肖均華、黃朝燾、付朝雷

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550081）

0 引言

在高等級公路或城市快速路中，為保證主線行車的連續(xù)性、快捷性，在主線與被交道路交叉位置一般選立體交叉方式。立體交叉設(shè)計中，設(shè)計人員在匝道形式及設(shè)計速度的選用，主線圓曲線外側(cè)匝道接線方式的選取，分、匯流鼻位置超高選取與曲率半徑相適應(yīng)，B 型單喇叭出口接環(huán)形匝道的設(shè)計等方面存在誤區(qū)。以《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）[1]為基礎(chǔ)，結(jié)合《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）[2]，參考《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21—2014）[3]的相關(guān)規(guī)范條文，結(jié)合工程中實例對其進(jìn)行分析，以便設(shè)計人員能更好地掌握互通式立體交叉的設(shè)計原則和方法，提升設(shè)計質(zhì)量。

1 匝道形式、斷面及設(shè)計速度的選用

在互通式立體交叉中，為提高各轉(zhuǎn)向交通運(yùn)行效率，保證各個方向交通轉(zhuǎn)向互不干擾，往往需要設(shè)置互通匝道。匝道按照規(guī)范可分為直連式、半直連式和環(huán)形匝道等基本形式。匝道斷面可分為Ⅰ型（單向單車道匝道），標(biāo)準(zhǔn)路基段路基寬度9m；Ⅱ型（無緊急停車帶的單向雙車道匝道），標(biāo)準(zhǔn)段路基寬度10.5m；Ⅲ型（有緊急停車帶的單向雙車道匝道），標(biāo)準(zhǔn)段路基寬度12.25m；Ⅳ型（對向分隔式雙車道匝道）。結(jié)合相關(guān)規(guī)范及項目應(yīng)用實踐，對上述匝道連接形式的適用情況、速度選取、斷面選擇進(jìn)行歸納總結(jié)。

1.1 直連式

在具體的項目應(yīng)用中，直連式（標(biāo)準(zhǔn)型）往往專指右出右進(jìn)的右轉(zhuǎn)匝道，主要為直接右轉(zhuǎn)向車輛使用。一般互通式立交設(shè)計速度選用40～60km/h，樞紐式互通立交選用60～80km/h。設(shè)計中，宜盡量選用較高指標(biāo)平縱面線形，采用指標(biāo)上限值或中間值。較短的右轉(zhuǎn)匝道，往往采用Ⅰ型匝道；當(dāng)匝道長度大于500m 時，應(yīng)考慮超車需要，采用Ⅱ型匝道，此時采用單車道出入口；若右轉(zhuǎn)交通量極大，可采用Ⅲ型匝道，出入口采用雙車道。

1.2 半直連式

根據(jù)連接方式，半直連式可分為右出左進(jìn)、左出右進(jìn)、右出右進(jìn)[4]。項目應(yīng)用中，主要為左轉(zhuǎn)車輛使用，絕大多數(shù)半直連式采用右出右進(jìn)式。根據(jù)行車軌跡，右出右進(jìn)半直連式可分為內(nèi)轉(zhuǎn)半直連式、外轉(zhuǎn)半直連式、迂回半直連式三種。

內(nèi)轉(zhuǎn)半直連式設(shè)計速度宜選用60～80km/h；外轉(zhuǎn)半直連式設(shè)計速度宜選用40～60km/h；迂回半直連式設(shè)計速度宜選用30～60km/h。設(shè)計中，樞紐互通式立體交叉宜選用較高指標(biāo)平縱面線形，采用指標(biāo)上限值或中間值；一般互通式立體交叉可結(jié)合地形布設(shè)，采用指標(biāo)的中間值或下限值。左轉(zhuǎn)半直連式匝道較長，如僅考慮超車需要，采用Ⅱ型匝道，此時采用單車道出入口，如交通量大，采用Ⅲ型匝道，出入口采用雙車道。

1.3 環(huán)形匝道

若左轉(zhuǎn)匝道的交通量較小，可選用環(huán)形匝道[5]。環(huán)形匝道常在喇叭互通、苜蓿葉樞紐中使用，設(shè)計速度宜選用30～40km/h，采用單車道形式。

2 主線圓曲線外側(cè)匝道接線方式的選擇

當(dāng)匝道接線位于主線直線段和圓曲線內(nèi)側(cè)時，匝道減速車道接線形式唯一，參照規(guī)范接線執(zhí)行。接下來對疑義較多的位于主線圓曲線外側(cè)的匝道減速車道接線進(jìn)行分析。

2.1 分類情況

依據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）中11.3.8 條、《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21—2014）中10.2.8 條，主線圓曲線半徑值及超高的取值主要分為以下幾類：

主線圓曲線半徑大于2000m 且主線超高小于等于3%；

主線圓曲線半徑小于2000m 或主線超高大于3%；

主線圓曲線半徑小于或等于《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21—2014）表5.5.1 規(guī)定的一般最小值。

2.2 實例分析

根據(jù)規(guī)范條文，主線圓曲線外側(cè)匝道接線有以下幾種方案。

第一，當(dāng)主線圓曲線半徑大于2000m 時，可采用直線+緩和曲線+圓曲線的完整回旋線的接線方式，此方式在《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152—2010）中有相關(guān)規(guī)定。采用此接線方式時，匝道減速車道鼻端位置宜采用與主線超高相反的橫坡，橫坡取值范圍可選取1%～2%。當(dāng)主線圓曲線半徑小于等于2000m 時，不宜采用此種接線方式。在杭紹臺高速公路工程紹興金華段福全互通立交設(shè)計中，主線圓曲線半徑為4200m，減速車道D 匝道位于圓曲線外側(cè)，減速車道D 匝道采用直線+緩和曲線+圓曲線的接線形式（見圖1）。

圖1 福全互通平面圖

第二，主線圓曲線半徑大于2000m 且主線超高小于等于3%時，減速車道范圍內(nèi)可采用與主線相同的線形。互通匝道與主線相接時，可采用主線的圓曲線偏置支距和控制流出角后直接接線的方式。采用此種接線方式，匝道減速車道鼻端位置宜采用與主線超高相同的橫坡。當(dāng)主線圓曲線半徑小于等于2000m時，不宜采用此種接線方式。在國高網(wǎng)G8012 彌勒至楚雄國家高速公路玉溪至楚雄SJ-3 標(biāo)段東華互通立交設(shè)計中，主線圓曲線半徑為3074.056m，減速車道D匝道位于圓曲線外側(cè)，D 匝道接線方式采用主線圓曲線按支距偏置后（R=3085.556m），按減速車道流出角要求接線（見圖2）。

圖2 東華互通平面圖

第三，主線圓曲線半徑小于等于2000m 或主線超高大于3%時，則需在分流鼻端范圍內(nèi)，設(shè)置S 形回旋線向匝道的線形過渡。結(jié)合相關(guān)設(shè)計依據(jù)，采用此種接線方式時，建議采用平行式接線方式，接線起點(diǎn)為減速車道起點(diǎn)。匝道減速車道鼻端位置宜采用與主線超高相反的橫坡，橫坡的取值范圍可選取1%～2%。在西安外環(huán)高速公路（南段）西灃互通立交設(shè)計中，主線圓曲線半徑為1950m，D 匝道減速車道位于圓曲線外側(cè)，D 匝道平面設(shè)計在分流鼻端范圍內(nèi)，設(shè)置A=300 和A=150 的S 形回旋線向匝道過渡接線方式（見圖3）。

圖3 西灃互通平面圖

主線圓曲線外側(cè)匝道減速車道接線方式應(yīng)符合規(guī)范要求，可根據(jù)實際情況選用上述三種接線方案，其余接線方案均與規(guī)范要求不完全相符[6]。

3 分、匯流鼻端位置匝道超高計算及曲率半徑的選取

互通立體交叉設(shè)計中，根據(jù)規(guī)范要求，可以以分、匯流鼻端的曲率半徑為低值控制匝道的圓曲線半徑。部分設(shè)計人員在選取超高時考慮將匝道設(shè)置在直線或圓曲線內(nèi)側(cè)，選用與主線相同超高，導(dǎo)致匝道選取的超高與對應(yīng)的曲線半徑不符，這樣容易因離心力過大而影響行車舒適性。如主線設(shè)計速度為120km/h，正常路拱橫坡為2%；匝道設(shè)計時鼻端位置曲率半徑按《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21—2014）選用一般值R=350m，鼻端位置采用與主線相同的橫坡值，匝道超高取值為2%。而根據(jù)立交細(xì)則表9.2.5 匝道圓曲線路段超高值，在匝道設(shè)計速度為60km/h，圓曲線半徑為R=350m 時，最大超高選用6%的情況下，超高應(yīng)選用4%，兩者差距較大。同時，匝道出入口鼻端運(yùn)行速度往往比設(shè)計速度更高，結(jié)合匝道的運(yùn)行速度，此種做法存在一定的安全風(fēng)險。針對此種情況，應(yīng)通過超高計算確定匝道的橫坡取值。

圓曲線半徑、橫坡、設(shè)計速度對應(yīng)關(guān)系如下：

式（1）中：R——圓曲線半徑（m）；

V——設(shè)計速度（km/h）；

u——橫向力系數(shù)，取輪胎與路面之間的橫向摩擦系數(shù)；

i——路面橫坡或超高橫坡。

以主線正常路段橫坡按2%選取為例。高速公路不同設(shè)計速度分、匯流鼻平曲線的最小曲率半徑R=350m，R=300m，R=250m，R=200m，R=150m。在樞紐互通中，匝道設(shè)計速度經(jīng)常選用取60km/h（不考慮運(yùn)行速度），以此作為計算示例。匝道橫坡取2%，對應(yīng)鼻端曲率半徑計算的橫向力系數(shù)如下：

當(dāng)曲率半徑R=350m 時，u=0.6099；

當(dāng)曲率半徑R=300m 時，u=0.0745；

當(dāng)曲率半徑R=250m 時，u=0.0933；

當(dāng)曲率半徑R=200m 時，u=0.1217；

當(dāng)曲率半徑R=150m 時，u=0.1690；

根據(jù)規(guī)范要求，為保證車輛行駛的安全性和舒適性，橫向力系數(shù)u 取值為0.05～0.06 較為合適；當(dāng)橫向力系數(shù)小于等于0.1 時，轉(zhuǎn)彎時感覺不到有曲線的存在，行駛很平穩(wěn)。

在車輛運(yùn)行過程中，運(yùn)行速度往往比設(shè)計速度更高，故為保證行車的安全性和舒適性，在鼻端位置匝道設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合匝道的設(shè)計速度，優(yōu)先采用與主線橫坡相匹配的匝道平曲線曲率半徑。條件受限時，應(yīng)選取主線正常路段或圓曲線內(nèi)側(cè)建議選用橫向力系數(shù)小于等于0.1 時的平曲線曲率半徑對應(yīng)的超高值；圓曲線外側(cè)反向路拱匝道超高應(yīng)取鼻端處匝道橫坡與主線橫坡的代數(shù)差，且不應(yīng)大于6%。

4 B 型單喇叭出口接環(huán)形匝道需注意的要點(diǎn)

在互通設(shè)計中，設(shè)計人員往往容易忽略B 型單喇叭互通出口匝道接環(huán)形匝道的要求，按主線設(shè)計速度選取同一個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計[7]。結(jié)合《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）要求，B 型單喇叭出口匝道的設(shè)計需注意以下幾點(diǎn)要求：

第一，因主線出口接環(huán)形匝道的平面指標(biāo)較低，宜采用高一個設(shè)計速度檔次的變速車道長度。

第二，大部分環(huán)形匝道設(shè)計速度采用40km/h。立交細(xì)則上設(shè)計速度采用40km/h 時，圓曲線最小半徑極限值為R=50m；但路線規(guī)范規(guī)定，設(shè)計速度40km/h 時，圓曲線最小半徑極限值為R=60m。故當(dāng)采用出口環(huán)形匝道時，為保證行車的安全性，環(huán)形匝道內(nèi)側(cè)圓曲線半徑宜按R=60m 控制，如條件受限，半徑小于R=60m，則建議將匝道的設(shè)計速度降低一個檔次進(jìn)行限速設(shè)計。

5 結(jié)語

結(jié)合規(guī)范及以往設(shè)計經(jīng)驗，對匝道形式及設(shè)計速度的選用，主線圓曲線外側(cè)匝道接線方式的選擇，分、匯流鼻端位置匝道超高計算及曲率半徑的選取，B 型單喇叭出口接環(huán)形匝道設(shè)計需注意的要點(diǎn)等進(jìn)行了分析，希望為設(shè)計人員提供參考，在互通設(shè)計中規(guī)避設(shè)計不規(guī)范的問題，消除行車安全風(fēng)險。