高速公路施工圖階段的立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

吳勝軍（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507）

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高速公路施工圖階段的立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

吳勝軍（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507）

高速公路立體交叉是高速公路與周邊路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，隨著我國(guó)公路設(shè)計(jì)水平的不斷提高，立交的設(shè)計(jì)愈發(fā)注重安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性。在初步設(shè)計(jì)階段，主要論證方案的可行性。而施工圖階段，立交應(yīng)著重于細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化。針對(duì)多數(shù)設(shè)計(jì)人員在施工圖設(shè)計(jì)中忽略的問(wèn)題，本文對(duì)各設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了舉例說(shuō)明。

立體交叉；施工圖；細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

引言

高速公路立體交叉是高速公路與周邊路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分散、吸引交通流實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域交通的輻射，在我國(guó)交通事業(yè)不斷發(fā)展的今天，民眾對(duì)公路交通的需求不斷提高，交通量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。立交的設(shè)計(jì)應(yīng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的節(jié)奏，堅(jiān)持以人為本的理念，強(qiáng)調(diào)安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合。在初步設(shè)計(jì)階段，主要論證方案的可行性。而具體落實(shí)到施工圖階段，應(yīng)對(duì)立交的各個(gè)設(shè)計(jì)要素進(jìn)行綜合分析，不斷優(yōu)化方案，提高立交的服務(wù)水平。

1　項(xiàng)目背景

高（明）至恩（平）高速公路起于廣明高速公路（順接廣明高速）與江羅高速公路的交叉點(diǎn)（高村互通），終于鳳山水庫(kù)東設(shè)置鳳山互通與開(kāi)陽(yáng)高速相接，并與中山至開(kāi)平高速公路對(duì)接，是廣明高速公路在江門(mén)境內(nèi)的延伸線，遠(yuǎn)期可南延至西部沿海高速及上、下川島。項(xiàng)目全長(zhǎng)42.940km，全線設(shè)高村、稔村東、龍勝、馬岡、沙湖東、鳳山互通立交5處，設(shè)服務(wù)區(qū)1處。文章以高村互通施工圖為例，對(duì)立交設(shè)計(jì)要素進(jìn)行核查并優(yōu)化。

2　立體交叉位置的選定

高速公路立體交叉的設(shè)置應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)規(guī)劃、路網(wǎng)規(guī)劃、交通流特征、地形地貌特點(diǎn)等因素，同時(shí)考慮交叉對(duì)主線交通量的吸引和分散，立交與隧道、橋梁、服務(wù)區(qū)、停車(chē)區(qū)等構(gòu)造物及設(shè)施的關(guān)系。本項(xiàng)目高村互通是連接高恩高速 （順接廣明高速）與江羅高速的樞紐型互通，目前廣明高速與江羅高速已實(shí)現(xiàn)高明、江門(mén)、羅定三向互通（四匝道），本次實(shí)施的高村互通為既有立交基礎(chǔ)上完善恩平、江門(mén)、羅定三向互通（四匝道），立交選址明確。

3　立體交叉設(shè)置的控制要素

立體交叉應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)輛行駛要求，做到設(shè)計(jì)速度合理、視距安全、交通量適宜、服務(wù)水平與主線對(duì)應(yīng)。高村互通為預(yù)留互通，主線及立交設(shè)計(jì)的主要控制要素已在預(yù)留時(shí)考慮，并在前期的方案論證階段進(jìn)行過(guò)詳細(xì)比對(duì)，可滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4　建設(shè)條件

4.1地形地貌

本合同段路線大致沿北向南展布，總體地勢(shì)北高南低。路線所經(jīng)地區(qū)的地貌單元主要包括低緩丘陵、山間洼地、沖積平原地貌，地面海拔標(biāo)高位于5～260m之間。低緩丘陵山體植被較發(fā)育，以桉樹(shù)、松木、杉樹(shù)、灌木為主，少量為果樹(shù)種植基地；沖積平原地形較平坦開(kāi)闊，魚(yú)塘、農(nóng)田密布。從地形地貌條件進(jìn)行細(xì)分，高村互通互通1、3、4象限匝道處于山地地貌，第2象限匝道處于沖積平原地貌。立交設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地形，因地制宜，避免大面積占用平原地區(qū)珍貴的耕地資源 （改為橋梁通過(guò)）以及過(guò)高的路塹對(duì)自然坡體的剝皮式開(kāi)挖（設(shè)計(jì)緊湊、合理的平面，并根據(jù)地形條件擬合縱斷面設(shè)計(jì)）。

4.2水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地表水、地下水較豐富。受氣候、地貌、巖性及地質(zhì)構(gòu)造等因素控制，地表水相對(duì)發(fā)育。地下水補(bǔ)給源主要為大氣降水和地表水逕流、地下水滲流，地下水埋深隨地形的起伏變化較大。

根據(jù)項(xiàng)目水文地質(zhì)條件，高村互通注重路基的綜合設(shè)計(jì)，地基及路堤的處理需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行，特別是地基的處理（如換填）應(yīng)徹底，結(jié)合地下水位高程，控制換填高度處于地下水位以上至少50cm，換填材料采用透水性材料，如粗粒土、碎石、砂礫等，避免毛細(xì)水上升對(duì)路基的軟化。

5　立交設(shè)計(jì)情況

高村樞紐立交為變形苜蓿葉樞紐立交，連接廣明高速、江羅高速及高恩高速，本項(xiàng)目A、B、C、D、及E起點(diǎn)路段已由江羅高速實(shí)施，本項(xiàng)目主要實(shí)施高村互通的E匝道（從 D、E匝道分流鼻端開(kāi)始）、F、H、I匝道。

由于江羅高速實(shí)施時(shí)，本項(xiàng)目工程可行性研究相對(duì)滯后，高恩高速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)僅按26m雙向四車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)留，現(xiàn)高恩高速采用33.5m雙向六車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。高村互通在原設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，將互通對(duì)接主線寬度改造為雙向六車(chē)道，銜接主線的匝道相應(yīng)變化。

圖1　總體圖

圖2　線位圖

5.1計(jì)算行車(chē)速度、路線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及匝道標(biāo)準(zhǔn)斷面組成

本段高恩高速主線采用100km/h設(shè)計(jì)速度，除內(nèi)環(huán)H匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h外，其余匝道均采用60km/h設(shè)計(jì)速度。

匝道標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度：?jiǎn)蜗騿诬?chē)道9m，單向雙車(chē)道10.5m。

5.2平、縱面指標(biāo)

主線：平面位于左偏半徑為R-2000m范圍內(nèi)，最大縱坡2%，最小縱坡0.50%，豎曲線最小半徑為R-30000m（凹形）。

匝道：最小平曲線半徑為R-60m，最大縱坡為3.5%，最小縱坡為0.33%，凸形豎曲線最小半徑為R-2800m，凹形豎曲最小半徑為R-2000m；最大超高橫坡度為6%，最大合成坡度為6.78%。

5.3變速車(chē)道設(shè)置情況

減速車(chē)道采用直接式，長(zhǎng)度分別為：

（1）E匝道為145.997m，漸變段長(zhǎng)度為100m；

（2）H匝道為125.210m，漸變段長(zhǎng)度為90m。

加速車(chē)道采用平行式，長(zhǎng)度分別為：

（1）E匝道為220m，漸變段長(zhǎng)度為80m；

（2）H匝道為230m，漸變段長(zhǎng)度為90m。

5.4高村立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)

A、B、C、D、及E起點(diǎn)路段已由江羅高速項(xiàng)目實(shí)施，高村樞紐立交設(shè)計(jì)基于已實(shí)施的四匝道進(jìn)行。原預(yù)留方案（按雙向四車(chē)道）未考慮本項(xiàng)目主線雙向六車(chē)道寬度，設(shè)計(jì)時(shí)需維持現(xiàn)狀匝道及主線線形，同時(shí)高恩高速部分的加減速車(chē)道需雙向六車(chē)道調(diào)整。

6　立交關(guān)鍵點(diǎn)核查

（1）與規(guī)范的契合，《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD21-2014）（以下稱(chēng)細(xì)則）于2014年11月1日起正式實(shí)施，本規(guī)范對(duì)我國(guó)多年的立交設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)作出了總結(jié)，對(duì)原有規(guī)范不足或不合理的內(nèi)容進(jìn)行了修正，是我國(guó)立交設(shè)計(jì)主要參照的規(guī)范之一。

（2）結(jié)合本項(xiàng)目所實(shí)施匝道型式，直連式與半直連式具有較大的交通量及較高通行時(shí)速，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表1

（3）橫斷面核查。匝道的橫斷面寬度選擇是關(guān)系到行車(chē)安全、服務(wù)水平的重要指標(biāo)，依據(jù)最新的調(diào)研及試驗(yàn)結(jié)論，右側(cè)硬路肩由傳統(tǒng)的2.5m增加至3m，方可滿(mǎn)足應(yīng)急需要。本項(xiàng)目設(shè)置緊急停車(chē)道的匝道，均按此執(zhí)行。

（4）出口匝道的核查。即主線分流鼻處設(shè)計(jì)，主要考慮分流鼻處平曲線曲率半徑、回旋線參數(shù)、豎曲線半徑三部分。

①分流鼻處平曲線半徑、回旋線參數(shù)。由于主線車(chē)輛通過(guò)分流鼻行駛過(guò)渡到匝道曲線，其行車(chē)速度必然由經(jīng)歷由快（主線）至慢（匝道）的過(guò)程，在以往的設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)人員往往忽略速度的過(guò)渡設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的線形不符合實(shí)際行駛規(guī)律，必然埋下安全隱患。合理的線元設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮行車(chē)在速度降低的過(guò)程中，其行駛點(diǎn)曲率半徑應(yīng)控制在一定合理范圍，可誘導(dǎo)駕駛員均衡的控制車(chē)速，確保道路情況變化符合駕駛期望，避免線形突變，保證駕駛的連續(xù)性以及協(xié)調(diào)性。針對(duì)本項(xiàng)目主線設(shè)計(jì)時(shí)速（100km/h），分流鼻端匝道平曲線最小曲率半徑的一般值控制為≥300m、回旋線最小參數(shù)（A值）一般值控制為≥80。

②分流鼻豎曲線半徑。與分流鼻平曲線半徑及回旋線參數(shù)設(shè)計(jì)類(lèi)似，豎曲線的設(shè)計(jì)在行車(chē)過(guò)渡階段不能僅按照匝道半徑指標(biāo)控制 （匝道半徑指標(biāo)主要針對(duì)車(chē)輛完全進(jìn)入匝道界面，且符合匝道設(shè)計(jì)時(shí)速的車(chē)輛行駛條件），而應(yīng)與平面過(guò)渡相對(duì)應(yīng)，提高線元指標(biāo)，以適應(yīng)行車(chē)速度變化狀況。針對(duì)本項(xiàng)目主線設(shè)計(jì)時(shí)速（100km/h），分流鼻端匝道豎曲線最小曲率半徑的一般值控制為≥2800m（凸形）、1800m（凹形）。

（5）入口匝道的核查。即主線合流鼻的設(shè)計(jì)，主要考慮合流鼻處豎曲線半徑、通視三角區(qū)兩部分。合流鼻的行車(chē)速度由慢至快，其設(shè)計(jì)側(cè)重于合流車(chē)輛（主線及匝道）相互的安全性，因此，必須保證主線與匝道相互通視要求，控制范圍按：在合流鼻端前，主線距合流鼻100m，匝道距合流鼻60m。其豎曲線半徑控制同出口匝道。

（6）超高的核查。以往的設(shè)計(jì)往往忽略超高的核查，如前所述，在分、合流鼻線形中，速度不斷變化，其行駛點(diǎn)曲率半徑相應(yīng)改變，而超高的設(shè)計(jì)與行駛點(diǎn)半徑、行駛速度、橫向力系數(shù)均息息相關(guān)，其關(guān)系如下所示（對(duì)于40km/h、60km/h匝道，最大橫向力系數(shù)Vmax應(yīng)分別控制在0.16、0.15以?xún)?nèi)，可保證車(chē)輛基本平穩(wěn)，對(duì)曲線的感受不至于強(qiáng)烈），因此，超高與平縱橫的設(shè)計(jì)必須綜合考慮。

式中：V——計(jì)算速度（km/h）；

u——橫向力系數(shù)；

R——平曲線半徑（m）；

ih——超高坡度（%）。

（7）連接部設(shè)計(jì)的核查。原有公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD20-2006中，對(duì)于主線時(shí)速120km/h的變速車(chē)道長(zhǎng)度及有關(guān)參數(shù)表中，單車(chē)道出入口的“主線硬路肩或其加寬后的寬度C1”均取值為3.5m，而細(xì)則中對(duì)于合流鼻段的要求為“不應(yīng)設(shè)偏置”。對(duì)于本項(xiàng)目而言，主線硬路肩為3.0m，合流鼻端維持主線硬路肩3m寬度。本次規(guī)范規(guī)定的變化，對(duì)匝道平面無(wú)影響，但改變了匝道縱斷面設(shè)計(jì)終點(diǎn)樁號(hào)及相應(yīng)標(biāo)高。對(duì)于主線來(lái)說(shuō)，加速車(chē)道終點(diǎn)與大鼻端位置相應(yīng)拉長(zhǎng)，總的來(lái)說(shuō)，車(chē)輛行駛的安全性有所提高。

7　結(jié)語(yǔ)

（1）施工圖作為施工依據(jù)，應(yīng)更加注重設(shè)計(jì)的安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性。

（2）立交設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜，避免大面積占用平原地區(qū)珍貴的耕地資源以及對(duì)自然坡體的剝皮式開(kāi)挖。

（3）設(shè)置緊急停車(chē)道的匝道應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)急的實(shí)際需要，硬路肩需加寬至3m。

（4）鼻端位置出入口線元設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮行車(chē)速度過(guò)渡過(guò)程，便于駕駛?cè)司獾目刂栖?chē)速，提高設(shè)計(jì)安全性能。

（5）超高的設(shè)計(jì)應(yīng)與線元設(shè)計(jì)向適應(yīng)，以提高行車(chē)的平穩(wěn)性及舒適性。

（6）合流鼻不設(shè)偏置，使加速車(chē)道終點(diǎn)與大鼻端位置相應(yīng)拉長(zhǎng)，提高了對(duì)車(chē)輛行駛安全性。

［1］楊盛福.高速公路立交工程［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［2］中華人民共和國(guó)行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn).《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/ TD21-2014）［S］.北京：人民交通出版社，2014.

［3］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD20-2006）［S］.北京：人民交通出版社，2013.

吳勝軍（1983-），男，湖南湘西人，路橋工程師，碩士研究生，主要從事道路工程工作。

U412.36+6

A

2095-2066（2016）17-0174-02

2016-4-5