高速公路的互通立交方案比选分析

高速公路的互通立交方案比选分析

谢明健 

广州华晖交通技术有限公司  广东广州 510000

摘要：我国高速公路的互通立交经过数十年的发展历程，目前技术水平仍不成熟，相比于路线设计仍存在较大的差距。互通立交的设计因综合性强、难度大、影响因素多，故确定立交方案是立交设计中的重中之重。通过确定立交型式进行方案设计，然后对方案进行比选论证。该过程中存在较大的技术难题。因此本文进行了以下内容分析：匝道的常用形式、互通立交方案的设计、通过实际工程确定两种不同方案，进行方案设计，最终选择出最合理最经济的方案。

关键词：互通立交设计；路线设计；方案设计；比选论证

0 引言

我国对于互通立交的分析研究起步较晚，上世纪50年代，我国广州建成第一座立交。随着改革开放的推进和经济的不断发展，我国开始大面积修建高速公路，同时修建互通立交^[1]。从整体看我国互通立交主要特点为：施工简单、功能齐全、型式简洁、线形平顺。

互通立交是指两条及两条以上不同方向的道路在不同标高进行交叉，通过设置匝道对两条道路上的交通流进行转换，解决交通拥堵和行车安全问题，从而保证交叉口车辆能够顺利通行^[2]。但互通立交存在的形式较多，因此在设计前应对方案进行合理安排，并进行方案论证，保证互通立交的功能性和安全性。

1 匝道常用形式

1.1右转匝道

右转匝道主要特点为：当车辆需右转时，可从主线右侧驶出，通过右转匝道进入被交路的右侧车道。右转匝道形式简单，方向明确。

1.2左转匝道

左转匝道与右转匝道不同，形式较多且复杂。主要形式有以下几种。

1.2.1直连式左转匝道

直连式左转匝道的特点为：当车辆需左转时，可从主线左侧驶出，通过左转匝道进入被交路的左侧车道。优点为：匝道长度短、通行能力强、行车舒适性较好。缺点为：工程费用高、交通安全存在隐患，易导致车辆误行^[3]。

1.2.2半直连式左转匝道

半直连式左转匝道又可以进行详细划分，主要型式有：左出右进、右出左进、右出右进。

①左出右进式

当车辆需左转时，可从主线左侧驶出，通过左转匝道进入被交路的右侧车道。该方式对左进的方式进行了改善，提高了行车的安全性。但车辆左出时，需跨越双向行车道，导致跨线构造物较多。高速公路一般不采用该进出方式^[4]。

②右出左进式

当车辆需左转时，可从主线右侧驶出，通过左转匝道进入被交路的左侧车道。该方式提高了行车的安全性，但车辆左出时，需跨越双向行车道，导致跨线构造物较多。高速公路一般不采用该进出方式^[5]。

③右出右进式

当车辆需左转时，可从主线右侧驶出，通过左转匝道进入被交路的右侧车道。该方式的优点为：该方式对左进做出的行车方式进行了优化，提高了行车安全性。同时对直行车辆的干扰较小。缺点为匝道跨越两次主线，同时跨线构造物较多。

1.2.3间接式左转匝道

右转匝道主要特点为：当车辆需右转时，可从主线右侧驶出，通过右转匝道，向右转弯约270°，进入被交路的右侧车道。

环形匝道优点为：提高了行车的安全性，跨越构造物较少，降低了造价。缺点为通行能力和平面线形指标低，匝道占地较大^[6]。

2 互通立交方案设计

2.1平面设计

对需建设互通立交范围内的主线平面的指标进行检查，保证满足规范要求，然后对匝道互通匝道进行平面设计。设计时应考虑的主要影响因素有：最小平曲线半径、最小缓和曲线参数以及地形地物的影响，同时还应考虑匝道纵坡和加减车速车道长度的影响。

2.2纵断面设计

对需建设互通立交范围内纵断面指标进行检查，保证满足规范要求。然后对匝道互通匝道进行纵断面设计。设计时应考虑的主要影响因素有：最大纵坡、最小坡长、最小竖曲线半径。通过起终点的高程对纵坡进行确定。

2.3桥涵构造物布设

对互通立交主线和匝道的平纵进行分析，布置桥涵等构造物，并对桩号、跨径以及桥涵类型等进行确定。

2.4横断面设计

通过交通量以及匝道的长度对横断面型式进行确定，通过设计速度和匝道半径等对超高进行确定。同时还要考虑是否需要对部分匝道进行加宽处理。

2.5工程量计算

立交工程量主要内容有：土石方、路面、占地面积、排水防护工程量、软基处理长度、桥涵数量等。

3 案例分析

3.1工程概况

本文所依托工程为某高速公路，路线长为86.436km。互通立交布设位置的地形主要为平原，土地类型为田地和鱼塘。不良地质为软土，项目建设目的主要是缓解高速公路的交通压力，改善交通条件，促进当地经济发展。主线和被交路均为双向六车道，路基宽度为34.5m，设计速度为120km/h。

3.2互通立交基本型式

本项目的交通量较大，主线与被交路均为高速公路，互通立交的环形左转匝道为单车道，路基宽度为9m，设计速度为40km/h。半定向左、右转匝道的设计速度为60km/h。

被交路上存在互通立交，与本次设计立交净距不到1km。因此两个互通间设置集散车道。通过对交通量进行计算可知，集散车道的路基宽度为12.25m，设计速度为60km/h。

3.3方案设计

3.3.1方案一

①立交布局

方案一中交通量较小的左转匝道为苜蓿叶匝道，交通量较大的左转匝道为半定向式匝道，右转匝道为定向式匝道。具体布置如图1所示。

图1 方案一立交型式布置图

②平面设计

通过规范可知：当匝道设计速度为40km/h时，最小圆曲线半径为60m。最小缓和曲线长度为 35m。

当匝道设计速度为60km/h时，最小圆曲线半径为150m。最小缓和曲线长度为 50m。

匝道与主线交汇时设计线的偏置值为15.75m，匝道出口为长度大于145m的减速车道，型式为直连式，偏角为0.04°。匝道入口为长度大于230m的加速车道，型式为平行式。

③纵断面设计

当匝道设计速度为40km/h时，最大纵坡为4%，最小坡长为120m，顺阶段最小坡长为40m，最小凸曲线和凹全线半径均为900m。当匝道设计速度为60km/h时，最大纵坡为3%，最小坡长为150m，顺阶段最小坡长为40m，最小凸曲线半径为2000m，最小凹全线半径均为1500m。

④横断面设计

通过匝道的交通量确定出车道数和车道宽度如下所示：A、B、C、D、F、H 匝道采用宽度为9m的单向单车道。E、G匝道采用宽度为10.5m的单向双车道。I、J匝道采用宽度为12.25m的单向双车道。

⑤桥涵布设

本项目共设置桥梁12座，涵洞和通道8座。

3.3.2方案二

①立交布局

左转匝道采用苜蓿叶型和半定向式匝道。右转匝道均为定向式匝道。具体布置如图2所示。

图2 方案二立交型式布置图

②平纵断面设计

由于方案二与方案一匝道的设计速度相同，因此采取的平纵指标相同。

③横断面设计

通过匝道的交通量确定出车道数和车道宽度如下所示：A、B、D、F、H 匝道采用宽度为8.5m的单向单车道。C、E、G匝道采用宽度为10.5m的单向双车道。I、J匝道采用宽度为12m的单向双车道。

④桥涵布设

本项目共设置桥梁12座，涵洞和通道8座。

3.4方案比选论证

本文通过对两种方案进行比较，分析每种方案的优缺点如下所示：

方案一优点：线形流畅、匝道占地较少。集散车道交织长不小于300m。工程造价较低。

方案一缺点：被交路立交已完成施工图设计，部分匝道应进行变更设计。

方案二优点：线形流畅、拆迁较少、通行能力高于方案一。

方案二缺点：占地规模较大，造价较高。

通过对两种方案进行综合分析可知：两个互通方案均可行，由于方案一造价较低，匝道布设与交通量相匹配，因此本文推荐采用方案一。

4 结语

本文通过对互通立交的方案进行分析，得出以下结论。

1. 匝道可分为右转匝道和左转匝道。左转匝道设计时，应对占地、构造物、地形条件、跨线距离等进行综合分析。

2. 互通立交的方案设计主要包括：平面设计、纵断面设计、横断面设计、桥涵构造物布设、工程量计算。

3. 本文通过实际工程对互通立交提出了两种方案，通过方案设计以及方案优缺点分析证明，两种方案均可行，方案一造价更低。

4 结语

参考文献：

[1]李文广，刘小辉.重庆奉节东枢纽互通立交改建方案设计[J].公路，2021，66(06):89-92.

[2]许江杰，田瑞，陈炯昭.双层立体复合高速公路与两条相邻城市道路互通立交改扩建方案设计[J].城市道桥与防洪，2021(04):1-3+8.

[3]陈斌.城区互通立交设计分析[J].工程技术研究，2021，6(07):224-226.

[4]谭宇峰.某高速公路终点枢纽互通方案比选过程[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2021(02):108-109.

[5]刘维维.G0512线成乐高速绕城枢纽互通立交方案研究[J].西部交通科技，2021(01):84-89.

[6]沙爱敏，王晓东.快速化改造工程互通立交方案比选设计研究[J].北方交通，2021(01):6-9.