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文檔簡介

1第七章互通式立交在道路交通日趨現代化的今天,互通式立交的設計理念發(fā)生了根本性的變化。早期的互通式立交強調的是“連通”和“節(jié)省”,構思巧妙、造價最低成為當時設計者的一種追求(圖7-1)?,F代互通式立交強調的則是“以人為本”,不但要滿足其交通需求,還要提供安全與舒適的運行條件,追求與自然環(huán)境和社會環(huán)境的和諧一致。體現在設計中的則是包括安全、環(huán)境、功能、用地和成本等多因素的考慮和靈活的設計手法(圖7-2)。(Baltimore)的一座樞紐互通式立交,其匝道和主線的布置可謂匠心獨運,有效地減少了橋梁和節(jié)省了造價。但在實際運行中,其事故隱患被大量地顯現出來,迫使政府對該立交進行了改造。圖7-2現代互通式立交設計注重以安全為中心的多因素考慮,互通式立交的技術特征越來越趨于形式的單一性、運行的一致性和造型的規(guī)則性等。在上述各因素中,安全是核心,環(huán)境是制約因素,功能是聯系安全和環(huán)境的紐帶,用地和造價等亦可視為環(huán)境因素的一部分。各種要素的有機聯系、共同作用,構成了互通式立交系統(tǒng)的整體,并最終實現如下設計目標:2為主交通發(fā)生源提供近便的服務為主交通發(fā)生源提供近便的服務。為為交通流提供安全、順暢的運行條件。各各部位的服務水平保持在一個協調的水平上,以使互通式立交及其附近路段的交通流平穩(wěn)流暢。有有良好的方向識別性,盡可能消除引起駕駛員出錯的各種因素。1安全因素互通式立交具有交通轉換功能和空間多層結構形態(tài)的兩大特征。在有限的區(qū)域空間要完成各方向的交通轉換,這就注定了其運行方向的復雜性?;ネㄊ搅⒔煌瑫r又是一項極受項目投資、現場條件及其環(huán)境限制的工程,其技術指標往往偏低,當幾個低限指標組合不當時,所構成的線形可能造成運行條件的復雜性。這些復雜的因素導致互通式立交成為高速公路交通事故的多發(fā)地。因此,互通式立交設計的重要目標之一就是交通安全,對設計者最大的挑戰(zhàn)就是要在投資和自然環(huán)境限制內使互通式立交達到最高的安全水平。1.1安全設計誤區(qū)在過去的設計中,設計者往往以滿足規(guī)范要求為滿足,認為只要設計指標達到或超過了規(guī)范所規(guī)定的最小值,同時也就滿足了安全要求。這無疑是認識上的一個誤區(qū),設計者忽略了在運行過程中駕駛員生理、心理方面的特征以及車輛的行駛動力特性等?;ネㄊ搅⒔皇菑碗s運行的集中地,某些指標從單個來講是安全的,但在某些場合組合在一起時就可能是不安全的,如果所提供的運行條件與人和車的特征相違背,那也可能是不安全的。通常出現在互通式立交設計方面的主要安全誤區(qū)有:(1)流出點不明確。在凸形豎曲線頂部設置出口最容易產生流出點不明3確的問題。由于視距不良,當駕駛員接近出口時,不能提早看見出口部分的構造及其匝道走向,如果減速車道同時又是平行式時,則不能自如、有效地利用減速長度和控制方向,因而導致車輛失控(圖7-3)。圖圖7-3分流部位設在半徑較小的凸形豎曲線上,致使很難看清前方的分岔點和匝道走向,無疑會留下交通事故隱患。(2)流入點不明確。首先是匝道的流入點不明確,其次是高速公路的合流點不明確。由于幾何設計或標志標線設置方面的原因,導致合流路段過短或合流點不明確,致使駕駛員迷茫而使運行效率下降(圖7-4)。特別對于雙車道加速車道,如果連接部設置不當或標線劃分使車道不明,在外側車道上最容易產生此種情況。圖圖7-4一個典型的入口不明的其是入口的車輛到此,會讓駕駛員感到茫然不知所措。(3)不自然的分、合流形式。研究表明,左側出口的危險性是右側出口的兩倍,左側入口的事故率比右側入口高60%。左側分合流導致不自然的交通運行,駕駛員能見范圍小,且缺少左側分合流的經驗,不是駕駛員所期待的,4因而左側分合流具有較高的事故率(圖7-5、圖7-6)。效減少了橋梁長度并降低了造價,然而其分岔方向卻與駕駛員的期望相違背。圖7-6左側流出的又一個例子。分岔端部護欄被損壞的情況,從一定程度上反映了左側分岔的危害性。(4)速度急劇變化。許多流出匝道的幾何形狀變化急劇,運行速度突變,超出了駕駛員所期待和所能接受的程度(圖7-7)。圖圖7-7出口處的彎道半徑是滿足規(guī)范要求的,但不幸的是與前后平直線形的組合導致運行速度的不連續(xù),超出了駕駛員所期待和所能接受的范圍。5(5)能見范圍不夠。許多設計不能提供足夠的能見范圍,導致駕駛員不能正確判斷線形變化和交通狀況并進行操作方案的決策。如上坡前方的拱頂后有復雜的線形變化、駕駛員在分流區(qū)看不清出口、在合流區(qū)難以清楚看到正在合流的其他交通等。另一種不良的例子是,當完全苜蓿葉型出入交通量較大時,在位于凸形豎曲線交織段附近就難以及時發(fā)現出口(圖7-8)。圖圖7-8在完全苜蓿葉型橋上的交織段附近,當交通量較大且出口前有大型車輛的遮擋時,往往難以及時發(fā)現出口。(6)令人困惑的幾何線形。有很多平面交叉和匝道連接部,從圖紙上看渠化水平是較高的,但從車里看去,駕駛員對方向和線形的變化卻是迷惘的。(7)多個連續(xù)的出口。連續(xù)的多個出口,導致信息繁雜,駕駛員判別困難,從而極易出現錯行現象(圖7-9)。圖圖7-9多個出口連續(xù)設置,且距離較近,駕駛員在高速狀態(tài)下選擇出口時極易出錯。(8)超出駕駛員的負荷。有些流入匝道需要駕駛員通過從側面車窗看出6去,以尋找主線車流中的可插車間隙。一方面要力圖看清主線交通狀況,另一方面又要駕車通過復合曲線、超高和三角區(qū)段等,然后再流入高速公路的曲線上。這些超負荷的任務,使駕駛員很難在短時間內有效地完成。1.2安全設計對策1.2.1基本要求在設計中除了要遵循標準要求并使各項指標滿足標準的規(guī)定以外,同時還應針對互通式立交的安全特點,靈活運用互通式立交的各要素,使互通式立交達到如下一些基本要求:清晰的方向通過互通式立交各部位自身的構造,使路線前方的走向能在高速行駛的狀態(tài)下輕易地被識別,即所謂“易感知前方”的要求。所采用的分岔方式和匝道線形,符合駕駛員行為和車輛良所采用的分岔方式和匝道線形,符合駕駛員行為和車輛行駛動力學的要求,并保證運行速度的連續(xù)性。適適宜的位置各互通式立交之間以及各出入口之間有足夠的時間和空間距離,以提供足夠長的判斷和反應時間。完完善的信號通過完善的信號標志,預告、警告和引導駕駛員,以保證車輛安全和高效運行。1.2.2視距為滿足“易感知前方”的要求,足夠的視距是首要的保證,而且互通式立交范圍內主線的視距比其他路段有更高的要求。特別在互通式立交出口,應根據主線的運行速度預測值保證判斷出口所需的識別視距。作為一般性的控制指指標,該視距應保證主線停車視距的2倍,當受地形等的限制時,最少應保證主線停車視距的1.5倍。該識別視距的能見范圍,應包括保證駕駛員能在出口前清楚地看見匝道第一曲線的起點及曲率趨勢。對于合流端,應保證匝道與主7線間具有足夠的通視范圍,以使來自匝道的車輛駕駛員能看清主線車流狀況,從而能從容地尋找可插車間隙。按照規(guī)范規(guī)定的最小技術指標進行控制設計的互通式立交,其主線和匝道線形在一般情況下能夠滿足相應設計速度下的識別視距要求,但須對如下一些情況引起重視,必要時應按照運行速度預測值對識別視距進行檢查:(1)主線下穿時,跨線橋橋墩對視距的影響。當主線下穿,且出口位于橋梁之后不遠的距離時,如果橋梁布跨不當,橋墩對出口的識別視距可能會造成遮擋(圖7-10)。圖圖7-10由于橋墩的遮擋導致出口的識別視距不足,難以看清出口和匝道曲率變化方向。(2)主線上跨時,出口匝道線形對識別視距的影響。由于出口匝道處于下坡段,當出口匝道縱坡較大或出口凸型豎曲線半徑較小時,匝道的路線走向可能會很快消失在視線中。當右轉彎匝道長度較短時,這種情況極易發(fā)生(圖7-11)。坡,且匝道縱坡較大,出口凸型豎曲線半徑較小,匝道的路線走向很快消失在視線中,導致出口識別視距不足。8(3)因此互通式立交挖方路段,路塹邊坡對視距的影響。在挖方路段,當路線平曲線半徑(3)因此互通式立交足。在匝道尤其是環(huán)形匝道的挖方路段,這種情況極易發(fā)生。內部的挖方最好修整成圓滑緩和的坡面內部的挖方最好修整成圓滑緩和的坡面。(4)在較小半徑曲線路段,路側障礙物對視距的影響。無論是主線還是匝道,平曲線半徑盡管滿足了規(guī)范規(guī)定的最小值,但由于護欄、防眩板或防眩植物的影響,曲線內側車道有可能存在視距不足的問題,應當按照運行速度預測值對該路段的視距進行檢驗。當不能滿足視距要求時,可通過加大平曲線半徑、改善縱斷面設計、加寬中央分隔帶或土路肩的方法來滿足視距要求。為保證視距所需的曲線內側車道中心至路邊障礙物的距離計算方法如圖7-12。圖圖7-12為保證停車視距所需的曲線內側車道中心至路邊障礙物的距離D的計算圖式。R—曲線內側車道中心線平曲線半徑;當計算得出的D值大于實際的D值時,應作相關調整。計算公式:(5)樹或灌木長大以后可能對視距的影響。在進行景觀設計時,所布置的樹或灌木應該考慮在其長大以后可能對視距的影響問題。1.2.3出口出口是車輛在高速運行狀態(tài)下方向和速度都發(fā)生較大改變的地方,因此出口同時又是交通事故最為集中的地方?;诎踩矫婵紤]的出口設計要點有:6(1)避免左側流出。左側流出由于不符合駕駛員的經驗和期望,因而最容易出現駕駛員猶疑、車輛錯過出口、退返、誤行等情況,從而容易導致交通事故。而位于最右側車道的大型車輛要轉移車道至左側,也會給直行交通流帶來干擾。因此,應盡量避免從左側出口。(2)避免多個連續(xù)的出口。多個和不明的出口,容易導致駕駛員對出口信息的迷惑,甚至錯行或操作失誤。因此互通式立交的出口應盡可能只有單一的選擇,當不可避免需要有多個出口時,應盡量合并出口,其后的分流放至匝道或集散道上。左側流出和多個出口的不良例子及改善方案見圖7-13和圖7-14。圖7-13右側連續(xù)的兩個出口應合并為一個右出口。一左一右的兩個出口也應該在右側合并為一個出口。不良的設計不良的設計 良好的設計不不良的設計良好的設計圖7-14出現左側流出和多個連續(xù)出口是不良設計,應通過調整匝道和合并出口等方法予以解決。橋梁上構也可能對大型車的識別視距產生影響。因此,型喇叭或B型部分苜蓿葉要將分岔橋梁上構也可能對大型車的識別視距產生影響。因此,型喇叭或B型部分苜蓿葉要將分岔之后,橋墩、橋臺等容易對流出方向產生遮擋。當主線位于凹型豎曲線底部時,流出分岔端部最好設流出分岔端部最好設置在在跨線橋之前,當不可避免時,應盡可能將其移至橋梁之后的較遠處,以使駕駛駛員穿過橋梁后能看情分岔端部的情況。B端部遠移較為困難,因此A型喇叭和A型部分苜蓿葉是較為安全的出口形式,當為當為B型時,出口最好設在橋墩之前(圖7-15)。圖圖7-15分岔端部在橋墩之前,即使流出匝道在橋墩前方,也有利于對前行方向的判斷,并及時流出。(4)分岔點之間保持足夠的距離。在有多個連續(xù)的出口時,首先應考慮將其合并為一個。但不管是在高速公路側還是在匝道上,相鄰分岔點之間必須保持足夠的距離,以使駕駛員有充足的閱讀標志時間和反應時間。同時,如果相鄰分岔點距離過近,兩處標志的信息容易在第一分岔點前造成信息的相互干擾,增加駕駛員的辨識困難。1.2.4匝道線形匝道是事故發(fā)生最多的地方,且流出匝道事故率遠大于流入匝道的事故率。其主要原因之一是在匝道上的運行速度變化頻繁,而線形與之不相適應。因此,匝道線形的設計僅僅滿足規(guī)范所規(guī)定的指標要求還遠遠不夠,應一切從安全出發(fā),采取靈活的設計手法,根據可能的運行狀況設計出與之相適應的匝道線形?;谶\行安全方面考慮的匝道線形設計要點有:(1)以運行速度控制線形設計。在互通式立交的形式被確定以后,匝道的設計速度也基本被確定了下來,但車輛在出、入口以及收費站前后等,其運行速度是在不斷變化且在有限的距離內完成的,因此匝道的線形設計應根據實際可能的運行速度靈活控制各項線形指標。需要重點關注的地方。設計者往往只將注意力放到設計的出需要重點關注的地方。設計者往往只將注意力放到設計的減速車道長度是否達到規(guī)范的規(guī)定值。但來自高速公路車輛的速度在到達出口端部的時候往往并未完全降低到匝道的設計速度,特別當匝道設計速度與主線設計速度相差較大的時候,減速過程會延續(xù)到出口端部以后。因此對減速過程的考慮應是從減速起點到受設計速度控制的匝道平曲線起點的全路段,且應以實際可能的運行速度控制匝道線形(圖7-16、圖7-17)。為改善出口端部附近的線形,必要時可設置剎車曲線(圖7-18、表7-1)。圖圖7-16出口幾何設計的檢驗,除了設計減速車道的長度L,還有減速過程全長L是1否能滿足出口車輛減速全過程的需要,在端部及端部以后路段,線形應根據運行2速度進行控制。VVVV減速與行程關系圖(i=0%)250200V.m250200V.m 速到某一速度所需要的長度關系某一速度所需要的長度,或在某一長度時可能的運行速度,以便控制減速長度和出口線形設計。00010203000010203040506070減速終點速度(km/h)80902%<i≤3%時,減速長度按1.10予以修正,且縱坡每增加1%,修正系數增加0.1。圖7-18剎車曲線由一條或兩條連續(xù)的回旋曲線構成。建議的曲線要素及其配合見表7-1。收收費站附近收費站前后的車輛處于減速至停車或起步加速的運行狀態(tài),因此其前后的線形不必按照匝道設計速度進行控制,應根據其運行速度的變化情況設置平縱線形和超高。當收費廣場位于低處時,其前后的路線縱坡最好能小于規(guī)范所規(guī)定的最大值。右右轉彎匝道最容易被忽視的地方。設計者往往按照與左轉彎匝道一樣的較小的設計速度進行控制設計,但對于苜蓿葉等立交形式,右轉彎匝道一般比環(huán)形匝道等有更好的平面線形,因而其運行速度較高。在此情況下,應根據實際可能達到的運行速度調整超高和視距。RRRRRV=120km/hRRRRR剎車曲線要素表表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km/h剎車曲線要素表表7-1-2RRLA50060070080090010001100120013001400150020003000100RS215225255275275275275275275275275275315315200S325325355405405405405405405405405405405405150RS27527531532532532532532532532532532537537560RS7520021021522525025025025025025527530030050RS75200200210230240240245245250260270280280A24030303030101010101010109595A21010109595909090909090808080A17575757575656565656565656565A17070707070707070707070707070A1215215200200200757575757565656565A190909090906565656565656516565A16565656565656565656565656565A26060606060606060606060606060A285858580808080808055555A26565656565656565656565656565(2)避免線形的急劇變化。在進行匝道線形設計時,應盡可能避免線形的急劇變化,保證運行速度的連續(xù)性。特別在小半徑曲線情況下,應盡量避免直線與小半徑曲線逕向連接。(3)注重曲線轉角所提供的信息。流出匝道的平面線形應通過曲率和方向的明顯變化為駕駛員提供明顯的信息。(4)縱面線形盡可能與速度變化趨勢相一致。從安全的角度,流出匝道最好采用上坡,以有利于減速和保證出口識別視距。流入匝道則宜采用下坡,以有利于流入車輛能在較高的位置觀察高速公路上的來車,以尋找可插車間(5)保證足夠的匝道長度。對于喇叭形等立交,設計人員往往將右轉彎匝道設計得較短,縱坡不得不取最大值,且凸型豎曲線半徑不足,當匝道位于出口下坡或因其他原因運行速度超過設計速度較多時,會存在一定的安全隱患。因此,對于此種情況宜通過加長匝道減小其縱坡。在如圖7-19的情況下,匝道的長度將由縱坡控制。圖圖7-19在下列情況下,匝道的長度將由縱坡控制:(a)交角≤70°,處于銳角象限的匝道。(b)主線上跨且為上坡,匝道上坡。(c)主線下穿且為下坡,匝道下坡。(d)匝道兩端的縱坡趨勢相反。(a)(b)(c)(d)°1.2.5上跨與下穿如果被交叉公路上跨,出口匝道則位于上坡路段,有利于駕駛員看清前方和車輛減速(圖7-20),而對于入口,由于從高處下來,有利于駕駛員觀察主線來車,便于尋找可插車間隙;如果主線上跨,且主匝道與被交叉公路相交的平面交叉距主線橋梁很近時,由于橋墩、護欄和被交叉公路豎曲線的影響而使視距受到限制,在平面交叉處最易發(fā)生交叉沖突,同時,如果不是有地形可以利用,被交叉公路上跨比主線上跨的造價相對要低。因此在一般情況下,以被交叉公路上跨為宜。圖圖7-20被交叉公路上跨,使出口匝道一目了然,有利于看請前方和減速。1.2.6標志由于互通式立交的多向選擇性和路線分布的復雜性,為交通管理需要的信息在互通式立交的運行中就顯得比任何地方都重要。尤其是標志的設置,在一個復雜的出口部位要想使駕駛員一目了然,除了匝道布局和幾何設計要考慮其因素外,還應該著重注意的是:(1)以陌生人作為服務對象。駕駛員在出行前,一般是通過地圖等了解所經道路,并選擇交叉轉換方向等。如果出口預告標志上僅有當地人才熟悉的小地名,則可能讓陌生的駕駛員無所適從,國外在標志上既標路名、方向,又標地名的辦法值得借鑒(圖7-21)。向,又標地名,使陌生的駕駛員更容易找到自己需要的出口。(2)注意標志設置范圍。標志必須在高速運行狀態(tài)下的駕駛員的視野和清晰的視角范圍內。(3)盡可能提供肯定的信息。減少可選行動的數量,盡可能減少駕駛員比選方案的時間(圖7-22)。圖圖7-22不肯定且冗長的信息,使駕駛員很難在車輛行駛狀態(tài)下以較短的時間讀完并理解。(4)注意增設預告標志。提前使駕駛員知道前方將要出現的事件,以縮短事件出現時的反應時間。(5)限制信息的采集頻度。多出口或連續(xù)分岔時,前后標志應盡可能拉開距離,必要時,靠前的標志宜采用版面加大等方法適當加以突出,避免信息出現過頻,或前后標志相互干擾,使駕駛員在下一個信息出現之前對眼前的信息能很快做出反應。(圖7-23)。圖7-23圖7-23連續(xù)分岔,且距離較近,當駕駛員處于某一視點時,后面標志容易干擾前面標志的信息。(6)盡可能分解復雜的信息來源。采用歸并、分散等手法,減少出現在駕駛員前方的信息量,同時突出具有首位度的信息來源(圖7-24)。圖圖7-24信息似乎非常全面,但信息量過大。在高速行駛狀態(tài)和較短的距離下,要在眾多信息中很快判斷自己所要選擇的出口實在是一件難事。(7)盡可能消除無用的信息來源。特別是在出口、分岔等部位,應禁止設置廣告牌等路外設施,避免其與有用的信息爭奪視線(圖7-25)。圖圖7-25在出口前,不但標志過于集中,其后的廣告牌線,這無疑會增加駕駛員的反應時間。2運行要素互通式立交運行要素的考慮是要使各設計要素盡量適應人的行為特征和車輛的運行特征,從而達到增進交通安全的目的。在互通式立交規(guī)劃和設計階段,需要重點考慮的運行要素包括設計的一致性、設計速度、交通量與通行能力、車道的考慮(基本車道、車道平衡、車道連續(xù)、輔助車道、車道的增減、車道與路肩寬度、分流車道等)、交織、互通形式、連接部、匝道線形設計、貨車運行、集散道等。概括地說,設計的一致性、車道的連續(xù)、適宜的通行能力、速度差異最小化、對駕駛員的要求最小化和滿足駕駛員的期望等,都是從運行安全出發(fā)在互通式立交設計時必需要建立的設計思想。2.1設計的一致性設計的一致性是指避免采用突變的幾何指標,運行條件的變化滿足駕駛員的期望值。一致性的設計使有經驗的駕駛員在運行條件發(fā)生變化時,能夠下意識地按照期望迅速而準確地做出判斷并采取行動。所謂期望是由駕駛員的經驗和訓練形成的。一些情況通常是以同樣的方式發(fā)生,并已成功的處理,這些都記憶在每個駕駛員的知識庫里并建立起一種期望,從而幫助駕駛員對一般的情況做出可預知的反應。互通式立交是行駛路線和設計要素的組合等變化最多的地方,通過一致性的設計,使所提供的這些變化與駕駛員普遍的期望相符合,這對于減少駕駛員的判斷和操作失誤具有十分重要的作用。2.1.1流出方向的一致性到目前為止,大多數互通式立交基本在路的右側出口,因此幾乎為每個駕駛員建立起了從右側駛出的期望。從右側出口,駕駛員能夠迅速而準確地做出反應。而如果從左側出口,則與期望是相違背的,駕駛員的反應時間就可能延長并造成失誤。因此,互通式立交的出口一致性地設在路的右側是相對安全的。2.1.2出口運行的一致性如果同一條高速公路的互通式立交全部采用統(tǒng)一的形式當然最為理想,因為這樣可以提供統(tǒng)一、清晰、直接的出口,避免在個別互通上突然出現另一種意外的情況。但事實上,各互通式立交的形式完全一樣是難以辦到的,因此,盡可能使所有出口形式一致是保持出口運行一致性的重要手段(圖7-26)。(a)出口運行不一致(b)出口運行一致圖7-26(a)不一致的流出:有的直接,有的由環(huán)道;有的由橋前,有的由橋后;有的單出口,有的雙出口。(b)一致性設計統(tǒng)一于全部由橋前設置單出口。2.1.3運行速度的一致性運行速度的一致性體現在兩個方面:一是相鄰單元路段的運行速度差和運行速度梯度要小于一定的臨界值;二是在一定的道路交通條件下實際的運行速度與設計車速差要小于一定的臨界值。建議的相鄰路段的運行速度差和運行速度梯度指標為:小客車運行速度差不超過20km/h,小客車運行速度梯度不超過10(km/h)/100m,大貨車運行速6(km/h)/100m。2.1.4避免路段重復一致性要求汽車的行駛路線始終保持自身的完整和連續(xù),當與另一條公路在較短的路線范圍(如1.5~5km)近距離平行時,兩條公路應避免按重復路段設計,以保持各自的連續(xù)性(圖7-27)。圖圖7-27兩條高速公路幾近重復的處理方式。(a)兩條路線分開,并按照互通要求設置相應的匝道。(b)在采用上述方案困難時,可考慮利用部分交織路段減少匝道,但兩條公路的主車道仍應保持連續(xù)。2.2車道的連續(xù)性車道的連續(xù)性即是要提供主車道的連續(xù)性,使主交通流方向車輛能夠盡可能相對穩(wěn)定地行駛在同一基本車道上,避免突然改變車道以維持其行駛方向。而主線車道的連續(xù)性問題往往出在互通式立交的范圍內。2.2.1車道方向的連續(xù)性車道方向連續(xù)性的要點是要優(yōu)先保證主交通流方向的連續(xù)性,即使在某一圖7-29建設中的一座互通式立交。主線直行車道根據主交通流方向按X圖7-29建設中的一座互通式立交。主線直行車道根據主交通流方向按X形布置,十字交叉方向的車道基本按匝道進行設置。(a)直行車道十字交叉(b)直行車道在象限內轉彎(c)直行車道X形交叉圖7-28盡管三處節(jié)點均為十字交叉,但各節(jié)點主交通流的方向不一樣,因此各互通式立交所取定的主線直行車道也不一樣。(a)兩主交通流呈十字交叉,互通式立交按一般十字交叉考慮。(b)主交通流在西北象限轉彎,主線直行車道亦僅此一條,其余所有方向均按匝道考慮。(c)兩主交通流呈X形關系,主線直行車道亦按X形布置,其余所有方向均按匝道考慮。2.2.2基本車道的連續(xù)基本車道的連續(xù)是要使主線在通過互通式立交時,應盡可能使每條直行車道是連續(xù)的而不致于輕易將其中斷或橫移(圖7-30)。圖圖7-30基本車道連續(xù)與不連續(xù)的例子。(a)主線在互通范圍保證了有三個車道,但(b)主線在互通范圍最少也為三個車道,但三個車道都是連續(xù)的。2.2.3車道數的連續(xù)車道數的連續(xù)要求主線直行車道數是連續(xù)的。但實際上,在同一條路上主線車道數并不一定都是連續(xù)的,比如,由于分期建設而在某一路段暫時少建一條主線車道,或因交通量的需求減少或增加車道時。車道數的增減應選擇在主線的右側,并最好設在兩互通式立交之間。若在左側減少或增加車道便是車道失去連續(xù)性的典型例子。2.3車道平衡所謂車道平衡,即分流前的車道數與分流后車道總數,以及合流后的車所謂車道平衡,即分流前的車道數與分流后車道總數,以及合流后的車道數與合流前車道總數之間要保持一個平衡的關系。車道平衡的目的,是使出口和入口處每個方向的車道數保持連續(xù)或變化最小,并清楚地顯示前方道路的去向,從而使出口和入口處達到和諧的運營狀態(tài)。車道平衡的原則是:入口:合流后的車道數等于合流前車道數之和,或者為合流前的車入口:合流后的車道數等于合流前車道數之和,或者為合流前的車道數之和減去一個車道(圖7-31)。出出口:分流前的車道數等于分流后的車道數之和減去一個車道(圖主主線基本車道數每次減少的車道數不超過一個車道。圖7-31入口端部的車道平衡。合流后的車道數等于合流前的主線與匝道車道數之和,或者為合流前的主線與匝道車道數之和再減去一個車道。即:Nc=NF+NE-1或Nc=NF+NENF31(a431(b)帶輔助車道的單車道入口5432(c)帶雙車道輔助車道的雙車道入口圖7-32出口端部的車道平衡。分流前的車道數等于分流后的主線與匝道車道數之和再減去一個車道。即:Nc=NF+NE-13(a)單車道出口34(b)帶輔助車道的雙車道出口NF313233)。2.433)?;ネㄊ搅⒔辉训酪话惴譃樗念?,即單向單車道(R1)、不設寬硬路肩的單向雙車道(R2)、設寬硬路肩的單向雙車道(R3)和對向非分離雙車道(R4)。匝道類型及其車道數的確定一般取決于匝道的通行能力、服務水平、設計交通量、設計速度以及超車需要等。根據我國實際情況,三級服務水平下的單車道匝道的通行能力可以取1200輛(小客)/小時,但在匝道車道數實際取值時,僅僅考慮其服務水平是不夠的。當匝道具有一定長度且大車比例較高時,即使交通量較小,也應為小車提供超車的條件,否則會因為一輛慢車的阻礙而嚴重影響匝道的整體通行能力。因因此,匝道車道數的確定應同時考慮匝道交通量和匝道的長度(圖圖圖7-33匝道類型的選擇:交通量<200pcu/h,或200≤交通量≤1200puc/h,且匝時,采用R2型。200≤交通量≤1200pcu/h,而匝道長度大于600m時,采用R2型。但采用單車道出入交通量>1500pcu/h時,采用2.5匝道設計速度在過去的設計中,匝道設計速度的選用往往是一座互通取一個匝道設計速度,這樣可能導致出現兩種不良的后果。一是高指標線形設計速度低套,實際的運行速度與設計速度不一致,導致超高或視距不足;二是受限線形設計速度高套,如環(huán)形匝道設計速度采用60km/h或更高,導致繞行距離大、占地面積多、造價徒增等。因此,互通式立交匝道設計速度的選用應從實際出發(fā),考慮實際可能達到的運行速度并盡可能與之相吻合,同時應綜合考慮運營成本和投資成本等其他因素。通常情況下,實際的最小運行速度取決于匝道的最具限定性的元素,一般為最小半徑的平曲線,而這個最小運行速度可以作為該匝道的設計車速。在設計速度選用時,可先根據主線設計速度和互通式立交類別大體上確定一個取值范圍,再根據匝道形式及其可能達到的運行速度進行選擇(圖7-34)。立交類型及設計車速(60~8040~6040~6040~6030~40圖7-34根據匝道具體形式設計速度可能的取值范圍。在取值時同時考慮:右轉彎匝道應盡量采用上限或中間值。直連式和半直連式左轉彎匝道宜采用上限或中間值。出口附近的匝道應有較高的設計速度。接近收費站或平面交叉的匝道端部,設計速度可酌情降低。環(huán)形匝道設計速度不宜大于40km/h。40~6060~8050~6030~40這樣選擇的結果,同一座互通式立交的不同匝道,可能就有不同的設計速度。無論如何選擇,應該注意到匝道具有兩端運行速度變化較大的特點,在線形設計時應予充分考慮。對于可以被視為高速公路延續(xù)路段的連接匝道,如樞紐互通式立交的某些匝道,其設計速度不應與高速公路的設計速度有太大的速度差,當不可避免時,應通過線形的分段過渡變化,減少相鄰路段的運行速度差(圖7-35)。圖圖7-35兩座均為高速公路相互交叉的互通式立交,但左圖的左轉彎匝道和右圖的右轉彎匝道均為高速公路的延續(xù)路段,因而其設計速度與被交叉高速公路設計速度之間的差值不應過大。2.6立交間距關于互通式立交的最小間距,過去大多拘泥于按照標準規(guī)定值進行控制。事實上,近距離的互通式立交正成為一種不可避免的社會需求,因此需要在互通式立交的間距掌握方面有更為靈活的空間。相鄰互通式立交原則上應盡可能以各自獨立的形式存在,以保證互通式立交形式的單一性和運行的一致性等。但當受條件限制,在一條高速公路上有個別相鄰互通式立交的間距過近也是可以接受的,關鍵在于所采取的處理方式及設計對策。當相鄰互通式立交之間的凈距離小于一定長度時,有輔助車道、集散道路相連接的處理方式,甚至當為零距離時可以形成疊合的多肢交叉互通式立交(圖7-36)。圖圖7-36相鄰互通式立交連接(a)兩互通式立交各自獨立,在相鄰變速車道之間留有一定的凈距離。變速車道逕向連接而形成輔助車道。(c)相鄰互通式立交間以集散道路相連接,兩座互通式立交實質上已經可以視為同一座互通式立交。2.6.1一般情況一般情況下,相鄰互通式立交以各自獨立的形式存在,高速公路的運營性能在很大程度上取決于它們之間的距離。此時,最小間距的控制,實質是對兩互通式立交之間凈距離的控制,以保證高速公路路段交通流的穩(wěn)定,且有足夠的設置出口預告標志的距離。作為一般要求,相鄰互通式立交中到中的間距不應小于4km,此時其間的凈距離約為2km,能夠滿足設置三個出口預告標志和保證高速公路路段交通流穩(wěn)定的需要。當距離難以達到上述標準時,應根據兩互通式立交的實際構造檢驗其間的凈距離,并保證凈距離不小于1000m(圖7-37)。但凈距離的減小是有條件的,應當是在出入交通量較少且大車混入率不高時才適用。凈距離o變速車道凈距離o變速車道Ls1變速車道Ls2不能滿足交通出入需求,且兩端部間的距離能保證交織所需要的最小長度時,可考慮設置輔助車道將兩互通式立交連接起來(圖7-38)。Lw圖7-37當受條件限制時,兩互通式立交的凈距o應不小于1km,但應通過技術經濟論證并采取必要的安全措施。2.6.2輔助車道連接當當兩互通式立交之間的凈距離小于1000m,或雖然凈距離大于1000m,但圖圖7-38相鄰互通式立交由輔助車道連接時,匝道與高速公路連接部的分合流交通一般將轉化為交織運行。只有當輔助車道長度較長時,才有部分路段近乎流入、流出狀態(tài),同時,參與交織的交通量有所減少。互通式立交以輔助車道相連時,設計上需重點關注的是:(1)保證輔助車道足夠的長度。在相鄰互通式立交之間增設輔助車道,會因頻繁的交通合流與分流等導致運營問題和事故率的增加,因此當輔助車道長度不是足夠長時,以輔助車道連接的方案一般不宜采用。建議的輔助車道最小長度為760m,此時,能夠滿足通行能力的要求,且有部分路段近乎流入、流出狀態(tài),參與交織的交通量減少。(2)注意交織段的構造型式。當一般互通式立交與樞紐互通式立交相鄰 (單入雙出)時,雙車道出口的內側車道最好采用直接式與主線形成自然分岔的流出口,由于該組交通流無須進行車道變換就可流出,因而可有效減少交織運行(圖7-39)。即使是單入單出的情況,也可以在流出鼻端之后將輔助車道適當延長形成流入車道,以給部分流入車輛提供合流的機會而無需交織(圖7-40)。輔輔助車道圖7-39單入雙出時,雙車道出口的內側車道采用直接式與主線形成自然分岔的流出口,使該組交通流無須進行任何車道變換就可完成流出。輔助車道圖7-40單入單出時,可以在流出鼻端之后將輔助車道適當延長形成流入車道,以給部分流入車輛提供合流的機會而無需交織。(3)注意交織段車道數的設置。輔助車道雖然為交織路段,但其車道數一般僅需要單車道,這樣可以使所有交織車輛都只需進行一次車道變換就能完成交織,只有當兩互通式立交相互交換的交通量較大時,才有必要考慮在交織車道外側增加一個連接車道。此外,當單入雙出或雙入單出時,部分路段需要雙車道,其設置見圖7-39。2.6.3集散車道連接當受現場條件限制,互通式立交的間距更小,或因交通量過大輔助車道不能滿足通行能力的要求時,相鄰互通式立交可由集散車道連接(圖7-41)。圖圖7-41相鄰互通式立交由集散車道連接時,交織段及部分流入流出口與高速公路相隔離,在高速公路側一般只留下一對出入口。集散車道的設置,不僅減少了對主線直行車流的干擾,同時還將交織和頻繁的出入等復雜的運行由高速公路轉移到了運行速度相對較低的集散車道上,即所謂“路外處理”,從而對運行安全會起到明顯的改善作用,因此集散車道是解決近距離互通式立交連接問題的一個較為有效的手段。在集散車道的設計上需要重點注意的是:(1)注重高速公路連接部的處理。設置集散車道以后,對高速公路直行車流的影響將主要集中在集散車道與高速公路的連接部,該連接部應當按變速車道進行設計,需要重點驗算該連接部的服務水平,并考慮車道的平衡等問題。(2)注重交織段的設計。即使因交通量較小,集散車道僅需要單車道,但其交織路段也應該采用雙車道。當交織交通量較大時,應對交織段進行通行能力的檢驗,必要時可通過立體交叉方法,消除交織段或減少交織交通量(圖7-42)。圖7-42當交織段交通量過大時,通過集散道與匝道或與交叉道路立體交叉的方法,可消除交織段或減少交織交通量。(3)保證分岔點距離。集散車道與高速公路連接端部以及匝道與集散車道連接端部之間應保證足夠的距離。(4)設置完善的交通標志。集散車道的設置,使兩座互通式立交的出口在高速公路側被合并為一處,但在集散車道上一般會出現多處出入口。針對其特點,交通標志的設置應將兩座互通式立交按一座來統(tǒng)一考慮,并重點做好出口預告標志和指示標志的設置。2.6.4多肢交叉當相鄰被交叉公路距離很近而不能獨立設置互通式立交或多條公路在一處交叉時,則按多肢交叉進行設計。此時,互通式立交的距離可以視為零距離。多肢交叉的交通流線繁多,交叉肢數為五肢時,交通流線數為20,六肢為30。交通流線的根數越多,互通式立交的形式越復雜,運行條件差,造價也高。故多肢交叉一般按不完全互通處理,通過區(qū)域路網交通的總體組織,舍棄互通內一些交通流線,以簡化形式(圖7-43)。當六肢以上時,若難以舍棄一些交通流線,最好還是拉開一定的距離進行處理。圖圖7-43上海莘莊互通式立交,為六肢交叉的樞紐互通式立交,一共舍棄了10根交通流線,從而簡化了形式。2.6.5立交間距小結各種距離狀態(tài)下的設計要點小結如下表。復合處理復合處理多肢交叉近疊加。集散車道連接。通統(tǒng)一設標志。獨立互通一般情況特殊情況論證后才采用??陬A告標志。凈距離<足交通需求。預告標志。盡量保證。4Km。距離狀態(tài)合并設置2.6.6與其他設施的間距其他設施指服務區(qū)、停車區(qū)、公共汽車停靠站和隧道等?;ネㄊ搅⒔慌c服務區(qū)、停車區(qū)和公共汽車??空镜仍O施之間距離的控制,其基本原則與互通式立交之間的距離控制一樣,即要求滿足設置出口預告標志的需要和保證高速公路直行車流穩(wěn)定的需要。其不同點在于這些設施的出入交通量相對較少,其凈距離的掌握可以略微放寬,但最小也應大于1000m。關于隧道與互通式立交間距的控制,歐美國家對其最小距離并未做規(guī)定,兩者相隔很近是一種較為普遍的現象,甚至有匝道在隧道內分岔、變速車道伸進隧道或在隧道內設置出口預告標志的特殊情況(圖7-44)。圖圖7-44變速車道臨近隧道洞口的例子。一般地,隧道內部及其洞口前后的交通運行條件較為復雜,且我國的汽車性能差別很大,故原則上應避免在洞內分合流,當大車較多時尤其如此。但如果教條地控制互通式立交與隧道間距的做法很難適應工程實際情況,且距離界定也不清楚。相對來講,互通式立交在隧道洞口前合流不會出現明顯的安全問題,而緊接洞口或在隧道出口路段分流則有較多的安全隱患。因此,互通式立交與隧道間距的控制應重點放在隧道出洞口與互通式立交出口間的凈距離上。原則上兩者之間的距離應滿足設置一系列出口預告標志的需要,當條件受限時,標準規(guī)定洞口至前方互通式立交出口漸變段起點的距離不得小于1000m,但在之前路段應設置完善的預告標志。研究結果也表明,如果僅從駕駛員的反應需要和避免免對主線直行交通流產生大的干擾出發(fā),這個距離應不小于600m。對于短隧道,與與互通式立交的間距可不受控制。3方案選擇互通式立交方案的選擇,是一個多因素考慮、多目標決策的過程。要找到互通式立交最合理的形式,應在大量相關資料的基礎上,綜合考慮各方面的因素并經比選而得。3.1主要影響因素互通式立交方案的選擇主要包含構形和方案比選兩個階段。交叉公路的功能、性質、出入交通量以及是否合并設置收費站等決定了互通式立交的基本類型,即一般互通式立交或樞紐互通式立交。而根據與交通量的具體分布、地形、地質、用地和施工期間維持臨時通車以及是否需分期修建等的適應性可以初步確定匝道的具體布局,并可構造出兩種或兩種以上的可比方案。再對這些方案在交通適應性、環(huán)境適應性、安全性、技術特征和經濟效益等方面進行比選,可以最終選擇出合理的互通式立交形式(圖7-45)。交通適應性交通適應性環(huán)境適應性安全性收費要求經濟效益現場條件初步交通量分布分期修建要求圖7-45互通式立交選形過程及需要考慮的主要影響因素。相交公路總出入交通量立交形式基本類型匝道布局交通適應性、環(huán)境適應性、技術特征和經濟效益等,是互通式立交方案在比選階段決策的目標,同時也是在構形時需要考慮的主要因素。3.2交通適應性交通適應性包括互通式立交各部位通行能力與設計交通量的適應性。所選擇的匝道車道數、連接部的構造等所提供的通行能力,應該與設計交通量相適應,并使各個部位均保持在一個相對平衡的服務水平上。3.2.1設計交通量與匝道形式構成互通式立交形式的基本單元是匝道,尤其是左轉彎匝道對互通式立交形式起著主導作用。如果僅從運行條件來講,匝道越順適、連接的路徑越直捷就越好,但所產生的工程費用卻越高,因此應在滿足交通需求的前提下,選取最經濟合理的匝道形式。以三肢樞紐互通式立交為例,其基本形式都是T形,但根據轉彎交通量的大小在綜合考慮運行條件和成本后,其形式會發(fā)生明顯的變化(7-46)。圖圖7-46按照圖中排列的順序,交通運行條件漸次降低,但其造價卻越來越節(jié)省。前兩種形式尤其適應三個方向的交通量相當、轉彎交通量大的情況,而后四種則適應于主次交通量相差越來越明顯、轉彎交通量較小的情況。在根據交通量選取匝道形式時,有下列建議可供參考:當左轉彎匝道設計交通量≤1200puc/h時,可以采用單車道環(huán)形的形式,且匝道可以采用較低的設計速度。當左轉彎匝道設計交通量>當左轉彎匝道設計交通量>1200puc/h時,應優(yōu)先考慮采用直連式或半直連式,且為單向雙車道,匝道可以采用較高的設計速度。當左轉彎匝道設計交通量>當左轉彎匝道設計交通量>1500puc/h時,匝道形式可視為高速公路路段的延續(xù),并應盡可能提供順適、直捷的行車路線。當當左轉彎匝道交通量相當,且均未超過單車道通行能力時,流出匝道應應優(yōu)先考慮采用半直連式,流入匝道可采用環(huán)形。一般推薦采用A型喇叭或喇叭或A型部分苜蓿葉形便是出于這樣的考慮。當當左轉彎匝道交通量相差較大,且均未超過單車道通行能力時,交通量量較大的應優(yōu)先考慮采用半直連式,交通量較小的可以采用環(huán)形。右右轉彎匝道一般采用直連式。在各種形式的互通式立交中,苜蓿葉形的變形形式的選擇最具靈活性。按照交通量由大到小的次序,左轉彎匝道可以采用內轉彎半直連式、外轉彎半直連式和環(huán)形。根據交通量的分布情況和幾種匝道形式的靈活運用,可以在苜蓿葉形的基礎上衍生出各種不同的形式(圖7-47)。圖7-47根據交通量的分布和左轉彎交通量的大小,配以相應的內轉彎半直連式匝道、外轉彎半直連式匝道或環(huán)形匝道,可以演變成各種不同的形式。3.2.2設計交通量與連接部互通式立交的連接部往往是制約整體服務水平的一個薄弱部位,因此應該給予充分關注。匝道與主線的連接部是否適應于交通量,一般主要體現在變速車道的車道數、長度及其構造上,對互通式立交的形式無多大影響。當為一般互通式立交時,其形式的選擇同時應考慮平面交叉與交通量分布的適應情況,并應著重注意以下幾點:當平面交叉出入交通量較大時,應檢驗其通行能力,若不滿足要求,當平面交叉出入交通量較大時,應檢驗其通行能力,若不滿足要求,至少應為將來改造成互通式立交留有余地。當被交叉公路為一級公路時,尤其應注意這點。在在進行匝道布置的象限選擇時,同時應考慮平面交叉交通量的合理分布。最大轉彎交通量最好能布置于右轉彎方向,相對較大的左轉彎交通流最好布置于來自匝道的左轉彎方向(圖7-48)。圖圖7-48平面交叉轉彎交通量由大到小的合理分布:右轉彎>匝道側左轉彎>被交路側左轉彎3.2.3流入交通量與立交形式流入交通量與互通式立交形式也有其內在的聯系。對于一般互通式立交,立交形式與流入交通量的適應性可參考如下幾點:當高峰小當高峰小時流入交通量小于1500puc/h時,菱形是較為適用的,在這種情況下,可以不設信號,而且在無信號交叉系統(tǒng)中其延誤也是較低的。當當設計流入交通量在1500至2500puc/h時,部分苜蓿葉比菱形有更高的通行能力,且其延誤比菱形少,服務水平高。當當完全苜蓿葉的交織交通量接近1000puc/h時,有必要設置集散道、半直連式匝道或直連式匝道。同時,此種情況下的部分苜蓿葉應該盡可能設計成沒有交織區(qū)的形式。3.2.4收費要求的考慮當要求匝道合并設置收費站時,目前國內采用最多的互通式立交形式是喇叭形。特別是四肢交叉的喇叭形只需設一個收費站,便于集中管理,故樂于被人們所接受。四肢交叉雙喇叭形的實質是以“連接線”分別在兩端與交叉公路形成單喇叭交叉,所有轉彎車輛均得通過該“連接線”,從而達到了集中收費的目的。視交通量和現場情況等,“連接線”與被交叉公路的交叉還可采用平面交叉,或與交叉公路的交叉采用半直連式T形等。如果沒有設置收費站的要求,上述四肢交叉形式的推薦理由則不再成立。相反,不合理的匝道布局致使轉彎方向不明確、增加了至少6個方向的繞行距離、連接線存在交織段等等(圖7-49),其運行條件差,運營成本增加,效益投投資比降低。故對于無收費要求的立交不宜推薦。圖圖7-49喇叭加半直連式T形。從圖中所示的幾條右轉彎匝道可以明顯看出,轉彎方向不明確,不必要的長距離繞行,不合理的匝道布局增加了交織段。交織段3.3安全性在確定匝道基本形式的同時,還應注意其與運行安全的適應性。影響匝道運行安全的關鍵部位是兩端的連接形式,有關匝道及其出口的形式和布置與交通運行的適應性,在前面已有所述及,在選擇互通式立交形式時,需重點掌握避免左側流出。盡盡可能合并出口。全全線流出形式盡可能一致。有有利于擴大視野。匝道線形應與車輛運行速度及其變化相一致匝道線形應與車輛運行速度及其變化相一致。此外,環(huán)形匝道比其他匝道的安全性差,因此在可能的情況下應盡量避免。交織段也有不良的安全記錄,特別當沒有集散道的時候,對苜蓿葉的交織段設計應該給予特別的關注。3.4環(huán)境適應性環(huán)境主要指自然、社會和歷史文化環(huán)境。自然環(huán)境包括地形、地質和周圍自然景觀;社會環(huán)境包括土地利用、房屋建筑、現有和規(guī)劃道路、管線;歷史文化環(huán)境包括藝術產品、人文及遺跡等?;ネㄊ搅⒔慌c環(huán)境的適應性除要考慮技術、經濟方面的因素外,還應考慮對環(huán)境的保護和營造和諧的景觀等。(1)用地限制。可能影響互通式立交的最終方案。例如在匝道布置時,某些重要的開發(fā)區(qū)就可能限制對象限的選擇。(2)現有和規(guī)劃道路。應將與之相關的現有和規(guī)劃道路納入一個交通體現進行研究,并且可能影響互通式立交最終方案的確定。尤其是交叉道路的幾何構造會直接影響匝道的布局。(3)地質條件。應盡可能避讓不良地質區(qū)域,當不可避免時應進行工程(4)地形條件。匝道的布置和上跨下穿的選擇應充分利用現有地形,盡可能減少工程造價和對環(huán)境的破壞。(5)環(huán)境污染。如果鄰近居民區(qū)且可能對居民造成噪聲干擾,應采取降噪措施。3.5經濟效益在對互通式立交形式進行比較選擇時,有關經濟指標的比較往往僅限于投資成本的比較。雖然在初期的方案比較中往往僅有少量的數據可以應用,但為了選擇出最有價值的方案,對相關指標采用估算的辦法做較為全面的效益/成本比的分析和比較也是必要的。3.5.1效益互通式立交的效益主要指相對于其他方案所減少的一些費用,包括減少延誤損失費用、減少車輛運營費用和事故減少的費用等。其中,交通延誤包括匝道繞行所帶來的延誤、平面交叉處的延誤等。形式不同,其延誤總和會不一樣,即使對于同一種形式,由于匝道布局的不一樣,其延誤總和也會不一樣。減少車輛運營費用包括汽車在互通式立交內的慢行和停車,以及等待期間的空轉等所產生的費用,這種費用主要通過兩兩形式之間的比較,以確定車輛在互通式立交內運行所節(jié)約的費用。事故減少的費用主要通過針對互通式立交的平面交叉和其他特征預測而得,交通事故費用的總和即每件事故的費用乘以事故率,雖然每件事故的費用難以準確計算,但由于對各種形式采用的都是同一數值,故作為方案比較這種估算是可以接受的。3.5.2成本互通式立交的成本包括工程造價和用地費用,以及進一步成本——整個壽命期內的維護、修復和改建成本等等,亦即現代設計所提倡的全壽命期成本。工程造價一般可以通過構造物和路基路面等工程量估算而得。用地費用在進行互通式立交的構形時就應該給予考慮,比如菱形是用地面積最小的一種形式,全直連式是用地面積最大的形式,應結合交通需求綜合選擇。在其基本形式確定以后,匝道的布局應結合線形指標盡可能緊湊,以減少互通式立交的用地面積。4景觀與排水在互通式立交的景觀與排水設計中,過去最為普遍的做法是將主線、被交叉公路和匝道分別按照獨立的單元并按一般的道路進行設計,忽略了互通式立交內部區(qū)域“面”的概念,使得互通式立交區(qū)域人化痕跡嚴重,造型生硬。所謂的景觀設計,也僅僅限于內部區(qū)域的綠化(圖7-50)。圖圖7-50匝道按路線機械的的漿砌片石邊溝。然后就可能是植樹栽花了。4.1景觀互通式立交的景觀設計不是孤立地對某一景觀元素進行設計,要根據互通式立交的區(qū)域性空間特征,綜合考慮立交功能、安全要求、立交與周圍環(huán)境的協調等因素,通過互通式立交造型、橋梁造型和土方工程,形成連續(xù)、自然的視覺空間;通過美化綠化,增強人文景觀與自然景觀的和諧與統(tǒng)一。既營造出與天然環(huán)境相融合的自然景觀,又提高互通式立交的安全效能。為了達到這一點,要求設計人員改變過去那種標準化式的、機械的設計手法,轉而針對線面結合的空間造型的研究和精細設計。4.1.1立交造型互通式立交的整體形象主要通過平、縱面各種線形的組合得以全面表達。從空間的角度來講,線形是構成內部空間序列的骨骼,同時也是外部整體形象的架構。因此,在進行線形設計的同時,考慮互通式立交的美學造型要求是非常必要的?;ネㄊ搅⒔坏奶攸c之一是形式的多樣性,盡管如此,在一定的形式下怎樣獲得形式美的造型,同樣也是有規(guī)律可尋的。在互通式立交的造型方面,需要重點把握的是:(1)體現“不動之動”的美學特征。從功能出發(fā),要求互通式立交能提供流暢有序和安全運行的路線,這種內在的要求將導出極具動感和內在張力的外在表現,亦即“不動之動”的美學特征。當互通式立交的基本形式將功能需求與審美經驗協調一致地相融合時,這種美學特征就能得到有效的體現,就能給人以和諧和愉悅的感受。具體來講,“動”的美學特征主要通過以下幾個方面得以表達:線形所表達的動感通過交叉道路和匝道線形的順暢與力度,可以明顯地體現出互通式立交的動態(tài)之美。避免曲率突變、符合運行速度連續(xù)性要求等等的線形,自然會帶有漸強或漸弱的力感(圖7-51)。圖圖7-51德國某立交。點,但匝道自身線形的流暢與力度,較好體展態(tài)之美。整整體所表達的動感通過交叉道路與匝道線形所構成的整體造型,可以表達出互通式立交的動態(tài)之美,如反轉對稱形、渦輪形等(圖7-52)。其他帶有動感,且能統(tǒng)領精神氣韻的主匝道或其組合,也能為互通式立交的整體構圖帶來生機。圖圖7-52從反轉對稱形、渦輪形等的總體形狀上,能知覺到較為強烈的動態(tài)感受。變形所產生的動感某些變了形的形狀可以被知覺到一種抵抗變形的張力,從而使整個形狀有著一種恢復原狀的運動傾向。表現在互通式立交身上則主要是因為交叉道路的斜交所引起的整個立交的變形(圖7-53)。圖7-53從左至右半苜蓿葉互通式立交的變形過程。由于平面交叉為安全需要而始終保持正交形式,使得斜交變形后的形式始終保持了斜交前的痕跡,造成一種被無形的內力推離了原來位置的視覺印象,其動感就自然蘊于其中。(2)遵從“多樣統(tǒng)一”的美學規(guī)律。互通式立交的整體形式是由環(huán)境、交叉道路、匝道和構造物等要素構成的。要創(chuàng)作出一座景觀優(yōu)美的互通式立交,形態(tài)各異的多種要素不可或缺,同時還要把多種要素有機地統(tǒng)一為一體,包括將所有可能展現的外觀和內景結合在一起,成為一個統(tǒng)一的藝術創(chuàng)造。4.1.2坡面修飾坡面修飾,主要指互通式立交內部區(qū)域的路基邊坡、路肩、坡腳及三角區(qū)和環(huán)形區(qū)地面坡形的修飾。通過利用匝道的幾何構成和原有的自然地形,從整體上營造與自然地形相近似的圓滑的坡面造型(圖7-54)。圖圖7-54通過利用主線與匝道之間所圍成形狀和高低變化,結合自然地形,將整個區(qū)域修飾成圓滑、柔和的自然坡面。坡面修飾的要點,一是盡可能模仿自然,二是盡可能開闊駕駛員的視野。其設計要點有:(1)營造自然的填方坡面。通過填方邊坡坡率的變化,不但可以營造接近自然的坡面,對于沖出路外的車輛也是安全的。路基填方邊坡坡率按照高度逐漸變化,越接近地面,坡率越緩,在3~4米的寬度范圍內再將路肩修飾成圓弧形(圖7-55)。圖7-55一般情況下,路基填方邊坡采用圖上實線所示的邊坡坡率,當受條件限制時,也可以采用點劃線所示的邊坡坡率。(2)充分利用土方資源。對以填方為主的互通式立交的坡面修飾,勢必要用到大量的土方。為有效節(jié)約用土,填方的形成可以分為兩步,即先用滿足工程要求的土方按滿足穩(wěn)定要求的坡率(如1∶1.5)填筑路基,然后再利用廢棄的清表土和構造物的挖基土等進行坡面的修飾。(3)對挖方邊坡進行自然化的修飾。對挖方坡面,首先要注意視距的保證,盡可能挖除合流部分的三角地帶、彎道內側等部位有礙視線的坡面或山頭,然后,結合挖方情況和地形地質情況對坡面進行自然化的修整,盡可能消除坡面折角,切忌機械的、一刀切式的挖方坡面(圖7-56)。圖圖7-56(a)主線與匝道所圍成的區(qū)域,因挖方留下了一座孤立的山頭。設計者在對路基進行防護時,常規(guī)性地用人工擋墻將山頭包裹了起來。圖7-56(b)在邊坡自然穩(wěn)定的前提下,如果對該山頭進行自然化的處理,不但可以留下一處引人入勝的自然景點,還可以改善視距條件,節(jié)約大量的圬工砌體。(4)盡可能避免高大的人工防護。通過邊坡修飾,互通式立交內部的挖方坡面形成自然圓滑的狀態(tài),避免了圬工防護。圬工防護不但容易制造視覺污染,還影響通視條件,與土方修整相比,其造價往往也比較昂貴(圖7-57)。圖圖7-57匝道內側是一個土質山頭,按一般的挖方路基設置了高大的擋墻,形成一個圓又影響通視。(5)采用等高線的坡面修飾手法。坡面修飾的體現,在于邊坡坡面的圓滑變化,而一般的以橫斷面坡度控制的手法是難以表現的。因此較為有效的設計手段是采用等高線的坡面修飾手法,即利用主線與匝道之間所圍成形狀和高低變化以及路基邊坡的控制坡率,采用等高線設計出新的坡面(圖7-58)。在進行土方設計和施工時,可以采用廣場設計的手法進行控制。圖圖7-58等高線圖的設計,首先以主線與匝道的高程進行控制,同時考慮路基邊坡坡率、地形變化和排水需要。等高線不一定等距,但其變化應該是較為緩和的。4.1.3綠化設計互通式立交的綠化是立交景觀的重要組成部分,同時又是提高運營安全水平、坡面防護和改善生態(tài)環(huán)境的重要手段。綠化不是簡單地沿匝道兩側栽植行道樹,也不僅僅是按造園規(guī)則建造園林,應結合車輛運行及安全要求和所處環(huán)境加以綜合考慮。(1)首先考慮安全因素?;ネㄊ搅⒔环秶鷥鹊木G化,應喬灌結合,草木結合。按視覺誘導、通視要求和造園需要等,可將植樹按誘導樹、矮樹和主樹三種類型進行合理布置。彎道外側的植樹要起到視覺誘導的作用,分流端部的矮樹以不影響行車視線為原則,立交內部的空地可適當栽植喬木,在合流通視區(qū)則應嚴禁植樹(圖7-59)。圖7-59考慮交通安全的互通式立交綠化平面規(guī)劃。誘導樹:彎道外側可栽植行道樹,以起到視線誘導作用。矮樹:植于分流端部,采用緩沖效果強且特明顯征的叢生灌木,以間接引導駕駛員降低車速。禁樹區(qū):在合流部分的三角地帶內不可栽植樹木,只可種植花草,以保證通視。主樹:可在立交內栽植單棵或多棵20~30米的高樹,作為該互通式立交的特征標志。(2)適地考慮造園效果。位于城市或靠近城市的互通式立交,可利用立交內部的空地和地形條件設置體現當地歷史文化特色的園林或硬質景觀。位于郊外的互通式立交,則以追求與天然環(huán)境相融合的自然景觀為宜。(3)合理選擇草木種類。用于互通式立交綠化的樹種和草種的選擇,應考慮當地氣候條件、土壤條件和種植目的。有條件時,應優(yōu)先考慮當地生植物。4.2排水在互通式立交范圍內,其內部的匯水面積是有限的,除非有周圍的水系如農田排灌水需要通過,其排水設施大可不必不分情況和場合一律設置漿砌片石邊溝(圖7-60),應根據實際情況靈活設置。所考慮因素除水文、氣象、地形和地質等以外,還應綜合考慮互通式立交的整體景觀效果和行車安全。圖圖7-60位于三角區(qū)的排不但增加了視覺污染,同時還造成工程上的浪費和留有一定的安全隱患。(1)外側排水內外兼顧?;ネㄊ搅⒔煌鈧鹊呐潘O施可按一般路基的排水方法設置,與高速公路沿線和互通式立交內部的排水設施相互銜接,同時要與互通式立交的整體景觀效果相協調,結合匝道的線形特征,盡可能提供安全的路側凈區(qū)。(2)內側排水追求自然。互通式立交內側的排水邊溝不必整齊劃一,應結合坡面修飾,形成自然的富有變化的淺形溝,并以坡面形狀為主確定排水方向(圖7-61)。自然水溝一方面要盡量避免積水現象,保持溝底縱坡不小于0.15%;另一方面也不必坡降過大,以為植草防護提供條件。圖圖7-61結合坡面修

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