預留接線設計

在設計互通立交時，已知被交路現狀為雙向四車道高速公路，結合地方路網規劃，被交路后期擬改造為八車道，常規采用的設計方法：按照現狀雙向四車道標準完成匝道流入、流出設計，后期被交路改造八車道時，通過調整匝道起點、終點局部段落的平、縱線形完成與改造后的被交路斷面銜接設計。

此方法接線簡單，線形設計雖已考慮被交路后期改造為雙向八車道，但被交路改擴建時需要重新調整匝道端部的接線設計，導致互通立交出入口拆除重建，對于布設較為緊湊的喇叭形互通立交，存在因局部調整匝道后平面線形指標偏低而需改造整個環形匝道的可能性，造成資源浪費的同時，改造施工期間路段需進行復雜的交通組織設計，對被交路的順暢通行及運營安全造成不利的影響。

2 優化設計

公路改擴建設計中，除受互通立交匝道通行能力不足的影響需改造匝道線形指標、斷面尺寸外，大多數情況為結合公路改造后的斷面尺寸調整匝道出入口端部設計。為避免后期被交路改擴建時，因匝道端部的調整設計而改造既有互通立交匝道、制定路段復雜的交通組織方案或中斷互通立交的通行，可在新建高速公路增設的互通立交設計階段結合被交路后期改擴建規劃一次設計匝道出入口端部，近期通過在匝道端部設置相應交通安全設施保障路段安全通行；后期被交路改擴建施工時，互通立交匝道均維持利用，互通立交各方向匝道正常通行，待被交路改擴建施工完成后，只需撤除路段原有的交通安全設施，整個路段正常開放交通。

2.1 直接式接線

確定好接線位置與流出角(或流入角)，采用與主線相同的線形，設計相應的變速車道長度，可得到近期接線的端部；角度不變的條件下，增長第一段線元的長度，增加的長度L按照式(1)計算，即可得到遠期接線的端部，匝道的縱斷面、橫斷面等設計起點(或終點)均由近期端部后移至遠期端部。

(1)

式中：L為增加的接線長度；By為遠期端部的計算寬度，包括主線中分帶、左側路緣帶、行車道、右側硬路肩及相應偏置值、鼻端長度、匝道左側硬路肩及相應偏置加寬值等；Bj為近期端部的計算寬度，組成部分同By，差別于主線的行車道數量；i為流出角(或流入角)對應的漸變率。

對于直接式而言，采用一條設計線即可同時滿足近期設置與遠期預留的問題，見圖1。

圖1 直接式接線示意圖

2.2 平行式接線

平行式接線因采用與主線不同的線形實現流出(或流入)，不能采用直接式接線延長第一段線元的方式，接線方式更為復雜。具體為：

(1)先按照規劃主線的路基寬度標準接線，設計出設計線一，確定遠期的端部位置。

(2)出口接線設計時，按照主線現狀路基寬度接線，設計出設計線二，設計線二在遠期端部前接入設計線一，如圖2所示。

圖2 平行式出口接線示意圖

(3)入口接線設計時，從遠期端部后設計線一的適當位置開始接設計線三，按照相應的標準接入主線，如圖3所示。

圖3 平行式入口接線示意圖

3 工程實例

3.1 樞紐互通立交

濟南二環西高速與濟廣高速交叉設置松竹樞紐互通立交，被交路濟廣高速設計速度120km/h，雙向四車道，路基寬度28m，濟廣高速現狀交通量較大，服務水平較低，常產生交通擁堵，存在改擴建的需求，根據路網規劃，按照后期改擴建為路基寬度42m的雙向八車道預留。經現場調研，該路段被交路平、縱面線形指標均較高，兩側限制因素少，具備后期兩側拼寬改造的條件。

依據預測交通量，被交路側出入口均為單車道出入口，出口采用直接式，入口采用平行式。按照結合被交路近期使用與后期改擴建的優化接線方式，設計中互通立交匝道出入口接線設計統籌考慮雙向四車道與雙向八車道，四車道端部與八車道端部一次設計，被交路拼寬改造至八車道端部，四車道端部與八車道端部間設置交通安全設施，近期被交路按照雙向四車道通行。

濟南二環西高速公路施工建設階段，被交路濟廣高速公路啟動了改擴建計劃，且改擴建工程各項工作快速推進，松竹樞紐互通立交中與被交路銜接的各方向匝道設計因兼顧了被交路改擴建為雙向八車道的條件，避免了互通立交匝道的設計變更，既節約了工程資源，也節省了工程建設工期。

3.2 一般互通立交

沾臨高速與克黃線交叉設置雙喇叭互通立交，被交路克黃線現狀為雙向四車道一級公路，設計速度80km/h；按照地方規劃，克黃線遠期擬原址改擴建為雙向六車道一級公路，要求新增互通立交按照被交路遠期規劃六車道斷面做好拼寬設計，近期通過交通工程措施實施雙向四車道通行。

被交路側互通立交接線設計按照遠期雙向六車道標準完成，出口直接式車道按照延長第一段線元長度實現遠期端部的先期建設，入口平行式車道做兩組線位(分別為六車道接線、四車道接線)，六車道接線用于指導土建工程施工，四車道接線用于指導交通工程設計，既滿足克黃線近期的使用，也避免了遠期克黃線改擴建對互通立交的影響。

4 結論

從根本上解決互通立交作為改擴建項目中的關鍵影響節點至關重要，文章從新增互通立交設計階段著手，提出新的匝道接線設計理念，在預留被交路遠期改擴建空間的基礎上，通過優化匝道的線形設計，前瞻性地把遠期匝道出入口端部一次設計完成，避免被交路改擴建時對既有互通立交匝道調整改造，減少了改造工程建設導致的資源浪費，利于改擴建期間的交通組織，實現綠色公路的設計理念。