随着我国高速公路路网的形成,高速公路改扩建将是今后我国公路建设的重要任务之一,相应的高速公路互通式立交改扩建遇到的问题也越来越复杂,如互通式立交小净距、互通式立交出口识别视距不足以及匝道收费站与两侧特征点间距不足等问题引起的改扩建难题,但目前相关规范基本没有给出解决方案。为了给今后的互通式立交改扩建提供设计思路和解决方案,本文对上述若干关键问题进行了研究,对提高互通式立交改扩建的设计水平和交通安全具有重要意义。根据已有改扩建工程资料和相关研究文献,总结了互通式立交改扩建原则与前期工作,分析了互通式立交方案的影响因素,并根据改扩建前后互通式立交的位置及形式是否变化将其改扩建方案分为原位扩建、原位新建、原位改建和移位重建四种;按照独立互通式立交和小间距互通式立交改扩建两种情况分析了互通式立交改扩建过程中遇到的若干关键问题。以互通式立交之间的净距和隧道与互通式立交之间的净距为研究对象,对目前常用的净距计算方法的合理性进行了对比分析,并通过分析两种净距的影响因素,提出了两种净距不足时互通式立交改扩建的解决方法及其适用条件。互通式立交出口识别视距不足易引发出口交通事故,本文分析了互通式立交改扩建过程中出口识别视距不足的产生原因及其类型。通过分析互通式立交出口驾驶人的驾驶行为,基于交通流理论建立了互通式立交出口识别视距计算模型,将计算结果与现行规范对比分析后提出了推荐值,作为判别识别视距不足的依据。根据识别视距不足的类型,分别提出了互通式立交出口改扩建方案和解决办法,对于识别视距不易满足的路段,提出了保障出口安全的措施。通过分析车辆进出匝道收费站的行车特性,基于交通流理论分别建立了收费广场中心线与匝道分、合流点最小间距以及收费广场中心线与被交路平面交叉最小间距的计算模型,对各计算模型中参数的取值进行了详细的分析,将计算结果和现行规范推荐值进行对比分析,论证了计算结果的合理性,最终提出了各最小间距的推荐值,为收费广场的改扩建提供依据。