互通立交匝道技術(shù)性問題探討范文

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《城市道橋與防洪雜志》2014年第六期

1較窄硬路肩道路立交的匝道端部處理

對(duì)于無硬路肩的城市道路立交及較窄硬路肩的公路立交，當(dāng)變速車道采用直接式時(shí)，主線與駛出匝道的出口分流處主線車行道邊緣應(yīng)偏置加寬，寬度宜為2.5~3.5m[2]。筆者以單車道直接變速車道（見圖6）為例進(jìn)行了驗(yàn)證。主線車行道邊緣不偏置加寬時(shí)，如圖6（a）所示，漸變段長度將很長。過長的漸變段不僅增加工程造價(jià)，也不利于車輛進(jìn)出匝道的交通組織，易造成漸變段范圍的交通混亂。主線車行道邊緣偏置加寬時(shí)，如圖6（b）所示，不僅縮短了漸變段長度，減少了車輛進(jìn)出匝道的交通延誤，也給主線誤行交通提供了返回的空間。因此對(duì)于無硬路肩的城市道路立交及較窄硬路肩的公路立交直接式變速車道，應(yīng)對(duì)端部主線車行道邊緣進(jìn)行偏置加寬[3]；對(duì)于無硬路肩的城市道路立交，當(dāng)端部位于高架結(jié)構(gòu)段時(shí)可不設(shè)置偏置加寬，但應(yīng)先按偏置加寬進(jìn)行設(shè)計(jì)確定漸變段及變速車道位置，然后在端部位置通過加大端部圓弧來實(shí)現(xiàn)端部主線車行道邊緣的不偏置加寬。

2匝道線形指標(biāo)的檢驗(yàn)

按規(guī)范規(guī)定確定好匝道的平、縱、橫線形指標(biāo)后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)。目前比較流行的檢驗(yàn)方法有運(yùn)行速度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)、三維透視圖檢驗(yàn)及三維動(dòng)態(tài)模擬檢驗(yàn)。2.1運(yùn)行速度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)大量的交通事故是由相鄰路段的運(yùn)行車速差導(dǎo)致，當(dāng)相鄰路段運(yùn)行車速差超過某一限值時(shí)，路段將存在安全隱患，而運(yùn)行速度理論的核心就是通過改善相鄰路段指標(biāo)組合，降低容許車速差，從而消除安全隱患。匝道作為一個(gè)線形單元變化頻率較高、線形指標(biāo)相對(duì)較低的組合體，進(jìn)行運(yùn)行速度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)十分必要。交通部頒發(fā)的《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》對(duì)運(yùn)行速度的計(jì)算方法進(jìn)行了描述。對(duì)于立交匝道，運(yùn)行速度計(jì)算的第一步即劃分路段，因緩和曲線在路段單元中起過渡緩和的作用，可將緩和曲線視為圓曲線的組成部分而統(tǒng)歸為同一路段考慮，因此匝道可視為不同半徑圓曲線的首尾相連。縱坡小于3%的直線和半徑大于1000m的曲線自成一段；其余小半徑曲線段、縱坡大于3%、坡長大于300m的路段以及彎坡組合段作為獨(dú)立單元分別進(jìn)行運(yùn)行速度測(cè)算。計(jì)算出各路段的運(yùn)行速度后即可根據(jù)相鄰路段運(yùn)行車速差進(jìn)行運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)，并對(duì)不良路段調(diào)整匝道線形指標(biāo)[4]。

2.2三維透視圖檢驗(yàn)設(shè)計(jì)人員在利用道路設(shè)計(jì)軟件完成道路平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)后，可以利用道路設(shè)計(jì)軟件快速建立公路、橋梁隧道等的三維模型，并可以從任意角度觀察、顯示設(shè)計(jì)成果的三維透視圖，從而直觀地檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。

2.3三維動(dòng)態(tài)模擬檢驗(yàn)設(shè)計(jì)人員在利用道路設(shè)計(jì)軟件完成道路平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)后，可以基于DTM和平、縱、橫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成地面、道路、橋梁、隧道等的三維真實(shí)模型，采用OpenGL賽車游戲開發(fā)技術(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行任意位置、視點(diǎn)、高度、速度的三維全景行車模擬，從而直觀地檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。運(yùn)行速度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但需要進(jìn)行較為繁瑣的計(jì)算；三維透視圖檢驗(yàn)與道路設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行無縫對(duì)接，生成的三維透視圖對(duì)匝道線形指標(biāo)的檢驗(yàn)更為直觀，目前國內(nèi)主要的道路設(shè)計(jì)軟件都可以實(shí)現(xiàn)；三維動(dòng)態(tài)模擬檢驗(yàn)?zāi)軐?shí)現(xiàn)真實(shí)行車的動(dòng)態(tài)模擬，但目前僅有少數(shù)道路設(shè)計(jì)軟件可實(shí)現(xiàn)此功能。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際情況靈活采用上述方法對(duì)匝道線形指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

3端部豎向設(shè)計(jì)

在互通式立交設(shè)計(jì)中，主線與匝道連接部即端部的設(shè)計(jì)是整個(gè)立交設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。進(jìn)行端部設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮平、縱、橫的配合，加寬、超高、橫坡、緩和，主線與匝道的協(xié)調(diào)以及該區(qū)域的排水、行車條件等要素。有關(guān)互通立交端部的設(shè)計(jì)方法有輔助線法、整體綜合法、等高線法等[5]。

3.1輔助線法從鼻端控制點(diǎn)（B1）到端部設(shè)計(jì)終斷面上與主線邊緣線相交點(diǎn)（B2）作一條圓滑的連線，這條連線即所謂的“輔助線”，如圖7所示。由于此時(shí)平、縱設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，因此主線上一點(diǎn)如P1的坐標(biāo)、高程即可推算出來，由P1點(diǎn)的法向與輔助線相交于P2，再由P2作匝道垂線，與匝道相交于P3，由于此時(shí)匝道的縱坡已定，所以可根據(jù)P3的坐標(biāo)求出該點(diǎn)的高程值。這種設(shè)計(jì)方法思路清晰，計(jì)算簡(jiǎn)便，并且設(shè)計(jì)出來的端部完全符合原設(shè)計(jì)的縱向線形。缺點(diǎn)是由于采用了人為增加的輔助線，因此會(huì)在建成后出現(xiàn)一道所謂的“設(shè)計(jì)路脊線”，當(dāng)主線與匝道端部處橫坡有較大差異時(shí)，會(huì)對(duì)行車產(chǎn)生不利的影響。

3.2整體綜合法將端部及與其相接的路面組成一個(gè)整體進(jìn)行一塊板式的設(shè)計(jì)（見圖8），因整個(gè)設(shè)計(jì)段處于一個(gè)平面，故用這種方法設(shè)計(jì)的端部行車平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是由于采用的“一塊板”設(shè)計(jì)僅針對(duì)端部這一小部分，因此設(shè)計(jì)結(jié)果可能對(duì)前、后段路面連接不太順適，且由于采用一側(cè)排水，雨量大時(shí)容易對(duì)路基穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

3.3等高線法將減速車道至端部區(qū)域按平交口作等高線進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法適合于對(duì)排水要求較高的路段。端部的幾何情況見圖9、圖10。對(duì)于圖9（a）、（b）型端部，因主線與匝道橫坡方向一致，因此應(yīng)按照“整體綜合法”進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于圖9（c）型端部，可采用圖9（a）型端部的處理方法，但需進(jìn)一步考慮橫坡發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)的后一段漸變。對(duì)于圖9（d）型端部，由于主線與匝道橫坡相反，所以其計(jì)算應(yīng)以主線內(nèi)邊線及匝道外邊線為框架，按“等高線法”或“輔助線法”進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于圖10（a）、（b）型端部，因其主線與匝道相靠的兩橫坡方向相反，因此其設(shè)計(jì)應(yīng)先通過橫斷面修改，再到達(dá)鼻端前匝道變?yōu)閱纹拢缓笠灾骶€內(nèi)邊線及匝道中線為一設(shè)計(jì)區(qū)域，以匝道中線與匝道外邊線為另一設(shè)計(jì)區(qū)域，按“等高線法”設(shè)計(jì)，將兩個(gè)區(qū)域合成一體。但此種方法設(shè)計(jì)的端部，當(dāng)車輛由匝道內(nèi)（外）側(cè)車道駛?cè)朐训劳猓▋?nèi)）側(cè)車道時(shí)，需翻越“路脊線”。對(duì)于圖10（c）、（d）型端部，其處理方法應(yīng)先通過橫斷面修改，使匝道在鼻端部前變?yōu)閱纹拢缓笠灾骶€外邊線與匝道中線為一設(shè)計(jì)單元，以匝道中線與匝道外邊線為另一設(shè)計(jì)單元,前一設(shè)計(jì)單元用整體綜合法計(jì)算，后一設(shè)計(jì)單元按“等高線法”處理。

4結(jié)語

本文針對(duì)互通式立交匝道起終點(diǎn)變速車道及匝道線形指標(biāo)檢驗(yàn)等技術(shù)性問題，結(jié)合目前比較常見的習(xí)慣做法進(jìn)行了分析和探討。在互通式立交匝道的設(shè)計(jì)過程中需全面考慮、均衡協(xié)調(diào)、周詳計(jì)算、細(xì)致檢驗(yàn)，方能設(shè)計(jì)出滿足功能、適應(yīng)地形、線形流暢、行駛安全的“精品”工程。

作者：肖昌仁單位：中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司