路线的立体交叉

1.概述

道路立体交叉简称立交，是利用跨线构造物使道路与道路或道路与其他线形工程，在不同高程相互交叉的连接方式。 立体交叉是高速道路（高速公路和城市快速路的统称）必不可少的组成部分。

立体交叉可使相交道路的各方向车流在不同高程的平面上行驶，在空间上消除或减少冲突点；车流可连续稳定地行驶，提高了交叉口的通行速度和通行能力；控制相交道路的车辆出入，车辆各行其道，互不干扰，保证行车安全和道路畅通。

立体交叉占地面积大、构造物多、施工复杂、造价高、不易改建。 因此，采用立体交叉应根据道路、交通、环境及自然条件，经过技术、经济及环境效益的比较和分析慎重确定。

（1）立体交叉的组成

立体交叉的主要组成部分如下：

①跨线构造物。 跨线构造物是指跨越被交道路的跨线桥（上跨式）或穿越被交道路的通道（下穿式）。 这是体交叉实现车流空间分离的主体构造物，有时也包括跨越匝道的桥梁。

②正线。 正线是指立体交叉范围内的直行道路。 根据相交道路的等级，正线可分为主线和次线。

③匝道。 匝道是指相交道路间的连接道，是立体交叉的重要组成部分，主要供转弯车辆行驶。 按其作用可分为右转匝道和左转匝道两类。

④匝道端部。 匝道端部是指匝道两端分别与正线相连接的道口，包括出入口、变速车道及辅助车道等。

a.出入口：是指匝道从正线的出口与入口，转弯车辆由正线驶出进入匝道的道口为出口，由匝道驶入正线的道口为入口。

b.变速车道：在匝道与正线连接的路段，为适应车辆变速行驶的需要，不影响正线交通所设置的附加车道。 变速车道分为减速车道和加速车道，出口端为减速车道，入口端为加速车道。

c.辅助车道：在立体交叉设置双车道匝道的分流、合流附近，为使匝道与正线车道数平衡和保持正线的基本车道数而在正线外侧增设的附加车道。

除以上主要组成部分外，立体交叉还包括集散车道、绿化地带，以及立体交叉范围内的排水、照明、交通工程等设施。

立体交叉的设计范围，一般是指各相交道路出入口变速车道渐变段顶点以内包含的正线、跨线构造物、匝道等全部区域。

（2）公路立体交叉与城市道路立体交叉的主要特征

公路立体交叉和城市道路立体交叉，在其作用、主要组成部分和设计方法方面是基本相同的。 但由于受地形、地物、用地、交通组成和管制以及收费制式等环境条件的影响，二者设计的主导思想有所侧重，各具特征。

公路立体交叉：一般设收费站，相邻立体交叉的间距较大：地物障碍少，用地较松；多采用地上明沟排水系统；常用立体交叉形式简单，采用的设计速度高，线形指标也较高，占地较大，以两层式为主。

城市道路立体交叉：一般不收费，相邻立体交叉的间距较小，须考虑非机动车和行人交通，用地较紧，受地上和地下各种管线及建筑物影响大，拆迁费用高：多采用地下排水系统，施工时要考虑维持原有交通和快速施工，注重设计的美观和绿化；常被作为一种城市景观来设计，立体交叉形式复杂、多样，以多层式为主。

2.立体交叉的类型及其适用条件

（1）按相交道路的跨越方式分类

立体交叉按相交道路的跨越方式可分为上跨式和下穿式两类，如图3.46所示。

图3.46 上跨式和下穿式立体交叉

1）上跨式

上跨式是用跨线桥从被交道路或其他线形工程上方跨过的交叉方式。 这种立体交叉施工方便，造价较低，排水易处理，但占地大，引道较长，跨线桥影响视线。

2）下穿式

下穿式是用通道（或隧道）从被交道路或其他线形工程下方穿过的交叉方式。 这种立体交叉占地较少，立面易处理，对视线和周围景观影响小，但施工期较长，造价较高，排水困难。

对上跨式和下穿式立体交叉的选用，要根据相交道路的功能、等级，立体交叉所处位置的地形、地质、排水、施工、周围景观等因素，经技术、经济比较后确定。 一般上跨式立体交叉宜用于市区以外或周围有高大建筑物处；下穿式立体交叉多用于市区或被交道路为高路堤处。

（2）按立体交叉的交通功能分类

立体交叉按其交通功能可分为分离式立体交叉和互通式立体交叉两类。

1）分离式立体交叉

仅设一座跨线构造物（跨线桥或通道），上下各层道路与道路（或其他线形工程）间互不连通的交叉方式，如图3.47所示。

这种类型的立体交叉结构简单，占地少，造价低，但相交道路的车辆不能转弯行驶。

分离式立体交叉的设置应根据道路网规划、相交道路的功能、等级、交通量、地形和地质条件、经济与环境等因素确定。

符合下列条件者应设置分离式立体交叉：高速公路同其他各级道路交叉，除因交通转换而设置互通式立体交叉外，均必须设置分离式立体交叉；具有干线功能的一级公路同其他各级道路交叉，除因交通转换而设置互通式立体交叉外，为减少平面交叉，应采用分离式立体交叉；二、三、四级公路间的交叉，直行交通量很大或地形条件适宜，且不考虑交通转换时，可设置分离式立体交叉；道路与主线铁路交叉，应采用分离式立体交叉。

图3.47 分离式立体交叉

2）互通式立体交叉

不仅设跨线构造物使相交道路空间分离，且上下道路之间相互连通的交叉方式。

这种类型的立体交叉车辆可转弯行驶，全部或部分消灭了冲突点，各方向行车相互干扰小，行车安全、迅速，通行能力大，但立体交叉结构复杂，占地多，造价高。

公路互通式立体交叉分为枢纽互通式立体交叉和一般互通式立体交叉两类。

高速公路之间、或高速公路与具有干线功能的一级公路之间、或具有干线功能的一级公路之间的互通式立体交叉，应为枢纽互通式立体交叉。 其匝道应具有良好自由流线形，匝道上不设置收费站，匝道端部不出现穿越冲突。

高速公路、一级公路与其他道路相交时应采用一般互通式立体交叉。 其匝道上可设置收费站，且高速公路出入口以外允许设置平面交叉。

互通式立体交叉的基本形式，根据交叉处车流轨迹线的交叉方式和几何形状的不同，又可分为部分互通式、完全互通式和环形立体交叉3种。

①部分互通式立体交叉。 相交道路的车流轨迹线之间至少有一个平面冲突点的立体交叉称为部分互通式立体交叉。 它是一种低级形式立体交叉，一般多用于主要道路与次要道路相交，当个别方向的交通量很小或分期修建，或受地形、地物及路网规划限制某个方向不能布设匝道时也可采用。 其代表形式有菱形立体交叉和部分苜蓿叶形立体交叉等。

图3.48 菱形立体交叉

a.菱形立体交叉：设有四条单向匝道通向被交道路，在次要道路的连接部存在平面交叉的互通式立体交叉。 如图3.48所示，图（a）为三路菱形立体交叉；图（b）为四路菱形立体交叉。

这种立体交叉能保证主线直行车流快速畅通；左转车辆绕行距离较短；主线上有高标准的单一进出口，交通标志简单；主线下穿时匝道纵坡便于驶出车辆减速和驶入车辆加速；形式简单，仅需一座跨线构造物，用地和工程费用小。 但次线与匝道连接处为平面交叉，影响通行能力和行车安全。 适用于城市主要道路与次要道路相交且用地困难的情况，而公路上采用较少。

布设时应将平面交叉设在次要道路上，主要道路上跨或下穿应视地形和排水条件确定，一般以下穿为宜。 次要道路上可通过渠化或设置交通信号等措施组织交通。

b.部分苜蓿叶形立体交叉：部分左转弯方向不设环形左转匝道，而呈不完全苜蓿叶形的立体交叉。 如图3.49所示，可根据转弯交通量的大小或场地限制，采用图示任一形式或其他变形形式。

这种立体交叉可保证主线直行车流快速畅通；单一的驶出方式简化了主线上的标志；仅需一座跨线构造物，用地和工程费用较小；便于分期修建，远期可扩建为全苜蓿叶形立体交叉。但次要道路上为平面交叉，影响通行能力和行车安全，且有停车等待和错路运行的可能。 适用于主要道路与次要道路相交。

布设时应使转弯车辆的出入尽量少妨碍主线交通，平面交叉应设在次要道路上，必要时可在次要道路上组织渠化交通或设置信号控制。

图3.49 部分苜蓿叶形立体交叉

图3.50 喇叭形立体交叉

②完全互通式立体交叉。 相交道路的车流轨迹线全部在空间分离的交叉称为完全互通式立体交叉。 它是一种比较完善的高级形式立体交叉，匝道数与转弯方向数相等，各转弯方向均有专用匝道，无冲突点，行车安全、迅速，通行能力大；但占地面积大、造价高。 适用于高速道路之间或高速道路与其他交通量大的道路相交。 其代表形式有喇叭形、苜蓿叶形、子叶形、Y形、X形、涡轮形、组合型等。

a.喇叭形立体交叉：用一个环形（转向约为270°）左转匝道和一个半定向式左转匝道组成的完全互通式立体交叉，如图3.50所示，是三路立体交叉的代表形式。 喇叭形立体交叉可分为A型和B型，经环形左转匝道驶入正线（或主线）为A型，经环形右转匝道驶出正线（或主线）为B型。

这种立体交叉除环形匝道适应车速较低外，其他匝道都能为转弯车辆提供较高速度的定向或半定向运行；只需一座跨线构造物，投资较省；无冲突点和交织，通行能力大，行车安全；造型美观，行车方向容易辨别。 但环形匝道线形指标较低，行车速度低。 一般适用于高速道路与一般道路相交的T形交叉。

布设时应将环形匝道设在交通量较小的方向上，主线左转弯交通量大时宜采用A型，反之可采用B型。 一般道路上跨时对转弯交通视野有利，下穿时宜斜交或弯穿。

b.苜蓿叶形立体交叉：用4个对称的环形左转匝道实现各方向左转车辆运行的全互通式立体交叉。 它是四路交叉常用互通式立体交叉之一，如图3.51所示，图（a）为标准型；图（b）为带集散车道型。

图3.51 苜蓿叶形立体交叉

这种立体交叉各匝道相互独立，无冲突点，交通运行连续而自然，仅需一座跨线构造物，可分期修建。 但立体交叉占地面积大，左转车辆绕行距离长，环形匝道适应车速较低，且跨线桥上、下存在交织，限制了立体交叉的通行能力。 适用于高速道路之间或城市外围环路上的不收费立交采用。

布设时为消除正线上的交织，避免双重出口而使标志简化，提高通行能力和行车安全，常在正线的外侧增设集散车道，使出入口及交织段布置在集散车道上，成为带集散车道的苜蓿叶形立体交叉。

图3.52 子叶形立体交叉

c.子叶形立体交叉：是用两个环形匝道实现车辆左转的全互通式立体交叉，如图3.52所示。

这种立体交叉只需一座跨线构造物，造价较低，匝道对称，造型美观。 但交通运行条件不如喇叭形好，正线上存在交织，左转车辆绕行长。 多用于苜蓿叶形立体交叉的前期工程。 布设时以主线下穿为宜。

d.Y形立体交叉：是用定向匝道或半定向匝道实现车辆左转的全互通式立体交叉。 如图3.53所示，图（a）为定向Y形，图（b）为半定向Y形，右下图为三层式。

图3.53 Y形立体交叉

这种立体交叉能为转弯车辆提供高速的定向或半定向运行，通行能力大；无交织，无冲突点，行车安全；行车方向明确，路径短捷，运行流畅；正线外侧占地宽度较小，但跨线构造物多，造价较高。 适用于各方向交通量都很大的三路互通式立体交叉。

布设时定向Y形立体交叉的正线在交叉范围内，应为双向分离式断面，或拉开适当的距离，以满足左转匝道纵坡和桥下净空要求，在正线设计时就应充分考虑立体交叉布设的要求。半定向Y形立体交叉适用于正线双向行车道之间不必拉开或难以拉开的情况。

e.X形立体交叉：又称半定向式立体交叉，是由4条半定向左转匝道组成的高级全互通式立体交叉。 如图3.54所示，图（a）为对向左转匝道对角靠拢布置，图（b）为对向左转匝道对角拉开布置。

图3.54 X形立体交叉

这种立体交叉从各方向转弯使车辆转向明确，自由流畅；单一的出口或入口，便于车辆运行和简化标志；无冲突点，无交织，行车安全；适应车速高，通行能力大。 但层多桥长，造价高，占地面积大。 一般多用于高速道路之间、各左转弯交通量大、车速要求高、通行能力大的枢纽互通式立体交叉。

图3.54（a）、（b）两种形式，图（a）所示形式的转弯匝道线形更为流畅，转弯半径更大，适应的车速更高，桥梁建筑长度缩短；但总的建筑高度增加，匝道桥与跨线桥集中布设使结构更复杂。 布设时，宜将直行车道分别布置在较低层，而将对角左转匝道布置在高层。 图（b）所示形式，可以合理利用空间高差的变化，以降低立体交叉的建筑高度，但要避免一条匝道几次上下起伏变化，以一次升降坡为宜。

f.涡轮形立体交叉：是由4条半定向式左转匝道组成的一种高级全互通式立体交叉，如图3.55所示。

这种立体交叉匝道纵坡和缓，适应车速较高；车辆进出正线安全通畅；无冲突，无交织，通行能力较大。 但左转弯车辆绕行距离较长，营运费用较大；需建两层式跨线构造物5座，造价较高；占地面积大。 适用于高速道路之间转弯速度要求较低的枢纽互通式立体交叉。

布设时，为使匝道平面线形与汽车行驶速度的变化相适应，通常匝道出口线形应比入口线形好。

图3.55 涡轮形立体交叉

图3.56 组合型立体交叉

g.组合型立体交叉：是根据交通量并结合地形、地物限制条件，在同一座立体交叉中采用两种或两种以上不同形式的左转匝道组合而成的全互通式立体交叉，如图3.56所示。

这种立体交叉正线双向行车道在立体交叉范围在不拉开距离的情况下，左转匝道多为环形和半定向式匝道，组合形式多样；匝道布设形式与交通量相适应；充分利用地形、地物，因地制宜。 适用于一个或两个左转弯交通量较小的枢纽互通式立体交叉。

布设时应合理设置环形左转匝道，尽量使结构紧凑，减少占地。

③环形立体交叉，是指主线直通，次线及主线转弯车辆环绕中心岛交织运行的互通式立体交叉，称为环形立体交叉，如图3.57所示，其中（a）、（b）、（c）分别为三路、四路、多路环形立体交叉。

环形立体交叉是由平面环形交叉发展而来，为保证主线直行车流快速、畅通，将主线下穿或上跨中心岛。 次要道路的直行车流和交叉口的左转车流一律绕中心岛作单向逆时针行驶，车流在环道内相互交织，直至所去的路口离开。

图3.57 环形立体交叉

环形立体交叉能保证主线直通；无冲突点，交通组织方便；结构紧凑，占地较少。 但次要道路的通行能力受环道交织能力的限制，车速受到中心岛半径的影响，构造物较多，左转车辆绕行距离长。 适用于主要道路与次要道路交叉，以用于5条以上道路相交为宜。

布设时，应让主线直通，中心岛可采用圆形、椭圆形或其他形状。

3.立体交叉的布置规划与形式选择

（1）立体交叉位置的选定

对互通式立体交叉的位置选定，应以道路网现状和规划为依据，综合考虑交通条件、地形和地质条件，以及用地、文物、景观和环保等社会和环境因素。 要求立体交叉范围内主线及其人口附近的平纵线形指标、视距和横坡等，能提供安全的分合流条件并能与匝道顺适连接，被交道路应具有与互通式立体交叉出入交通量相适应的通行能力，并能为交通发生源提供便捷的连接。 同时考虑立体交叉对地区交通的分散和吸引作用、立体交叉设置的条件、技术上的合理性、经济上的可能性以及拟选的立体交叉形式等。 一般应选择在相交道路的平纵线形指标良好，地势平坦开阔、地质稳定和环境条件有利的位置。

一般应根据下列条件选定立体交叉：

①相交道路的等级。 高速公路同其他各级道路相交，必须采用立体交叉；一级公路与交通量大的其他道路相交，应采用立体交叉；其他各级道路间的交叉，在交通条件需要或有条件的地点，也可采用立体交叉。

②相交道路的性质。 国家及省属主干线公路之间及其与交通繁忙的一般公路相交时，应设置互通式立体交叉。

③相交道路的任务。 高速公路、一级公路与通往大城市、重要政治或经济中心、重点工矿区、重要港口、机场、车站和游览胜地及重要交通源的公路相交处，应设置互通式立体交叉。

④相交道路的交通量。 一级公路为干线公路且被交公路为四车道，按各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交通量达到10000辆以上；城市道路当进入交叉口的交通量达4000～6000pcu／h（小客车），相交道路为四车道以上，且对平面交叉采取交通管理及交通组织措施均难以改善交通状况时，可设置互通式立体交叉。

⑤人口数量。 在人口超过3万人的城市附近或互通式立体交叉影响范围的人口超过4.5万时，可设置互通式立体交叉。

⑥地形条件。 当交叉处地形条件适宜修建立体交叉，且与平面交叉相比不会过多增加工程造价时可考虑采用立体交叉。 如高填方路段与其他道路交叉处，较高的桥头引道与滨河路交叉等。

⑦经济条件。 经对投资成本、营运费用和安全性分析，设置互通式立体交叉的效益投资比和社会效益等大于设置平面交叉时，可修建互通式立体交叉。

（2）立体交叉的间距

确定互通式立体交叉间距时，主要应考虑以下影响因素：

①满足交通密度的要求。 相邻立体交叉之间保持合适的间距，能均匀分散交通，使整条道路和区域交通流被各立体交叉均衡、合理地负担。 立体交叉间距过大，不仅难以满足交通需要，还会影响高速道路功能的发挥；间距过小，则会使行车速度和通行能力降低，导致交通运行困难，交通事故发生的可能性增加，建设投资加大。

②满足交织段长度的要求。 相邻立体交叉之间要有足够的交织路段，以在相邻立体交叉出入口之间设置足够长度的加、减速车道。 交织路段是从前一立体交叉匝道上车辆驶入正线的合流点到下一立体交叉正线上车辆驶入匝道的分流点之间的距离。

③满足设置交通标志的要求。 相邻立体交叉之间应保证足够的距离，使在此距离内能设置若干预告标志，以便连续不断地告知驾驶员下一立体交叉和出口的位置。

④驾驶员操作顺适的要求。 互通式立体交叉，尤其是多层式立体交叉由于其平面线形连续变化，纵断面多有起伏，如果间距过短，会对驾驶操作的顺适、交通流的稳定及景观均不利。

对互通式立体交叉的间距，高速公路规定，在大城市、重要工业园区附近的平均间距宜为5～10km，其他地区宜为15～25km；最小间距不宜小于4km，因路网结构或受地形条件及其他特殊情况限制，经论证相邻互通式立体交叉的间距需适当减小时，其上一互通式立体交叉加速车道渐变段终点至下一互通式立体交叉减速车道渐变段起点之间的距离不应小于1000m，且应设置完善、醒目的标志、标线和视线诱导标等交通安全设施；若小于1000m，且经论证必须设置时，应将两者合并设置为复合式互通式立体交叉；最大间距不宜大于30km；超过30km时，应在适当位置设置与主线分离的“U形转弯”设施。 非高速公路互通式立体交叉的最小间距，可参照高速公路的规定执行，条件受限时，经对交织段的通行能力验算后可适当减小。

城市道路规定两座互通式立体交叉的最小间距按正线设计速度80km／h、60km／h、50km／h和40km／h，分别采用1km、0.9km、0.8km和0.7km。