冯绍伟

（中交基础设施养护集团有限公司,北京 100011）

山区高速公路互通式立交设计技术复杂、占地较大、建设成本较高、形式较多,尤其是需克服高速公路主线与地方道路高差较大,展线空间有限,互通平、纵布置受规划、地质、地形等控制因素众多的落地互通。本文针对山区高速公路主线与地方道路高差较大的互通立交设计中的几个设计要点进行研究分析,在保证互通立交安全的基础上,提出解决大高差问题的可行方法,提高高速公路互通设计的可实施性与实用性。

1 大高差山区高速公路互通设计要点

1.1 互通形式选定

大高差山区高速公路互通设计中应根据规划、前一阶段研究成果等,结合交通量、现场情况,因地制宜的选择合择合适的互通形式。为便于展线、尽量节省设计空间,大高差山区高速公路互通设计常用的互通形式及其特点如下：

喇叭形：两左转弯匝道分别为半直连式和环形的三岔互通式立体交叉。设计中应用较为灵活,过收费站后,可采用二、三级路的互通连接线,采用适合的设计速度、平纵线形,展线降坡。喇叭形互通为设计中最常用互通形式,造价较低服务性较好。

图1 单喇叭互通示意图

T 形：主线保持整体式横断面,左转弯匝道采用半直连式的三岔互通式立体交叉。T 形互通可适当“压扁”,布设时可利用收费站后互通连接线降坡展线,适用于单侧地形陡,或场区狭长地带。

图2 T 形互通示意图

菱形：主线侧出口和入口均采用直连式匝道、在被交叉公路侧采用平面交叉的一种互通式立体交叉形式。菱形立体交叉可保证主干道上直行车流快速通行,并具有较高标准的进出口,结构简单,占地小,投资少。匝道与次要道路的连接处存在两处平面交叉,通行能力也受到限制。菱形互通适合占地紧张、交通量不大的道路交叉。

图3 菱形互通示意图

简易形：对于一向交通量小可忽略,另一向交通量较大的互通,或高速公路终点与地方路相交的互通,可仅考虑主交通流向匝道交通转换,忽略次交通流向转换。利用定向与半定向匝道结合收费站、互通连接线形成半互通。

图4 简易形互通示意图

1.2 匝道设计通行能力

大高差山区高速公路互通设计时,通行能力大多都是由匝道的基本路段、平纵面指标较小段和交织区的通行能力决定的,一般都选择以上三点中的最小通行能力。此类互通匝道设计的通行能力也会深受主线分合流区通行能力的影响。在设计匝道通行能力的实际过程中,主要分析主线变速时车道和渐变段的长度、竖曲线半径和分流点曲率半径,另外,还可以在实际交通量的基础上,尽量采用较高的平曲线半径,从而将匝道的质量进行提高,防止交通瓶颈的产生。大高差山区高速公路互通设计时过收费站后设计为中低等级标准的互通连接线,增强互通的降坡效率,增加互通方案的可行性。

1.3 匝道设计速度

为了保障有稳定的行车速度,设计时须设计好道路的几何线性,同时考虑超高、视距等因素。现阶段我国的设计速度是以《公路路线设计规范》JTGD20-2017 和《城市道路路线设计规范》CJJ193-2012 作为设计依据和设计标准。匝道设计速度范围为30-80km/h,一般选取40 km/h、60 km/h、80 km/h。主线、匝道设计速度依据交通量,通行条件适当选取。大高差山区高速公路互通设计考虑其为落地互通,山区转向交通需求一般不大,其纵坡一般较大,为保证安全与工程规模一般选取较低的匝道设计速度,可选取30km/h、40km/h、60km/h 的设计速度。

1.4 匝道平纵设计要点

大高差山区高速公路互通设计时,平纵设计要依据规范采用合适的平曲线与纵断面设计。在保证工程规模可接受的基础上,采用较高的平纵指标,以充分保证运行安全和舒适。为充分控制工程规模,平面设计平曲线半径符合规范要求情况下,最大纵坡控制在一般最大值左右,以快速降坡,降低工程规模。

为保证大高差山区高速公路互通安全运行,匝道平纵设计时应注意平纵配合,竖曲线尽量在一平曲线范围之内,以保证视距。在分合流处应保证平、纵符合平曲线曲率半径与竖曲线半径要求。

大高差山区高速公路互通设计时,纵断面设计常常以降坡为主要目的,通常平曲线需随纵面标高反复调整确定。其匝道布设空间受限,回头弯、小半径曲线应用较多,也可应用螺旋曲线小范围内集中降低高差。

1.5 匝道超高加宽设计

大高差山区高速公路互通设计时,匝道的超高需要与匝道的行驶速度相匹配。一般在收费站范围内,匝道车辆的速度降低,匝道一般不超高或横坡保持在2%,在靠近分流与汇流处时,一般以主线超高值为准。超高宜在缓和曲线上完成,超高设计时注意超高渐变率的控制,平面设计时就应该考虑超高渐变率的大小,不应设置较短的缓和曲线。同时渐变率较小时可能影响排水设计,可采用部分缓和曲来增大超高渐变。互通设计时最大超高一般选取6%,但在某些山区高速,大高差互通设计时,需要应用小半径平曲线,可根据当地设计习惯,结合全线设计指导意见,最大超高选取8%。

2 云南保泸高速终点大高差落地互通设计

2.1 互通设置概况

图5 小沙坝互通平面图

小沙坝互通设在泸水县小沙坝村附近,连接省道S228,为保泸高速设计终点互通,主要为满足福贡贡山方向在泸水县城外直接出入本项目的功能要求。互通西侧为山体,东侧为怒江,互通沿江边山体布设,地形陡峭,布设空间有限。保泸高速主线与被交路S225 相对高差较大（约76.12 米）,根据区域乡镇规划和路网分布情况,结合地形,宜采用形式简单的互通类型。

本互通单向单车道匝道宽9m,对向分离式双车道全宽16.5m,B、C 匝道设计速度采用40km/h,互通A 匝道在AK0+655.984 之前按40Km/h 的速度设计,AK0+655.984 桩号之后按连接线设计,宽度为10m,采用二级公路标准设计,设计速度采用60Km/h；被交路（省道228）,改移全宽10m,采用二级公路设计标准,设计速度为40km/h,其断面布置为：2×3.5m行车道＋2×0.75m 硬路肩＋2×0.75m 土路肩。

2.2 互通形式的选定

本互通位于项目终点,仅有单向交通量,保泸高速主线与被交路S225 相对高差较大（约76.12 米）,根据区域乡镇规划和路网分布情况,结合地形,设计时采用部分形互通。

2.3 匝道横断面设计

2.3.1 主线

图6 主线标准横断面示意图

主线路基标准横断面宽度分别为25.5m,其中分幅单幅度为12.75。其断面布置为：2.00m 中央分隔带＋2×0.5m 左侧路缘带＋2×3.75m 行车道＋2×3.0m 硬路肩（含2×0.50m 右侧路缘带）＋2×0.75m 土路肩。

2.3.2 匝道

图7 单向单车道匝道标准横断面示意图

单向单车道匝道（B、C 匝道）,路基宽度9.0m,横断面布置为：从左至右依次为0.75m 土路肩+1.0m 硬路肩（含0.5m路缘带）+3.50m 行车道+3.0m 硬路肩(含0.50m 路缘带)+0.75m 土路肩。

图8 对向分隔式双车道匝道标准横断面示意图

对向分隔式双车道匝道（A 匝道）,路基宽度16.5m,横断面布置为：从左至右依次为0.75m 土路肩+3m 硬路肩+3.50m 行车道+2m 中央分隔带+3.50m 行车道+3m 硬路肩+0.75m 土路肩。

2.3.3 连接线

图9 对向双车道连接线标准横断面示意图

对向双车道匝道（互通连接线）,路基宽度10m,横断面布置为：从左至右依次为0.75m 土路肩+0.75m 硬路肩+2×3.50m 行车道+0.75m 硬路肩+0.75m 土路肩。

2.4 互通匝道设计速度选定及平纵设计

根据地形地物特征,结合构造物布设方案,主线上跨,B匝道下穿主线。互通区范围内右线最大纵坡2.7%、左线最大纵坡2.95,竖曲线半径采用5000m（右线）、5000m（左线）。匝道纵断面设计时,首先保证分、合流鼻处匝道与主线或匝道的纵坡能顺适相接；其次结合填挖工程量要求,遵循能缓则缓,平纵组合合理的原则设计。匝道最大纵坡3.95%（B、C 匝道）,最小竖曲线半径凸形采用1030.93m（C 匝道）,凹形采用1500m（C 匝道）。A 匝道收费站前为对向分隔式双车道匝道设计,采用16.5 米横断面,最大纵坡3.95。A 匝道收费站后为对向双车道连接线,采用10.0 米横断面,最大纵坡5.76%。

互通区范围主线最小平曲线半径为1300m,匝道最小平曲线半径为70m。减速车道采用直接式,流出角不大于1/20弧度；加速车道采用平行式。减速车道最小长度113.596m,渐变段长80.262m；加速车道最小长度216.034 米m,渐变段长70 m。

平纵线形指标如表1 所示。

表1 平纵线形主要技术指标表

图10 小沙坝互通平面线位图

为尽可能快速降低高差,本互通匝道平面采用螺旋展线设计,为符合国人开车习惯,螺旋匝道下坡向采用左舵左转的方式。

纵断面克服互通区约76.12 米高差,各匝道、连接线由起点至终点,采用陡缓结合的形式降坡。

2.5 互通立交匝道超高加宽设计

2.5.1 超高

最大超高8%,土路肩横坡为4%不超高。

2.5.2 加宽

二级公路圆曲线半径小于或等于250m 时,应设置加宽。设计时速60km/h 的二级公路应采用第3 类加宽值。

超高加宽过渡段均在缓和曲线内完成（表2）。

表2 圆曲线加宽值表

结束语

互通设计作为连接公路与公路、公路与城市道路之间的重要转换节点,在实际设计中需充分考虑各类因素对其影响。山区高速大高差互通设计难度较大,互通设计时需结合周边的地形、地质状况,结合互通选型、设计速度、通行能力、视距、超高加宽、收费站及管理区等设计要点,提出切实可行方案。在设计过程中要克服大高差、设计空间狭小的限制,合理利用平纵线形,同时兼顾其使用时效性、周期性以及交通转换能力、服务水平等,反复论证分析设计出平面、纵断面、横断面布设方案,确保所设计互通的科学合理以及可以被安全使用,力争设计出安全实用、功能完善、经济效益高的互通立交。