浅谈城区内的高速（快速）路设计

2016-11-25韩磊

城市道桥与防洪 2016年2期

关键词：环岛快速路高架桥

韩磊

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市 100082）

浅谈城区内的高速（快速）路设计

韩磊

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市 100082）

以京密路（G101）、怀丰路（京加公路）部分路段总体设计方案为实例，针对布置在城市建成区之内的高速（快速）路方案设计需考虑的问题进行分析，以寻求在道路设计阶段，做到路网合理、通行能力高、与现状交通和周边环境协调，达到行车安全、迅速、经济、便利、舒适和低公害的目标，并运用于其他条件相似的工程中去。

高速公路；城市快速路；城区；设计

1　项目背景

北京雁栖湖生态发展示范区位于北京市怀柔区，是承担首都国际交往职能、具有国际峰会举办能力的重要功能区，是高品质的生态旅游和文化休闲胜地。为配合北京雁栖湖生态发展示范区的建设工程，需要有便利、快捷的交通通道提供交通保障，达到中心城、首都国际机场与示范区的快速联络。近期建设京密高速公路以北段的京密路（京承高速公路—开放环岛）、提级怀丰路（开放环岛—中高路）为城市快速路，与京承高速公路共同构成示范区对外的全高速通道。近期建设道路位置如图1所示。

图1　项目位置示意图

京密路始建于20世纪70年代，是京沈路的一部分。京沈路全长909 km，起点是北京市东直门，终点是辽宁省沈阳市，其北京段又称为京密路，即从北京城区到密云。京密路规划为高速公路，全长55 km，是北京16条市道放射线之一，同时也是中心城与顺义、怀柔和密云新城之间的一条快速联系通道。

怀丰路是京加路的一部分。京加路全长2123km，起点是北京市东直门，终点是内蒙古呼伦贝尔加格达奇市，其北京段又称为怀丰路，即从怀柔到丰宁（东直门至怀柔段与G101为同一条路）。怀丰路在怀柔新城内的一段规划为城市快速路，其余路段规划为一级公路，是北京16条市道放射线之一，同时也是联系怀柔新城老城组团、雁栖组团、核心区的一条主要通道。

本次研究范围为京密路，南起京承高速公路，北至开放环岛，长约6.1 km；怀丰路，南起开放环岛，北至中高路，长约3.2 km。

2　建设条件

2.1现状简介

京密路（京承高速公路—开放环岛）道路两侧主要有彩各庄村、新新小镇和一些建材市场、工厂等，还有一部分鱼塘和闲置地。怀丰路（开放环岛—中高路）道路西侧主要为铁路用地，东侧主要为村庄和果园。

京密路（京承高速—开放环岛）现状全线有路，道路等级为一级公路，沥青路面，2009年完成大修，路面情况较好。其中：京承高速—大秦铁路段，京密路为两幅路型式，两上两下4条机动车道，路基宽度23.5 m，断面型式如图2所示；大秦铁路—开放环岛段，京密路为4幅路型式，主路三上三下6条机动车道，路基宽度25 m，辅路机非混行，6～9 m宽，主辅路分隔带宽3～23 m，断面型式如图3所示。

图2　京承高速—大秦铁路

图3　大秦铁路—开放环岛

怀丰路（开放环岛—中高路）现状全线有路，道路等级为一级公路，沥青路面，2006年建成通车，路面情况较好。怀丰路为两幅路型式，两上两下4条机动车道，路基宽度25.5 m，断面型式如图4所示。

图4　开放环岛—中高路

沿线主要相交道路共8条，其中高速公路1条，城市主干路5条，城市次干路1条；相交铁路2条，为大秦铁路和京承铁路；相交河道共有2条，即怀河和小泉河；相交高压走廊2组，其中1组3条500 kV高压线，1组2条110 kV高压线。

2.2规划条件

京密路和怀丰路道路两侧均有大于100 m的防护绿地，其中怀丰路西侧有铁路用地和河道用地。图5为用地规划图。

京密路（京承高速公路—开放环岛）规划为高速公路，设计车速100～120 km/h，三上三下6条机动车道，红线宽100 m。怀丰路（开放环岛—中高路）规划为城市快速路，设计车速80～100 km/h，两上两下4条机动车道，红线宽70 m。

图5用地规划图

本段京密路和怀丰路，共与9条规划道路相交，其中高速公路1条，城市主干路7条，城市次干路1条。相交形式均为立交，见表1。

表1　相交规划道路一览表

2.3建设目的

（1）加强市区与北部新城高速连接线；

（2）为示范区内外部道路系统联系提供高速通道；

（3）促进沿线区域的经济发展。

3　方案设计

3.1对规划的认识及功能分析

通过对道路规划条件的解读，同时结合项目周边目前已实施的现状路网情况，该项目的建设满足了北京雁栖湖生态发展示范区建设的交通需求及促进沿线区域的建设。通过该项目的建设可实现以下功能：

（1）该项目的建设将形成中心城、首都机场与示范区之间的高速联系通道，为示范区建设提供高效、快捷的交通保障；

（2）该项目及远期京密高速公路（五环路—京承高速公路）的修建，可为怀柔区、密云县提供多条与中心城联系的高速通道，为沿线发展提供良好的交通环境。

3.2主要技术指标

京密路（京承高速公路—开放环岛）规划为高速公路，设计车速采用100 km/h；怀丰路（开放环岛—中高路）规划为城市快速路，设计车速采用100 km/h。

3.3设计方案一

（1）平面设计

方案一考虑现状京密路大修刚满一年，路面条件较好，在满足设计标准的情况下应尽可能利用现状条件，减少新建面积，减少投资，缩短工期。因此，方案一利用现状京承高速主线及匝道桥下空间和现状大秦铁路框架桥，在现状京密路路由废除现状路，新建京密高速公路。

路线利用现状铁路桥下穿大秦铁路，受现状桥洞净宽控制（现状桥洞每孔净宽约12.5 m），桥下部分主线每条行车道宽度仅可保证3.5 m，左侧侧向净空0.7 m，右侧侧向净空0.3 m。

路线跨怀昌路、怀河、怀杨路、小泉河的桥梁现状桥宽不足，且据初步调查，桥梁荷载不满足公路一级标准，河道水位仅能满足20 a洪水位标准。因此,该三座桥梁（跨怀昌路、怀河为一座桥梁）废除，按设计横断面原地新建。

路线在与规划怀耿路相交位置，现状京密路两侧为大面积建材市场，现状行人和车辆过街需求较高，且怀耿路作为联系怀柔城区与怀柔东部新区的一条重要通道，目前已实现规划（京密路以东范围），现状怀耿路与京密路平交。因此,本方案在怀耿路以南起桥上跨怀耿路，保留怀耿路与京密路地面辅路系统的平交，以及其他怀耿路以北现状地方路的平交和过街条件。怀耿路南侧高压走廊两条110 kV高压线需进行拆改。

路线跨怀耿路后采用高架桥形式，跨开放环岛，向东与现状京密路接，向北与怀丰路新建快速路接。

怀丰路（开放环岛—中高路）规划利用现状怀丰路作为怀丰路快速路主路，在主路东侧设置双向行驶辅路。由于怀丰路快速路上跨开放环岛后，竖向无法与现状怀丰路在跨京承铁路大屯村桥前接，需废除现状大屯村桥重建新桥，并新建怀丰路辅路跨京承铁路桥。且受现状怀丰路西侧高填方京通铁路控制，相交规划路难以实现跨怀丰路快速路和京通铁路，相交规划路宜下穿怀丰路快速路和京通铁路，实现与快速路的分离，因此怀丰路快速路在相交规划路位置均为上跨，新建快速路可利用现状条件的路段不足350 m，仅为怀丰路段的10.6%。故本次方案设计在现状怀丰路东侧新建怀丰路城市快速路，保留现状怀丰公路作为快速路的辅路系统，为实现怀丰公路辅路与区域交通的服务和集散功能，新建快速路采用高架桥形式。在规划中高路位置与西岸联络线接。

方案一与沿线道路平面关系及纵断面设计如图6所示。

图6　方案一平纵缩示意图

京密路（京承高速公路—开放环岛）地面辅路系统总体维持现状京密路辅路的位置和功能，两侧辅路拓宽至各12 m，布置双向4车道，机非混行。

现状怀柔立交桥区京密路辅路标准较低，辅路净空2.5 m，净宽6～7 m。该方案结合京承高速怀柔立交节点方案，对京密路辅路进行改造，改造后辅路上跨京承高速主线及匝道，净空4.5 m，净宽12 m。

现状京密路在大秦铁路框架桥仅主路通过，未设辅路，辅路系统断于铁路桥南北两侧。该方案将现状铁路箱涵作为主线通行，在其两侧新建铁路箱涵各一座，辅路利用新建箱涵在大秦铁路桥下的通行，实现京密路辅路贯通。

现状怀杨路—怀耿路段西侧主辅路间是现状小泉河，西侧辅路无法向道路内侧拓宽，因此，此范围辅路向西拓宽后，步道出红线约3 m。

怀丰路（开放环岛—中高路）段地面辅路系统利用现状怀丰路作为新建快速路的辅路，局部结合中高路立交方案调整。

方案一设计为整体式路基型式，京密路现状路路由利用2.1 km，改造1.3 km，新建高架桥2 km；京承立交范围改建京密路辅路，大秦铁路新增辅路箱涵。除庙城南街和创业街上跨京密路外，其余相交规划道路均下穿京密路主线。怀丰路新建高架桥3.3 km，上跨京承铁路和所有相交规划道路。

（2）纵断面设计

路线竖向主要控制点为：京承高速公路、大秦铁路、怀昌路、怀杨路、怀耿路、兴怀大街、京密路（一级公路段）、怀丰公路（一级公路段）、京承高速、北大街（雁栖南大街）、栖湖路等相交道路、铁路，另外相交现况道路也是竖向设计的控制点。

方案一在京密路（怀耿路—开放环岛）以及怀丰路（开放环岛—中高路）段采用高架桥型式，其余路段除与怀昌路、怀杨路相交处采用上跨型式外，与其他构筑物相交处均采用下穿型式。

（3）横断面设计

京密路（京承高速公路—开放环岛）规划标准横断面为4幅路型式，中央隔离带宽2 m，主路双向6车道加连续停车带，两幅机动车道路面各宽15 m，两侧辅路各宽9～12 m。

由于京密路（京承高速公路—开放环岛）为纵穿怀柔城区的道路，本次方案设计考虑用地和工程投资等因素，在不影响道路功能和通行能力的前提下，将京密路（京承高速公路—开放环岛）横断面调整如下：取消主路右侧硬路肩，左侧路缘带由0.75 m调整为0.5 m，设计标准横断面为京密路（京承高速公路—开放环岛）4幅路型式，主路双向6车道，两幅机动车道路面各宽12.25 m，辅路不低于双向4车道标准。图7、图8分别为设计京承高速公路—怀杨路、怀耿路—开放环岛标准横断面图。

图7　设计京密路（京承高速公路—怀杨路）标准横断面图（单位:m）

图8　设计京密路（怀耿路—开放环岛）标准横断面图（单位：m）

怀丰路（开放环岛—中高路）规划标准横断面为两幅路型式（见图9），利用现状怀丰公路作为怀丰公路快速路主路，中央隔离带宽度为2 m，两幅机动车道路面各宽11.25 m，安排双向4车道加连续停车带，在主路东侧设置宽度为12～15 m的双向行驶辅路。

怀丰路（开放环岛—中高路）经与规划方案比较（平面设计中已论述），本次设计在现状怀丰路东侧新建高架快速路，保留现状怀丰路作为快速路的辅路系统。

图9　设计怀丰路（开放环岛—中高路）标准横断面图（单位:m）

4.4设计方案二

（1）平面设计

方案二考虑方案一中路线跨怀昌路、怀河、怀杨路、小泉河桥梁均废除原地重建，工程局部废弃较多，因此方案二提出利用现状京承高速主线及匝道桥下空间和现状大秦铁路框架桥，下穿大秦铁路后，路线由整体式路基过渡为分离式高架桥，分幅布置于现状主辅路隔离带内，在怀昌路以南完成道路横断面的渐变，路线跨怀昌路、怀河、怀杨路、小泉河新建桥梁均在现状桥梁两侧，创业街以北，现状京密路维持现状，作为京密高速辅路系统。

路线在大秦铁路以南与方案一相同，利用现状铁路桥下穿大秦铁路，受现状桥洞净宽控制（现状桥洞每孔净宽约12.5 m），桥下部分主线每条行车道宽度仅可保证3.5 m，左侧侧向净空0.7 m，右侧侧向净空0.3 m。

路线下穿大秦铁路后，由整体式路基过渡为分离式高架桥，在怀昌路以南完成道路横断面的渐变，路线跨怀昌路、怀河、怀杨路、小泉河新建桥梁均在现状桥梁两侧，新建主线桥中线距离现状桥约6 m，以确保新桥施工安全距离。

京密路怀杨路以北，利用主线怀杨路处折点，将两侧主线桥分别布置于现状23 m主辅路隔离带内。现状小泉河在怀杨路—怀耿路段与京密路并行，位于现状西侧主辅路隔离带内，上口宽约17 m。若将西侧高架桥布置于小泉河外侧，除需新建西侧辅路外，还会增加大面积现状京密路西侧的建材市场的拆迁征地，工程投资大，规模增加。由于小泉河尚无河道规划，因此，该方案将小泉河改线至京密路东红线东侧，经初步调查，该范围为绿化用地，基本无需拆迁。改造后小泉河在怀杨路以北接入现状小泉河河道内。京密路（怀杨路—开放环岛）主线分幅布置于现状主辅路隔离带内，现状小泉河河道还建绿地。怀耿路南侧高压走廊，两条110 kV高压线需进行拆改。

路线跨开放环岛，向东与现状京密路接，向北与怀丰路新建快速路接。

怀丰路（开放环岛—中高路）段与方案一相同，在现状怀丰路东侧新建怀丰路城市快速路，新建快速路全线采用整体式高架桥形式，在规划中高路位置与西岸联络线接。

方案二与沿线道路平面关系及纵断面设计如图10所示。

图10　方案二平纵缩示意图

京密路（京承高速公路—大秦铁路）地面辅路系统与方案一相同，新建铁路涵洞两座，辅路通过新建涵洞在大秦铁路桥下的通行，实现京密路辅路贯通。

在大秦铁路以北，京密路辅路随主线分幅高架渐变，亦渐变接入现状京密路主、辅路，在创业街北侧可完成地面辅路系统的渐变。创业街以北，现状京密路维持现状，作为京密高速辅路系统。

怀丰路（开放环岛—中高路）段地面辅路系统与方案一相同，利用现状怀丰路作为新建快速路的辅路。

方案二在京密路（京承高速公路—大秦铁路）段设计为整体式路基形式，大秦铁路—怀昌路段为主线断面渐变段，京密路（怀昌路—开放环岛）段设计为分离式高架桥形式。京密路现状路路由利用1.4 km，改造0.5 km，新建高架桥3.5 km；京承立交范围改建京密路辅路，大秦铁路新增辅路箱涵。除庙城南街上跨京密路外，其余相交规划道路均下穿京密路主线。

（2）纵断面设计

方案二主要控制点与方案一相同。京密路（创业街—开放环岛）以及怀丰路（开放环岛—中高路）段采用高架桥型式，其余路段与其他构筑物相交处均采用下穿形式。

（3）横断面设计

方案二京密路整体式路基段（京承高速公路—大秦铁路）与方案一相同，怀丰路横断面与方案一相同。方案二京密路（怀昌路—开放环岛）分离式高架桥每幅路设置单向3车道，不设右侧硬路肩，路面宽度12.25 m，如图11所示。

图11　设计京密路（怀昌路—开放环岛）标准横断面图（单位：m）

3.5设计方案三

（1）平面设计

方案三考虑利用现状大秦铁路框架桥处，主路行车道不能保证规范要求的最小宽度3.75 m，且铁路桥主路右侧侧向净空仅为0.3 m，无条件设置波形梁防撞护栏。因此，方案三提出路线上跨大秦铁路，全线新建高架桥，京密路（京承高速公路—开放环岛）段采用分离式高架桥分幅布置于现状主辅路隔离带内，怀丰路（开放环岛—中高路）段采用整体式高架桥布置于现状怀丰路东侧。现状地面系统均维持现状不变。

由于京承高速距离大秦铁路仅700 m，且该路段位于立交区范围，京密路主线最大纵坡不得超过2%，因此若跨大秦铁路，必须同时上跨京承高速。路线上跨京承高速，现状怀柔立交8条匝道均废除新建，新建匝道与位于第三层位置的京密路主线相接。京承高速北侧高压走廊，3条500 kV高压线需进行拆改。

路线跨大秦铁路后，分幅布置于主辅路隔离带内。京密路怀昌路以北范围与方案二相同。怀丰路（开放环岛—中高路）段与方案二相同。

方案三与道路平面及纵断面设计如图12所示。

图12　方案三平纵缩示意图

地面辅路系统均维持现状不变。

（2）纵断面设计

方案三主要控制点与方案一相同，全线为高架桥，与道路、铁路、河道相交处均采用上跨形式。

（3）横断面设计

方案三京密路（京承高速公路—开放环岛）分离式高架桥横断面布置与方案二分离式高架桥相同。怀丰路横断面与方案二相同。

3.6方案比较

综合三个方案的特点进行比较，如表2所示。

3.7方案选定

从不同角度将三个设计方案进行对比，如表2所示。不同方案工程主线作为高速（快速）路的一部分，均能满足汽车以较高速度行驶，具有较强的通过性交通特点，服务于长距离的快速交通及快速对外交通，服务对象是大容量、长距离、高速度的汽车交通。

主要区别在于：

（1）方案一在怀河节点，虽然利用现状路由，但需对现状两座跨河桥和一座跨线桥“原拆原建”。方案三主线均为新建工程，没有利用现状的条件，尤其是京承高速立交节点，需废弃一座全互通的立交系统，并原位置新建一座全互通立交，浪费极大。

（2）方案一、方案三均需要改造现状3条500 kV高压线。根据工程经验，改造500 kV规模的输电线路，不仅难度大、投资高，而且工程周期很长。由于一个重要节点的延误，会导致项目整体建设周期增长。工期的延长，意味着对周边居民出行及生活条件的破坏加剧，对周边商业贸易的影响加大，对过境交通的阻断加重，同时还可能会影响工程在2012年前完工的计划，宜尽量避免。

（3）方案三在本次实施的起点段为高架桥形式，为保证现状道路与新建高速的连通，需在起点修建引桥，实现“地面到高架”的转接。远期在实施本次设计起点以南的路段时，受以实施的条件限制为路基形式，否则需废弃近1 km的高填方路堤和引桥工程。方案一和方案二在起点段为路基形式，远期在实施本次设计起点以南的路段时“可高可低”，更有利于近远期的结合，减少对后期工程的制约。

（4）由于工程前半段穿过怀柔城区，后半段紧邻城区，短途出行、慢行系统都是极为重要的交通组成部分，对本路依赖性较强，因此方案应保证其地方路系统的功能。方案三则为最有利于保障现状需求的方案，方案一和方案二均有一定程度的影响。

综合比较各方面优缺点后，推荐采用方案二实施。