道路交叉口竖向设计及实例分析

道路交叉口竖向设计及实例分析饶志辉((((义乌市宏胜市政工程有限公司，浙江义乌333322022022022000)00)00)00)摘要：本文介绍了道路平面交叉口竖向设计的原则、基本方法和一般形式，学习并分析了一个工程设计实例，同时涵盖路脊线调整、交叉口渠化设计和施工。关键词：交叉口；竖向设计；实例分析；路脊线调整；渠化设计；施工Abstract：Thispaperintroducestheprinciple,thebasicmethodandthegeneralformoftheroadIntersectionsverticaldesign，studyandanalyzeanengineeringdesignexample,whilecoveringtheroadridgelineadjustment,intersectionchannelizationdesignandconstruction.KeyKeyKeyKeyWordsWordsWordsWords：Intersection；Verticaldesign；Casestudy；Roadridgelineadjustment；Channelizationdesign；Construction中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：工程概况交叉口是道路交通的咽喉，交叉口竖向设计是道路设计和施工的关键部位。常用的平面交叉口类型有“十”字形、“T”字形、“x”形、“Y”形，环形5种。道路交叉口竖向设计的任务，是要统一解决相交道路之间以及交叉口和周围建筑物之间在立面位置上行车、排水和建筑艺术三方面的要求；确定与周边道路及建筑地坪标高相协调的平顺设计表面，且满足行车舒适、交通安全、排水通畅、工程量小、街道地面景观等要求。道路交叉口的排水问题，雨天时城市道路交叉口积水现象随处可见，严重影响了市民的出行。再者，由于现代汽车性能结构的不断改进，对交叉口路面平整度的要求也越来越高。由此可见，城市道路交叉口竖向设计是城市道路设计中的重要环节，直接关系着整条道路设计的成败。交叉口竖向设计一般有6种基本形式：凸型、凹型、分水线型、谷线型、斜坡型、马鞍型等。其中凸型交叉口纵坡指向四周，可不设雨水口；凹形交叉口排水困难，应尽量避免；其他几种形式都应在纵坡指向交叉口的道路的人行横道外设置雨水口，以防止雨水汇入交叉口范围内。一交叉口竖向设计基本原则1.1保证两条路的路拱和横坡。1.2注意两条路交叉口的标高衔接。1.3交叉口竖向设计标高应与四周建筑物地表标高相协调。1.4为了保证交叉口排水流畅，设计时至少应有一条道路的纵坡背向交叉口，即纵坡方向远离交叉口。如图1，工人北路南侧纵坡背向交叉口；图3，福田路与江滨北路纵坡均背向交叉口。1.5路口设计纵坡不宜太大，一般不大于2％，困难情况下，不大于3％。如图1，最大纵坡不到1%；图2最大纵坡大约0.5%；图3最大纵坡不到1%。1.6横坡应为0.5％～2.0％。1.7合理确定变坡点和布置雨水口。1.8同级道路相交，纵坡一般不变，横坡可变。一般是调节纵坡较小道路的横坡，如果调节纵坡较大道路的坡度，会影响道路的平顺性和行车的舒适性。1.9主、次道路相交，主要道路的纵横坡度一般均保持不变(非机动车道纵坡、横坡可变)，次要道路的纵横坡度可适当改变，次要道路的双横坡断面逐渐过渡到与主道路横坡相一致的单坡断面。因为主要道路的车辆较多，车速较高，故宜尽量减少对其横坡的改变。二交叉口竖向设计基本方法和形式有方格网法、设计等高线法、方格网设计等高线法。2.12.12.12.1方格网法：在交叉口范围内，以相交道路的中心线为坐标基线打出5m×5m或10m×10m的方格网，测出各方格点的地面标高，计算确定设计标高和挖、填施工高度的方法即为方格网法。方格网法便于施工放样，通常适用于道路正交或接近于正交的简单交叉口设计。2.22.22.22.2设计等高线法：设计等高线法是在交叉口设计范围内，选定路脊线(一般选择两条道路的中线作为路脊线)，并将处在交叉口范围内的路脊线进行等分，和划分标高计算线网，然后根据纵断面标高推算出路脊线和标高计算线网上各点的设计标高，最后根据经验和这些标高数据直接勾画出设计等高线。设计等高线法能更直观地反映交叉口的实际地形和竖向设计形状且便于设计检验、调整。但这种方法存在着设计等高线上各点位置不易放样的缺点，当交叉口面积很大时计算施工标高则相对繁琐。该法普遍用于一般道路的交叉口设计，各种中小型柔性路面的交叉口设计。2.32.32.32.3方格网设计等高线法：方格网设计等高线法是前两种方法的结合，集两者之长处。它先采用设计等高线法设计计算，再进一步利用内插法算出方格网各角点的设计标高，标出各相应点的地面标高与施工填、挖高度。方格网设计等高线法适用于大型、复杂的道路交叉口竖向设计。从以上设计方法比较中可以看出，方格网法多用于刚性路面的简单交叉口设计；设计等高线方法常用来解决柔性路面的交叉口设计；方格网设计等高线法集两者之优点，适用范围最广，既可解决柔性路面设计问题，又可解决刚性路面设计问题。本工程设计实例施工图设计都以等高线形式出图。图1、图2道路交叉口竖向设计形式为马鞍型，图3为分水线型。图１，只有工人北路南侧纵坡背向交叉口，其余三侧的道路纵坡均指向交叉口；图２，北城路东西侧道路纵坡均指向交叉口，稠州北路南北侧基本无纵坡；图３是主辅路斜交的大型“Ｔ”形交叉口，以单向交叉道路中线为分水岭，双向交叉道路在交点有一个坡峰，单向交叉道路中线纵坡很小。设计时不能仅仅局限于交叉口这个较小的范围。如图１、图2中，其中一条道路（主路）中线在交叉点设计成坡谷形式，使中线标高在交叉前适当降低，从而使两条中线相交点标高适当降低，避免两条中线相交点标高突出的高的问题。在两条中线相交点10-20米范围内形成一个渐变区，此中心范围内相对四边标高还是高的，从而既不影响排水，又不影响协调和美观。把实际高程相顺接，进行了优化，交叉口处标高适当降低，这样一来，交叉口处的高差得到了有效的减少，道路纵坡也得以减小。三路脊线调整选定路脊线时。既要考虑行车的平顺，又要考虑整个交叉口的平顺美观。路脊线通常是道路中线。在交叉口中，路脊线的交点即控制点标高的位置。对于斜交的大型“T”形交叉口，其道路中线不宜作为路脊线，应加以适当调整，中心控制点位置应选在双向车流的中间位置。调整路脊线的起点A，一般取在缘石转弯半径的切点断面处，中心控制点位置由B调整到B’。非对称的“Y”形路脊交叉口的竖向设计。对于不是对称的“Y”形路脊交叉口的竖向设计，一般建议采取等距离方法来确定中心控制点的位置，也就是根据已知条件求出交叉口中心控制点的具体坐标。交叉口中心控制点标高的获取主要借助于相交道路的设计横坡度、纵坡度，同时还得全面考虑交叉口实际的路面设计厚度、实际地形以及周遭建筑物的布局这些综合性因素。在具体确定相交道路中心线交叉点控制坐标或者标高的时候，还得注意相交道路之间的纵坡值相差不要太大，要确保其尽可能相近，这对于竖向设计在技术上的处理较为有利。接着，对标高计算网加以确定，同时还得将标高计算线上各点的设计标高以具体数字表现出来。标高计算线网的确定一般采取的是方格网法、等分法以及圆心法，也就是把路脊线上的等分点和圆心有序相连而形成的标高计算网。而所谓的路脊线也就是路拱定点之间相互组成的连线，也被称作是交叉路面的分水线或者是对行驶车辆轨迹的一个分界线。路脊选定是否合适在一定程度上直接影响着交叉口的排水、路拱与行车之间的均衡与匀称，所以在一定程度上可以说路脊线选择的合理是交叉口竖向设计质量高低的一个关键点。而等分法也就是把路脊线和与之对应的缘石曲线分成相同数量的等份，接着有序地形成标高计算网。为了确保标高计算线可以和行车的方向相互垂直，一般采用等分法比较合适。“Y”形平面交叉口竖向设计中路脊线的调整。在收集测量、排水、交通以及交叉道路在技术上的相关资料、绘制交叉口平面图以及对交叉口的设计范围加以确定、拟定交叉口竖向设计图式之后，则是计算并确定交叉口中心控制点以及各个主要特征点的设计标高，这是方格网设计等高线方法的一般步骤。在计算并确定交叉口中心控制点以及各个主要特征点的设计标高时要注意的是中线控制线的把握。在“Y”形交叉口，当斜交偏角很小的时候，一般可以看作是交叉角度在85°一95°之间，路脊线依旧可以按照原来相交道路设计路中线看待，可以不改变。可是当两者之间的斜角过大的时候，路中线就不可以充当路脊线了，因为会出现路拱不匀称。双向交叉道路路脊线为道路中线，如图１、图２。斜交的大型“T”形交叉口，其道路中线不宜作为路脊线，路脊线应适当调整，两条路脊线交点沿双向道路中线向两中线夹角为锐角方向移动３-5m。如图３，路脊线交点沿双向道路中线向南侧移动了３m。“T”形斜交锐角越小，路脊线调整距离越大。四交叉口渠化设计所谓交叉口渠化，就是指人、车分离，车辆各行其道，互不干扰，顺序行驶，通常通过在道路上划线，用绿带和交通岛分隔车道，使各种不同类型和不同速度的车辆，顺着一定的方向互不干扰地通过。交叉口进行渠化设计可以通过合理布设交通岛、交通标志、地面标线，以引导车流按一定方向或路径行驶。4.14.14.14.1交叉口渠化设计基本原则：4.1.1分离原则：渠化设计应尽可能减少不同交通流之间的干扰，通过交通标志标线引导交通参与者按照车道分离、机非分离、人车分离的通行方式，促使各行其道。4.1.2疏导原则：明确不同交通流的行驶轨迹，通过单向交通、变向交通、专用道、禁止左转等措施疏导交通流。4.24.24.24.2交叉口渠化设计要点：4.2.1用渠化岛保持交通流顺畅，减少交通隐患。交通流顺畅与否，既影响交叉口的通行能力，又影响交叉口的行车安全。通过增设导流岛，配合导流线和相应的标志标线，明确各股交通流运行轨迹；上流直行进口道与下流出口道对齐，明确转弯车流路径，特别是右转车流，面积过大处增设三角形渠化岛。4.2.2设置行人过街安全岛，合理组织自行车交通。国内一般规定，当人行过街横道大于15m时，需设置行人过街安全岛：两块板、四块板道路利用中分带设置行人过街安全岛，一块板、三块板道路需增设安全岛。在欧洲发达国家，信号交叉口一般都设置行人过街安全岛，信号灯布设在安全岛上。4.2.3重视交叉口景观，合理设置交叉口绿化，功能与景观并重。交叉口是城市景观设计的重要节点，因此从美学上对交叉口设计提出了更高的要求。除了合理的交通设计、增强交通流的连续性，以及使较少机动车在交叉口延误外，道路绿化、线形等景观设计也是交叉口设计的重要部分。另外道路绿化能够起到交通管制和诱导交通的作用。如图2，为什么渠化设施只布置在道路交线成锐角方位？有两个原因。渠化设施起分离直行与右转车辆的作用，道路交叉线锐角部位右转角度大，所以布置在锐角部位；道路交线锐角部位道路边线需设置圆弧过渡，人行道及行人向后退了，而车辆停靠位置却在前面，路边行人与斑马线（车道停车处）有一定的前行距离，为保护路中行人，所以设置渠化设施（渠化岛）。五施工施工图设计以设计等高线形式出图，能清晰地反映交叉口的实际地形和竖向设计形状，施工时应根据设计等高线计算出各点的施工标高，即各点填、挖施工高度。这种方法施工放样时并不方便，施工人员需要根据等高线内插出众多高程控制点的标高。施工方法是控制每个横断面的标高，横断面桩号间距为5米，横坡控制间距为５米。可以采用方格网设计等高线法施工。方格网设计等高线法是方格网法和设计等高线法的结合，集两者之长处。设计等高线法等高线上的标高点在施工放样时不如方格网法方便，为此将以上两种方法结合使用，取长补短，能直观地反映出交叉口立面的形状和满足施工放样方便的要求。它先采用设计等高线法设计计算，再进一步利用内插法算出方格网各角点的设计标高，标出各相应点的地面标高与施工填、挖高度。方格网设计等高线法适用于大型、复杂的道路交叉口竖向设计。从下至上，控制路基、路面底基层、基层、面层的标高。路缘石、侧石、各种井的井盖与路面标高一致。作者简介饶志辉(1984—)，男，市政公用工程专业二级建造师，