淺析互通立交匝道縱面設計

虞 華

（深圳市綜合交通設計研究院，廣東深圳518003）

0 前言

互通立交匝道的設計綜合性非常高，尤其是平面與縱面間相互影響，匝道與匝道間的制約關系，更讓初學互通設計的設計人員難以掌握，從而費時費力?；ネǖ钠矫媾c縱面間、匝道之間、匝道與主線間都是相輔相成的，決不是獨立存在的。與一般主線縱斷面線形相比，由于互通立交匝道具有相互跨越的特點，匝道縱斷面線形往往受到主線出入口縱坡及相鄰上、下匝道高程的限制，因此如何統籌考慮受限因素，使匝道縱坡線形滿足規范要求，是匝道縱面設計的根本任務。本文根據互通立交縱斷面設計中遇到的問題,對縱斷面設計、縱斷面拉坡順序、超高設計提出幾點看法和體會,供同行探討參考。

1 總體原則

（1）匝道縱斷面線形應盡可能連續、順適、均衡，并避免生硬而急劇變化的線形。

（2）盡可能采用較大的豎曲線半徑，特別是在匝道端部。

（3）駛入主線附近的匝道縱斷面線形，必須有一段同主線的縱斷面線形一致的路段，充分保證主線通視條件，便于匯入車輛的駕駛員識別。

（4）匝道應盡量采用較緩的縱坡以保證行駛的舒適與安全，尤其是加速上坡匝道和減速下坡匝道，更應采用較緩的縱坡。

（5）匝道的縱面線形設計應與平面線形設計相吻合，構成良好的空間線形。

（6）收費站附近的縱坡應盡量小，豎曲線半徑盡量大，同時做成圓滑曲線。

（7）出口匝道宜為上坡匝道，以利于車輛減速。

2 準備工作

（1）最大縱坡。匝道上的坡度應盡可能平坦，但可以大于直通道路上的坡度。美國設計匝道最大縱坡在6%以內，冰雪地區不大于5%。日本設計匝道最大縱坡在4%～7%，冰雪地區不大于6%。我國公路匝道的最大縱坡在4%～5%，城市道路的最大縱坡在4%～7%，如若屬于機非混行，其最大縱坡不得超3%。另外，從排水角度考慮，匝道最小縱坡不小于0.5%，困難地段不得小于0.3%?？v坡設計應盡量平緩，最好一次起伏，避免多次變坡。出口處豎曲線半徑盡可能大，入口處附近的縱斷面線形必須有同主線一致的平行區段，以看清主線行駛車輛，安全駛入。

（2）根據主線的縱面、超高等確定匝道有效變坡段的起、終點段的縱坡。在進行匝道縱面設計前必須先完成主線立交范圍內的縱面、超高橫坡設計，因為匝道縱坡的主要起算點必須要從主線推算。圖1為立交匝道縱斷面圖。

圖1 立交匝道縱斷面圖

（3）準確確定分、合流點的位置，計算對應主線、匝道的樁號。在縱面設計開始前，必須正確計算各分、合流點對應匝道、主線的樁號并加以記錄備查。分、合流點樁號計算正確與否將直接影響到縱面設計最終結果的正確性。圖2為喇叭型立交平面圖。

（4）匝道的縱坡協調。位于同一連接部匝道的縱坡設計,應考慮交通量的大小有所側重,交通量小的匝道縱坡應照顧交通量大的匝道縱坡,即交通量大的匝道縱坡指標應高一些,作為控制坡度確定其余匝道縱坡。

圖2 喇叭型立交平面圖

3 縱面設計試坡

互通立交平面線位初定后首先要進行試坡，即先確定各條匝道的分流、合流點，然后以此點對應各條匝道的樁號作為該匝道的起、終點進行縱面拉坡。切記，此時的有效變坡長度（匝道長度）并非原平面匝道設計長度。同時，在匝道試坡過程中應當充分考慮匝道的最大縱坡值，適當給予保守修正（一般修正±1%）。各條匝道均試坡完畢，且均能滿足縱面有關規范要求后，才能進行縱面正式設計。一旦不能滿足縱面有關規范要求，或個別匝道縱面指標不盡如人意，建議應當調整匝道線位。

4 豎曲線和縱斷面線形設計

（1）通常匝道縱斷呈S形，上端有一個凸形豎曲線，下端有一凹形豎曲線。中間是一段切線坡道。當匝道要上跨或下穿其他道路時，中間坡度變化，還會有更多的豎曲線。豎曲線按圓形或二次拋物線布設。

（2）豎曲線應滿足行車緩沖舒適和視距需要。豎曲線曲率半徑是考慮的主要因素。如相鄰兩個縱坡代數差小，所設豎曲線過短，對行車不利，一般要求汽車在豎曲線上行駛的時間不應小于3 s。

（3）在設計縱坡和豎曲線時，應注意整個縱斷線形盡量平順，短距離內避免過多的零碎起伏，否則看起來極不美觀，而且駕駛員連續換擋，操作麻煩?？v面設計應避免陡上坡和下坡相連之類的急劇變化。當同向豎曲線間有短直線時，應加大半徑，使連成一個豎曲線或復曲線。

5 連接部縱坡設計

5.1 加、減車道與主線縱坡接坡設計

匝道與主線連接部縱斷面線形應盡可能連續。減速車道出口、加速車道入口處豎曲線應采用較大的半徑，取得較高的線形指標，以保證有足夠的停車視距，并能看到前方道路的路況。

連接部硬路肩分岔前匝道的縱斷面高程應服從由主線縱斷推算的高程，高程推算根據匝道相對于主線的偏距和主線橫坡確定。圖3中減速車道的接坡點為A點（一般為鼻端），A點至N點的設計高程是由主線的設計高程和主線在該段的橫坡決定的。匝道接減速車道的縱坡只能接至A點（或往后）。匝道所接縱坡可由減速車道上A點較近的幾個點（B點、C點、D點等）計算出平均坡度。一般AB、AC、AD等的長度不宜大于50 m，且不宜小于10 m。

圖3 減速車道接坡

在連接部的縱面設計中,計算確定出匝道的設計高程和銜接坡度后,設計中還應注意以下幾個問題。

（1）匝道與豎曲線上的主線縱面銜接后,若匝道豎曲線與主線豎曲線為同向曲線,除非匝道的豎曲線與主線豎曲線相距較遠,否則應將兩個豎曲線相接,構成縱面上的復曲線,避免留一段短直線,形成縱面上的斷背曲線。

（2）匝道豎曲線若與主線豎曲線為反向曲線,則匝道的豎曲線可與主線豎曲線相接構成縱面上的S形曲線,但是也不必苛求一定得相接,留有一段直線也是可以的,可根據匝道縱坡的具體設計靈活掌握。

（3）匝道豎曲線的設置應注意同平曲線的配合,尤其在主線一側的出、入口處,因匝道通常位于平曲線上,匝道豎曲線半徑及長度除應滿足相應的規定外,還應注意平、縱組合,盡可能做到平曲線包含豎曲線,以獲得線形連續、行駛安全、視覺協調、速度過渡從容的效果。

5.2 匝道與被交路的接坡設計

當匝道與被交道路以加減速車道的形式相接時，方法同上；當匝道與被交路以平交直接相接時，匝道在接坡處的縱坡應滿足被交路的路拱橫坡的要求，如圖4所示。

圖4 匝道與被交路接坡圖

5.3 匝道分岔處的縱坡設計

當兩條匝道的設計線位不連接時，在匝道分岔處設計線位產生橫向偏移，此時，匝道的設計起點的高程（見圖5中A點、B點）應根據分岔處（圖5中N點）的橫坡和設計高程來計算，縱坡則需要再過分岔點（D點或C點）后一直保持同分岔前一樣的縱坡至少一個豎曲線切線的長度。

圖5 匝道分岔處的位置圖

6 匝道縱面與平面線形協調

匝道在立交整體線形布置中，其縱斷面也受許多因素控制，諸如主線、交叉線與匝道連接（包括交織交叉）；匝道與主線、交叉線相互跨越（如定向式立交）；匝道跨越非機動車道及人行道；有時匝道與匝道相互跨越。這些連接、交織、跨越點，各自設置不同結構物或路基都有一定要求，其設計標高都控制著匝道縱坡設計。設計中要相互協調配合，合理安排平面位置，合理抬高或壓低縱斷面高程適應結構物設置，但不能過于惡化縱斷面線形。必要時可適當修改平面線形，使平、縱、橫三面和各結構物總體配合協調，求得合理的整體布置。

（1）較陡的縱坡變化的路段不宜設置小半徑平曲線，因為合成坡度可能過大，不利于行車。

（2）小半徑平曲線和小半徑豎曲線不宜相互重疊，以免道路外觀扭曲。如果重疊不可避免，平曲線和豎曲線的半徑大小應相互配合均衡。一般平曲線小于1000 m時，豎曲線半徑宜為平曲線半徑的10～20倍。

（3）當凸形豎曲線和平曲線重疊時，應將豎曲線全部設置在平曲線之內。因為上坡車輛一般要到凸形豎曲線頂點才有較遠的視距，如果還未到頂點，或者到頂點后不遠就要轉彎，尤其是轉小彎，或反向彎，會來不及轉方向盤，造成事故。

（4）凹形豎曲線底部也不宜設置平曲線起點或反向曲線的轉點，下坡汽車會因高速轉彎而發生事故，上坡汽車駕駛員會將坡度估計過大而進行不必要的換擋。另外，夜間行車燈光照射距離短，不安全。

7 結語

互通式立體交叉的設計是一項復雜和綜合的設計工作，其中以確定平面、擬定縱面、調整連接部高程數據等尤為關鍵，三者均為相輔相成，絕非孤立而成。由于篇幅有限，文中根據具體實踐經驗僅對“匝道縱面設計”進行簡要闡述，設計時要反復推敲，耐心修改，尤其重要的是相關專業間的密切配合與相互適應。

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