金磊
云南宏图工程设计有限公司
【摘要】
互通式立体立交主要通过错层、分合流来实现不同方向车辆的快速转换，匝道是互通式立交的基本组成单元，线形设计是否合理对工程造价及安全性起着至关重要作用，且对行车安全、舒适、美观等方面有着重要的影响。文中主要集中介绍了互通式立交匝道线形作为路线单元的规范采用，线形组合的适用条件、行车安全的探讨，分析论证在互通式立交设计中主要参考的因素。同时就山岭重丘区制约枢纽互通立交选型及工程规模等因素，探讨互通选址区段立交主线不同纵坡值指标运用，对确定互通形式及合理控制枢纽互通工程规模等进行探讨。
【关键词】互通式立体立交； 匝道线形设计；技术指标；山岭重丘区纽互通立交选型；
前言：
太平枢纽互通立交简介
云南省陆良至寻甸高速公路（以下简称陆寻高速），是《云南省高速公路网规划》中“省高”的补充路段，是对云南省高速公路主骨架的加密，是滇东与滇东北联系重要通道。太平枢纽互通立交位于马龙区大庄乡附近，与在建曲靖三宝至昆明清水高速公路（曲靖段)实现交通组织转换，三清高速公路设计速度100Km/h,路基宽度33.5m,为双向六车道，陆寻高速公路设计速度100Km/h,路基宽度26.0m,为双向四车道。结合枢纽互通功能定位、交通需求、山区特殊地形条件的控制下以及工程投资等多方面影响下，进行了多方案的比选、审查，最终确定互通推荐方案采用对角象限双环式枢纽互通立交方案。
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图1-1 太平枢纽互通立交平面布置图
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图1-2 太平枢纽互通立交效果图
一、太平枢纽互通立交选型
太平枢纽互通立交选型主要结合特征年各交通量情况进行互通立交的选型，结合初步设计阶段设计末年互通立交区出入交通量达42083标准小客车/日，依据交通量分析，清水与陆良方向为交通主流方向，转向交通量为5182pcu/d和5131pcu/d，由于整个枢纽互通整体转向交通量较小，故选择变形苜蓿叶形互通式立体交叉形式。
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图1.3 互通立交交通量分布图
二、互通立交方案选型受控因素
①三清高速路K45+767 上花冲大桥7-30ｍ 预应力砼T形梁桥进行双侧拼宽，其实施桥梁拼宽难度大，且对现有桥梁结构安全风险较大，故施工图设计阶段优化了对现有大桥的拼宽改建，极大降低了实施的难度及减少了对现有桥梁结构安全的影响。
②互通区平、纵指标的控制
结合《公路立体交叉设计细则》JTG/T D21-2014中技术要求，立交纵坡设计应满足下表规定值。
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注：当互通式立体交叉位于主线连续长大下坡路段底部时，减速车道下坡路段取表中括号值。
受下穿点三清高速公路标高控制，为兼顾互通区安全性原则，互通枢纽区主线纵坡一般宜设置较缓，而太平枢纽互通立交在设计中立交主线纵坡指标的运用上，主要受枢纽区主线K36+109关山特大桥35-40m预应力砼T形梁桥墩高控制规模限制，关山特大桥最大墩高达61.5米，为控制桥梁工程规模，施工图设计阶段通过对不同纵坡下对应桥梁规模及桥型进行了多方案比选，不同纵坡方案对应桥型详见下表；
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图1-4 枢纽区主线纵坡采用2.48%
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图1-5 枢纽区主线纵坡采用2.0%
通过论证不同纵坡值对关山特大桥墩高及桥型的比选研究中，在满足枢纽互通立交行车安全前提下，为控制主体规模在确保行车安全的前提下可适当加大主线纵坡，通过对多条高速公路互通枢纽立交方案设计研究，一般情况下互通枢纽立交区采用主线采用2%，行车安全性较好，在工程规模及地形受限条件下建议按2.4%～2.95%内控制，可极大控制主体工程规模。
三、匝道线形设计
①缓和曲线A值大小的采用
在互通立交设计中互通匝道圆曲线半径大部分采用值位于60m～300m之间，结合《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)中要求来分析，当R取小于100m半径时，与规范要求有差异。如内环匝道R一般值取60m,按设计规范要求R/3≤A≤R，则宜采用R=A，与规范规定的R小于100m，则A选择等于R或大于R,太平枢纽互通立交中对角象限双环匝道半径R=60m,A值取108;缓和曲线长100m左右;满足公路横坡超高过渡的最小长度要求。因此对于路线设计规范对A值约束的同时需结合《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)中关于互通立交部分匝道回旋线参数和长度的要求。回旋线参数见表1.3；
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注：对行驶速度大于设计速度的匝道部位，设计时应按实际行驶速度值采用相应的A值。
四、互通匝道采用几种线形设计
4.1 S型曲线的设计
在互通式立交匝道设计中，由于受地形条件及拆迁等工程规模的控制，居于实际情况考虑S型曲线组合完全按R1/R2≤2控制十分困难，太平枢纽互通立交主要受限因素为主线关山特大桥，通过主线不同纵坡方案研究，不同纵坡值对应桥梁形式及工程规模均有所不同。同时匝道线形涉及多层交叉桥梁布跨，匝道与匝道的交角对桥梁布跨及桥梁形式的选择影响较大。若按规范要求布置匝道，桥梁孔径较大，导致特殊结构桥梁形式居多，不利于桥梁结构形式和模板统一，导致施工难度增加及施工期间费用增加。居于实际情况及桥梁总体投资规模控制，在匝道线性设计中建议在匝道布设条件十分困难的情况下，S型曲线在实际应用中R1/R2可按1～3范围进行控制（规范规定R1/R2=1～2）。从行车条件和安全角度考虑也是能够适应的。
4.2卵型曲线的设计
在实际互通设计应用中，针对太平枢纽互通立交，主线设计速度为100Km/h，匝道设计速度采用60Km/h,结合《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)相关要求，设计速度为60Km/h时，不设超高最小半径的圆曲线最小半径为1500m, 在实际运用中当大圆半径R1＞1500m时，相等与直线线型，则立交设计中卵型曲线就可以理解为不受两圆曲线半径之比0.2～0.8之比的控制。经过多年的互通立交设计当匝道设计速度为60Km/h时，采用卵型曲线设计，当半径大于1500m左右时可，理解为圆和直线组合设计类型，在半径之比上不受0.2～0.8之比控制。因此对于R1大于不设超高圆曲线最小半径值时，与R2的比值不受该条规定的限制。
五、匝道分汇流段平纵设计
兼顾出入口行车安全性，互通匝道分流段对线形设计要求较高，相对而言，在出口段匝道以直接式方式接大半径的缓坡或以上坡方式驶出高速公路较为安全。而在太平枢纽互通设计中，由于受地形条件及主流转向交通量较大等因素考虑，在互通选型上主要结合三清高速公路现有桥梁结构物拼宽难易程度，依据转向交通量情况在非主流交通转向方向（交通量小于600pcu/h）上设置对角象限双环匝道，主流交通转向方向(交通量大于或等于1500pcu/h)原则考虑左转弯匝道均以外转弯半直连式匝道为主。在匝道平、纵指标选择上，为行车安全出口采用以上坡方式设置与主线衔接过渡的方案。解决了对角象限双环匝道出口安全性差的问题，从而保证了行车安全。在分、汇流鼻端设计中，环形匝道A、B匝道均采用了大半径方式进行设置，极大的解决了进出口段视距差的问题，极大程度的改善了互通区域视距问题，提高了整体安全性要求。
六、设计体会
互通匝道设计中，针对匝道进出口平、纵线型设计，原则上宜采用顺应地形条件的大半径缓坡或上坡方案的入口形式，在立交匝道分、汇流鼻端处在工程投资及规模增加不多的前提下尽量采用大半径曲率出口形式，同时在纵坡设计中特别是加速上坡或减速下坡段设计尽量避免采用等于或大于最大纵坡坡度值。
在枢纽互通形式的选型中，应充分考虑左转弯转向交通量分布情况，小转向交通量的匝道流向，应结合地形条件合理选择象限布置内环匝道，左转弯交通量较大时，以内转弯半直连匝道线形为主。
结语：
互通立交设计与设计方案的择优选择，一方面对于高速公路的质量具有十分重要的意义和影响，另一方面对于有效保障经济效益和社会效益有着间接的作用，只有设身处地、立足实际才能够合理的、科学的对互通立交加以设计，最大程度的保障行车安全。上述等一系列有关互通立交设计内容思考，虽远不能够满足互通立交的设计。但是，只要我们以科学的态度去对待，就能为加强互通立交行车安全适应性、提高行车安全，为经济的长足发展提供有力的保证，能够提高和谐、安全的运输环境。
参考文献
[1]孙家驷编著.道路立交规划与设计.北京：人民交通出版社，2009.12
[2]中华人民共和国行业标准.JTG D20-2017公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社，2017
[3] 刘旭吾编著.互通式立交线形设计与施工.北京：人民交通出版社，1997
[4]中华人民共和国行业标准.JTG/T D21-2014 公路立体交叉设计细则. 北京：人民交通出版社，2014