摘要 城市道路互通立交是現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，為推動(dòng)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)化協(xié)同化發(fā)展，還應(yīng)以工匠精神貫徹到城市道路互通立交匝道設(shè)計(jì)中。文章先對(duì)實(shí)際工作中匝道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)如平縱面線形、超高與加寬、連接部等多方面進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。再以船山東路內(nèi)環(huán)東路立交工程節(jié)點(diǎn)作為案例，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)匝道設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析及闡述，為匝道精細(xì)化設(shè)計(jì)提供參考建議，確保設(shè)計(jì)能夠滿足實(shí)際需求，提高交通流暢度和安全性。

關(guān)鍵詞 互通立交匝道設(shè)計(jì)；平縱面線形；超高加寬；連接部

中圖分類號(hào) U412.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）12-0019-03

0 引言

匝道是互通立交中的基本單元及核心部分，承擔(dān)著車輛交通轉(zhuǎn)換任務(wù)。影響匝道設(shè)計(jì)的因素眾多，各項(xiàng)指標(biāo)組合對(duì)安全行車有不同程度的影響。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合規(guī)范及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，采用更合理的指標(biāo)，對(duì)立交匝道進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)。

1 匝道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述

1.1 匝道平縱面線形設(shè)計(jì)要點(diǎn)

匝道因?yàn)橛玫厥芟蓿€形指標(biāo)一般不高，短距離內(nèi)直線、圓曲線、緩和曲線等元素切換頻繁；縱斷上需在較短距離消化立交兩層或多層的高差，導(dǎo)致縱坡一般都偏大。起終點(diǎn)接主線，與主線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不一致，又決定了車速在不斷變換中。故保證行車安全性及舒適性是匝道設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，采用合適的平縱指標(biāo)及平縱組合是關(guān)鍵因素。

（1）平面：匝道一般長(zhǎng)度較短，為了減少用地，往往用圓曲線及緩和曲線較多，直線段較少。在平面設(shè)計(jì)中需要注意的是，除了滿足規(guī)范最小平曲線半徑及緩和曲線最小長(zhǎng)度要求外，各曲線單元的長(zhǎng)度需滿足3 s行程的要求，且緩和曲線的長(zhǎng)度需滿足超高加寬漸變的要求。

（2）縱斷面：縱斷面設(shè)計(jì)需考慮與平曲線相協(xié)調(diào)。匝道車速和主線連接區(qū)域車速較大時(shí)，豎曲線半徑可取較大值，以保證行車視距。匝道最大縱坡應(yīng)適當(dāng)預(yù)留漸變空間，最小縱坡應(yīng)符合縱向排水需求。根據(jù)立交匝道設(shè)計(jì)速度，最短直坡長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮車輛行駛情況，至少大于3 s行程，如直線過短，可適當(dāng)加大豎曲線半徑，連接豎曲線。

（3）視距：視距是匝道安全性的重要指標(biāo)。特別值得注意的是規(guī)范中的平曲線半徑極限值符合該高速公路互通式立交出口范圍識(shí)別視距的要求，但最小凸形豎曲線半徑極限值并不能滿足識(shí)別視距的要求[1]。在豎曲線半徑小于一般豎曲線半徑的情況，應(yīng)根據(jù)最不利情況，根據(jù)事先高度及橫向凈寬，驗(yàn)證識(shí)別視距后，計(jì)算得出合理凸形豎曲線半徑。

（4）線性指標(biāo)檢驗(yàn)：交通體系由駕駛者、車、道路、周邊環(huán)境等組成，其中道路線性指標(biāo)對(duì)車輛運(yùn)行速度起決定性作用。線性指標(biāo)檢驗(yàn)有運(yùn)行速度、三維透視圖及三維動(dòng)態(tài)模擬三種檢驗(yàn)方法。在匝道的運(yùn)行路線中，車輛從主線漸變段到匝道分流鼻處于減速狀態(tài)，匝道合流鼻到主線加速段處于加速狀態(tài)。相鄰路段的運(yùn)行車速差過大是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的主要原因。故一般采用較多的是計(jì)算運(yùn)行速度的方案，主要指標(biāo)為運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性和連續(xù)性，即設(shè)計(jì)速度差值ΔV和車輛運(yùn)行速度變化率C。

1.2 匝道超高與加寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)

匝道圓曲線半徑小于規(guī)范中不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，圓曲線路段應(yīng)按規(guī)范設(shè)置超高，并設(shè)置超高過渡段。當(dāng)匝道圓曲線路段的路面寬度不能滿足通行條件的要求時(shí)，應(yīng)在圓曲線路段進(jìn)行加寬，并設(shè)置加寬過渡段，以實(shí)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)的連續(xù)性和行駛的安全舒適性。

（1）超高：超高主要是為了適應(yīng)小半徑情況下的離心力，需考慮最惡劣條件下車輛不發(fā)生傾覆。匝道超高值i的可以根據(jù)設(shè)計(jì)速度v（km/h）、圓曲線半徑R（m）

和橫向力系數(shù)f按下式求得：i=" " " " " -f。立交匝道的舒適

的橫向力系數(shù)f取值范圍：公路標(biāo)準(zhǔn)為0.12～0.17，對(duì)應(yīng)80 km/h～30 km/h；市政標(biāo)準(zhǔn)為0.14～0.16，對(duì)應(yīng)80 km/h～30 km/h，環(huán)形可采用0.18。

（2）加寬：匝道圓曲線≤250 m時(shí)，需進(jìn)行加寬設(shè)計(jì)，加寬值根據(jù)匝道類型、路面標(biāo)準(zhǔn)寬度、通行條件所需寬度和圓曲線半徑等確定。加寬有線性加寬、三次拋物線加寬、四次拋物線加寬三種方式。加寬一般設(shè)置在圓曲線內(nèi)側(cè)，當(dāng)有困難時(shí)可以雙側(cè)同時(shí)加寬。

（3）緩和曲線：緩和曲線通過曲率變化來保證平面線形及車輛行駛軌跡的順暢，曲率變化也可以適應(yīng)離心加速度的變化，減少車輛產(chǎn)生側(cè)向沖擊，即發(fā)揮超高和加寬的過渡功能。超高的主要控制因素為超高漸變率，一般在1/300～1/330左右，環(huán)形匝道和有反向超高匝道等受限困難的情況下，也不應(yīng)大于1/200。加寬過渡段的漸變率不大于1/25，且不能小于10 m。緩和曲線的長(zhǎng)度，需同時(shí)滿足超高漸變段的長(zhǎng)度及加寬漸變段的長(zhǎng)度要求。

1.3 匝道連接部設(shè)計(jì)要點(diǎn)

互通式立體交叉的連接部應(yīng)滿足交通分、合流和交織運(yùn)行的需要，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的一致性、車道連續(xù)和車道平衡等要求。連接部設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮連接道路性質(zhì)，交通流線連接方式，車道分布及分、合流交通量等。

（1）車道平衡：車道平衡是為了滿足駕駛?cè)说钠谕惯B接部的分合流運(yùn)行順暢，通行能力與交通流相匹配。分合流的平衡關(guān)系簡(jiǎn)單來說就是分合流前后車道數(shù)增減不超過1條，保持車道數(shù)的連續(xù)。即分流前車道數(shù)=分流車道數(shù)總和-1；合流后車道數(shù)=合流前車道數(shù)總和-1。

（2）變速車道：變速車道分為加速和減速車道。變速車道為單車道時(shí)，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式；變速車道為雙車道時(shí)，減速車道和加速車道均應(yīng)采用直接式[2]。減速車道長(zhǎng)度與匝道平均車輛速度、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)減速后的速度、發(fā)動(dòng)機(jī)減速度有關(guān)；加速車道的長(zhǎng)度則與匝道車輛的匯入速度、匝道平均車輛速度、車輛加速度有關(guān)[3]。互通立交匝道的減速車道長(zhǎng)度和加速車道長(zhǎng)度根據(jù)規(guī)范查表選取，當(dāng)變速車道位于縱坡大于2%的路段，當(dāng)減速車道縱坡小于2%但緊接主線縱坡大于4%的下坡路段時(shí)，當(dāng)雙車道匝道采用單車道加速車道時(shí)還應(yīng)進(jìn)行修正，增加變速車道長(zhǎng)度。需要注意的是如果交通流中，大型車占比較大，考慮大型車加速車道長(zhǎng)度受坡度的影響較大，也需增加變速車道的長(zhǎng)度。在坡度-2%≤i≤2%時(shí)，大型車在匝道設(shè)計(jì)速度=40～50 km/h時(shí)需要的加速車道長(zhǎng)度是規(guī)范取值中規(guī)定的長(zhǎng)度的1.2～1.8倍[4]。

（3）漸變段：指變速車道，以及匝道分、合流處的漸變段。控制變速車道幾何設(shè)計(jì)的控制點(diǎn)之一為一個(gè)車道寬度的位置點(diǎn)，即從變速車道在漸變過程中達(dá)到一個(gè)車道寬度的位置，也是分流點(diǎn)或合流點(diǎn)的幾何特征點(diǎn)。漸變段的長(zhǎng)度從主線標(biāo)準(zhǔn)段開始計(jì)算到一個(gè)車道標(biāo)準(zhǔn)寬度位置結(jié)束。設(shè)計(jì)規(guī)范中互通立交漸變段唯一指標(biāo)是漸變率，漸變段可設(shè)計(jì)為直線過渡線形，確保漸變折點(diǎn)清晰。分流點(diǎn)偏寬路段。若主線硬路肩小于3 m，還應(yīng)考慮誤行車輛通返回空間，漸變段可設(shè)計(jì)為“二次拋物線過渡段”。

（4）縱斷接坡：計(jì)算匝道起、終點(diǎn)縱坡時(shí)，常用的有3種方法。方法一是用分流、合流點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主線樁號(hào)切線縱坡；方法二是在距分流、合流點(diǎn)間距L=10 m處測(cè)量設(shè)計(jì)高差，計(jì)算匝道縱坡值；方法三是在距分流、合流點(diǎn)間距L=5 m處測(cè)量設(shè)計(jì)高差，計(jì)算匝道縱坡值。經(jīng)比對(duì)分析經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，分流點(diǎn)的切線坡不適合施工圖設(shè)計(jì)，但可用于初步設(shè)計(jì)。在施工圖階段，推薦采用方法二和方法三。對(duì)于縱斷接坡在直線坡路段，采用方法三，L取8～10 m，多次計(jì)算取平均值，能較好接順主線縱坡；對(duì)于縱坡接坡在豎曲線坡路段，采用方案二，L取5～8 m，多次計(jì)算取平均值，或L取8 m一次計(jì)算，能較好接順主線縱坡。對(duì)于主線位于超高路段，特別是接坡位于反超高段的情況下，需擬定路脊線位置并確定好橫坡后進(jìn)行接坡計(jì)算，推薦取L取5～7 m，多次取平均值，能較好接順主線縱坡[5]。

（5）鼻端平縱組合：在匝道出入口分流鼻位置處，建議采用長(zhǎng)緩和曲線+小半徑圓曲線線形組合，比短緩和曲線+大半徑圓曲線線形組合的安全性要高。鼻端縱坡不宜太大，縱坡加大，車輛側(cè)向加速度明顯增加，車輛的側(cè)向加速度會(huì)大于0.5 g，此時(shí)車輛有側(cè)滑的危險(xiǎn)性。

（6）端部設(shè)計(jì)：端部的設(shè)計(jì)方法有輔助線法、整體綜合法、等高線法等[6]。其中，輔助線法因建成后會(huì)出現(xiàn)在主線和匝道分界位置出現(xiàn)路脊線，影響行車舒適性。故采用整體綜合法進(jìn)行端部設(shè)計(jì)較為合理。在主線橫斷面路面寬度超過4車道對(duì)路面排水要求較高，或者有超高的時(shí)候，采用等高線法較為合理。

2 工程實(shí)例

2.1 立交概況

立交總體設(shè)計(jì)方案為兩條定向左轉(zhuǎn)匝道和兩條苜蓿葉環(huán)形匝道構(gòu)成的組合形完全互通式立交。內(nèi)環(huán)東路主線按左、右兩幅路分開布設(shè)，左幅路向西突起，分幅路之間用于布設(shè)匝道。船山東路及內(nèi)環(huán)東路為城市主干路，設(shè)計(jì)速度采用60 km/h。立交范圍內(nèi)，內(nèi)環(huán)東路為第一層，船山東路布設(shè)在第二層，立交總高度為二層。共設(shè)置8條匝道：四條右轉(zhuǎn)匝道（NW、WS、SE、EN）按常規(guī)布置在立交外側(cè)。總體及匝道布置如圖1、圖2所示。

2.2 匝道平縱線形

該項(xiàng)目四條右轉(zhuǎn)匝道（NW、WS、SE、EN）采用40 km/h，兩條左轉(zhuǎn)定向匝道（SW、NE）采用35 km/h，兩條苜蓿葉環(huán)形匝道（ES、WN）采用30 km/h。全部為單向單車道匝道。最小平曲線半徑40 m，位于ES匝道。最大縱坡為4.5%，位于EN匝道。在平縱設(shè)計(jì)中，未出現(xiàn)大縱坡接小半徑曲線或長(zhǎng)縱坡接彎坡的路段。

完成平縱設(shè)計(jì)后，運(yùn)用EI軟件對(duì)各條匝道及主線進(jìn)行運(yùn)行速度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)速度差值ΔV和車輛運(yùn)行速度變化率C均滿足要求。

2.3 匝道超高與加寬

該次設(shè)計(jì)匝道以道路中心線為超高旋轉(zhuǎn)軸，最大超高為4%，驗(yàn)算f取值范圍為0.09～0.14，均滿足行車舒適性要求。加寬根據(jù)圓曲線的大小按規(guī)范在圓曲線范圍等值加寬0～2.5 m，緩和曲線全長(zhǎng)線性漸變加寬。在S形曲線位置，例如WN匝道從左轉(zhuǎn)R=140 m圓曲線通過LS=50 m、LS=80 m兩條緩和曲線至右轉(zhuǎn)R=50 m曲線，該段為橋梁段，為了減少橋梁斷面的頻繁變化，將LS=50 m、LS=80 m內(nèi)兩次線性加寬（7.6 m—7 m—8 m）簡(jiǎn)化為130 m范圍內(nèi)路面寬度采用一次線性加寬（7.6 m—8 m），簡(jiǎn)化了橋梁的設(shè)計(jì)及施工。

2.4 匝道連接部

該項(xiàng)目8條匝道均為單向單車道匝道，在連接部分流前為3條車道，分流后為3+1，滿足車道平衡要求。變速車道根據(jù)公路及城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，減速車道宜采用直接式，加速車道宜采用平行式。分合流方式：四個(gè)左轉(zhuǎn)匝道中，內(nèi)環(huán)東路北口至船山東路東口及內(nèi)環(huán)東路南口至船山東路西口的左轉(zhuǎn)采用左出右進(jìn)的方式從內(nèi)環(huán)東路的主線左側(cè)接出，布置為標(biāo)準(zhǔn)較高的定向匝道（SW、NE）。船山東路西口至內(nèi)環(huán)東路北口及船山東路東口至內(nèi)環(huán)東路南口的兩條左轉(zhuǎn)匝道（ES、WN）利用內(nèi)環(huán)東路左、右幅路與船山東路之間形成的三角區(qū)域布置成苜蓿葉環(huán)形匝道，采用右出左進(jìn)的形式從內(nèi)環(huán)東路主線左側(cè)接入?？v斷接坡根據(jù)所接縱坡為直線還是曲線坡，采用L=5 m～10 m，計(jì)算設(shè)計(jì)高差，計(jì)算匝道縱坡值。端部設(shè)計(jì)采用了整體綜合法。

2.5 匝道其他設(shè)計(jì)

EN匝道，從耒水大橋西航道橋主跨結(jié)束后減速分流出主線，然后下穿京廣鐵路，豎向標(biāo)高受控于耒水大橋西航道橋、下穿鐵路標(biāo)高兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。故縱坡采用了較大的縱坡4.5%。為了減少大縱坡可能造成的車速過快、側(cè)滑等交通安全問題。該次設(shè)計(jì)采用了在進(jìn)入匝道后設(shè)置了260 m熱熔型紅色警示防滑路面（抗滑性BPN值≥70）。結(jié)合相應(yīng)的警告標(biāo)志及橫向減速標(biāo)線，大大增加行車安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，匝道設(shè)計(jì)不僅關(guān)乎交通安全與通行效率，也是整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)能否高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)果表明，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范雖然對(duì)互通式立交線形指標(biāo)作出了詳細(xì)規(guī)定，但影響匝道設(shè)計(jì)的因素眾多，各項(xiàng)指標(biāo)組合對(duì)安全行車有不同程度的影響，實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合規(guī)范及實(shí)際情況，采用更合理的指標(biāo)。合理選擇匝道的各項(xiàng)參數(shù)、解決關(guān)鍵的技術(shù)問題，確保匝道運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，對(duì)于提升城市交通服務(wù)水平、保障公眾出行安全以及推進(jìn)城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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收稿日期：2024-04-17

作者簡(jiǎn)介：范英（1983—），女，本科，高級(jí)工程師，目前從事路橋設(shè)計(jì)研究工作。