高速公路互通式立體交叉設計探索

劉致遠

華設設計集團股份有限公司 江蘇 南京 210014

高速公路的互通式立體交叉設計工作中，應重點按照高速公路的特點和情況，制定完善的設計方案，改善互通式立體交叉設計模式和機制體系，確保整體設計工作的高質量和有效性開展，預防出現設計的問題，完善高速公路互通式立體交叉功能，為改善高速公路交叉部分的安全性和通行能力等夯實基礎。

1 高速公路互通式立體交叉設計重要意義

互通式立體交叉設計主要是高速公路之間或是高速公路和其他公路之間交叉過程中，采用的交叉設計形式，屬于高速公路交通網絡中非常主要的組成部分，也是重點的構造之一。首先，高速公路交通網絡中進行互通式立體交叉設計，能夠改善高速公路之間或是高速公路和其他公路之間交叉位置的通行性能和安全性，設計工作中按照車輛行駛軌跡的方向和行駛速度的特點，完善公路交叉設計模式，可預防出現公路交叉位置的交通矛盾問題和安全隱患問題[1]。其次，互通立體交叉設計，還能改善高速公路交叉路口的交通功能，提升服務工作的質量，增強行車的安全性和舒適性，降低高速公路工程造價，建設占地面積，且具有一定景觀效果。因此，高速公路設計過程中重視互通式立體交叉設計具有重要意義，值得重點關注。

2 高速公路互通式立體交叉設計措施

為確保高速公路互通式立體交叉設計的效果和水平，應完善相關的設計模式和機制體系。

2.1 科學選擇立體交叉位置

互通式立體交叉位置的選擇，是設計工作中非常重要的部分，只有合理選擇立體交叉位置，才能為后續各項設計工作的良好開展提供保障。因此，設計人員在工作中應按照公路路網的規劃內容，根據高速公路的交通性能要求，按照當地區域的地理環境特點和經濟發展特點。高速公路和現有的道路或是規劃道路交叉，應按照相交公路的等級特點、在路網中地位特點、服務功能特點和互通立交之間間距、交通流量特點等，綜合分析實際情況，科學進行立交位置的選擇[2]。其一，可選擇高速公路相互之間或是和相同等級公路之間交叉的位置、高速公路與一級公路和重要公路相交位置，在此位置設計互通式立體交叉。其二，高速公路和一級公路共同通往非常主要的港口、機場、景區、車站等公路相交的位置設計互通式立交。這樣在合理選擇立體交叉位置的情況下，可保證相關設計工作的良好開展，預防因為位置選擇不合適而出現問題。

2.2 合理設計立體交叉形式

互通式立交結構設計的目的就是能夠降低高速公路交叉路口的車流干擾問題，改善交叉路口的通行性能，保證交通的安全性，但是由于互通式立交方面的車流行駛方向具有多元化的特點，為避免出現執行類型和左轉彎類型車流的矛盾問題，應科學進行左轉彎匝道的設計，使交通流能夠設計在分層的空間行駛，預防出現直行和左轉彎車流的矛盾現象。從實際情況而言，互通式立交結構形式的設計，應按照轉換交通量的特點和左轉彎匝道的特點，科學開展設計工作，由于左轉彎匝道的形式存在差異，互通式立交結構的形式也會隨之變化，交通功能和經濟效益相應改變，所以在設計互通式立交形式期間，首先，應深入分析匝道的功能特點，不能隨意設計高指標的匝道，而是要以轉換交通量主流方向為基礎，保證匝道平面設計的指標符合要求，以免平面設計里程過長使占地面積增加，應在確保匝道功能符合標準的基礎上，盡可能降低匝道的長度，減少占地面積。其二，當前，我國常見的高速公路互通式立交結構形式，主要為喇叭形式、直連式和半聯式幾種，由于多數互通式立交為高速公路和等級較低公路，相交位置所設計交叉路口的交通量較低，因此，可按照具體的情況，以降低造價為主要目標之一，科學合理進行相關交叉路口形式的設計。如圖1所示，設計喇叭形式、半苜蓿葉形式的互通式立交，在高速公路和等級較低、交通量較少的二級或低級公路相交的情況下，選擇在被相交公路上設計平面交叉類型的旁置單喇叭形式的互通式立交，或是設計半苜蓿互通式立交，如果高速公路和一級公路或是交通量較高的二級公路相交，需要配置收費站，就可考慮設計雙喇叭類型的互通式立交，改善整體立交的通行性能，預防出現互通式立交設計的問題[3]。

圖1 互通式立體交叉形式設計

2.3 立體交叉點處的設計

為確保高速公路互通式立體交叉設計工作的效果，應重點按照高速公路的特點和立體交叉設計的要求，完善立體交叉點處的設計，以免出現凈空不足或存在不利視距等問題。

為提升高速公路互通式立體交叉點處設計的科學性和可靠性，應注重BIM技術的應用，完善設計方案和體系，保證設計工作的高質量和有效性開展。其一，將立體交叉點處設計的數據信息和現場勘測的數據信息輸入BIM系統，構建現場的模型，利用模型分析現場的實際情況，在模型中進行直觀可靠的設計，完善立體交叉口的模式和形式，通過科學合理的設計方法，改善設計的現狀。其二，采用BIM模型模擬現場的實際情況，按照高速公路現場的地理環境特點、氣候特點和邊坡特點等，進行數據輸入構建不同的模型（如圖2），對比分析不同的立體交叉點處設計模型應用效果，從中選擇最佳的設計方案，以免因為立體交叉點處設計不良，出現重大問題。最后，完成設計工作以后也需要采用BIM模型進行設計，質量和水平的驗證分析，保證整體設計效果。

圖2 BIM數據輸入過程

2.3.1 匝道出入口設計

匝道出入口的設計直接影響互通式立交的安全性，汽車從行駛速度較快的高速公路主要路線行駛到行駛速度較慢的匝道，需要有減速的過程，因此，需設計減速車道，而汽車從行駛速度較低的匝道行駛到速度較快的高速公路主要路線，需要設計加速車道。變速車道可以分為平行式和直接式兩種形式（如圖3），按照我國相關的規范規定要求，減速車道需采用直接式，加速車道需采用平行式，若匝道為雙車道，都應采用直接式。直接式匝道出入口設計，則能夠設計舒適和便利的平面線形，行駛軌跡和線形之間相互吻合，因此，原則層面上，應在減速車道設計過程中，采用直接式，加速車道設計可采用平行式，高速公路互通式立體交叉必須要重點進行細節設計，科學合理進行匝道出入口的設計，保證匝道出入口的安全性[4]。

圖3 互通式立體交叉變速車道

按照我國的相關規定和規范要求，高速公路互通式立體交叉設計，變速車道的長度和匝道出入口的漸變率，必須要符合標準規范，如表1所示。

表1 變速車道的長度和匝道出入口的漸變率

根據變速車道長度的相關規定，合理設計匝道變速車道的長度，在匝道出口和入口的漸變部分，設計直接式的減速車道，按照起點位置的不同，設計的形式不同，例如：四車道的高速公路互通式立交設計過程中，可將超車道中線作為起點部分，按照漸變率進行平面條線設計，根據車輛從超車道直接進入匝道的情況，設計出入口的漸變部分，保證行車的順暢性，但是此類設計方式，會導致漸變路段的長度增加，減速車道的長度減小，不能符合規范標準要求；或是根據漸變開始的位置平面條線設計，使車輛從行車道直接進入匝道，也可以在車道外側的車道中心作為起點，使車輛從行車道直接進入匝道，這樣在一定程度上，能夠確保互通式立交匝道出入口的平面設計符合標準。

需要注意的是匝道出口入口的設計過程中，平面半徑參數的設計非常重要，需按規范并結合實際情況取值，以免出現設計的問題。

2.3.2 平交口的合理設計

高速公路互通式立交形式不同，平交口的形式也有所不同，如單喇叭立交，存在一處平交口，如為半苜蓿葉型立交，則有兩處平交口，應按照具體的規范標準，完善平交口的設計，以免出現設計問題。首先，全面分析高速公路互通式立交的特點，分析轉向交通量的情況，明確出口和入口交通量是否需要通過平交口，同時研究交通速度情況，考慮到從高速公路上行駛下來的車輛，行車速度較快，需按照具體的情況進行平交口設計，例如：目前在互通式立交平交口設計方面主要采用加鋪轉角的平交形式、渠化形式，沒有考慮到互通式立交方面的交通量大和行車速度快等特點，導致平交設計不合理而出現交通安全風險，因此，在設計工作中需要以預防執行交通受到干擾問題為目標，分析左轉彎車輛的減速車道情況和停留車道情況，研究導流島的情況，科學設計渠化平交口，以免影響互通式立交的行車安全。

2.3.3 立交景觀的設計

高速公路互通式立體交叉景觀主要涉及到坡面景觀、綠化景觀和雕塑景觀等，應按照實際情況進行景觀設計。首先，從原則層面而言，需要進行邊坡的修整，使邊坡處于形態規則的狀態，坡腳具有順應性和適應性的特點，對于填方路段匝道的邊坡，應設計高度逐漸減緩的結構，保證其整齊性和美觀性。其次，積極借鑒其他國家的經驗，合理設計互通式立交邊坡的坡率，例如：互通式立交邊坡高度為1m以內，坡率設計為1：4，邊坡高度為1-3m，坡率設計為1：4，邊坡高度為3-4.5m，坡率設計為1：3，邊坡高度為4.5m以上，坡率設計為1：2。在綠化設計的過程中，設計不同類型的樹木品種，按照互通式立交的特點，合理設計綠色植物的造型，美化環境，保證交通安全。最后，互通式立交的雕塑設計方面，主要設計在入口位置的立交結構，采用雕塑設計的方式，改善景觀價值。與此同時，如果互通式立交存在軟土地基，還需設計質量符合標準的地基換填材料，按照地基結構的特點和實際情況，科學設計換填的結構，以免影響立交結構基礎的穩定性和強度。

3 結語

綜上所述，高速公路互通式立交設計具有重要意義，不僅能夠改善高速公路交叉位置的行車性能和交通安全，還能保證交通通行的效率，因此，建議相關部門重點注重高速公路互通式立體交叉設計，科學合理進行立體交叉位置的選擇和形式的設計，完善立體交叉處的設計方式，保證匝道出入口設計符合要求，平交口的設計滿足標準，立交的景觀設計更為良好，提升整體的設計工作質量和水平。