太原市北中环-涧河路互通立交总体设计

2018-08-18曹建枫

城市道桥与防洪 2018年8期

关键词：中环纵坡横断面

曹建枫

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

1.1 项目背景

太原市位于山西省中部，东、西、北三面环山，中、南部为河谷平原，是山西省省会，也是全省政治、经济、文化、科技、交通、信息中心。

太原市“三面环山、汾水中流”的自然格局形成了南北狭长的带状、组团式城市布局。环线道路合围区域（北至北中环，南至南中环，西至窊流路—义井路，东至太行路）是城市公共服务设施最集中、土地开发强度最大的地区。在“南移、西进、北展、东扩”的发展策略下，太原市未来将构建“双核、双区”的城市空间结构，以疏解老城职能，降低人口密度和就业密度。同时，随着城市化和机动化的快速发展，出行距离不断增长，加剧了有限道路网的交通负荷。高峰时段，环线内交通拥堵严重。

为有效缓解城市中心城区的交通压力，完善城市快速交通系统，2013年初太原市启动了环线道路建设，以达到对外连接高速、对内连接城市主干路，实现城市交通快速传输的目的。

1.2 项目概况

北中环规划为准快速路，是太原市城市快速环线中的北环。涧河路—建设路一线位于太原市东侧，石太线以西，连接北部的阳曲县和南部晋中榆次，规划为重要的城市快速路。

北中环-涧河路节点是城市快速路网的关键节点，应建设为一个以交通功能为主，服务功能为辅的互通立交。该立交的建设，在完善太原市路网结构的同时，更能充分发挥快速交通体系的高效便捷作用，有利于缓解交通紧张状况（见图1）。

2 立交功能定位及建设必要性

北中环西起西中环，向东跨越东晋铁路支线，沿胜利西街往东，经小东流村，跨大黑水河渠、西干渠，过汾河，经森林公园南侧，跨东干渠、大同路涧河桥，沿涧河抢险路，经过矿山机器厂、机车厂、享堂村，沿晋安东街与太行路相接，直至东环高速。沿途自西向东分别与和平路、滨河西路、滨河东路、大同路、解放路、五一路、涧河路等多条交通干道相交，是太原市北部主要的东西向快速通道，将有效弥补该区域干路不足的现状，还将有效分流现状跨河桥梁的车流，对促进城北厂矿企业的改革发展具有重要作用。

涧河路—建设路位于太原市东部，北通阳曲、南连晋中榆次，穿越杏花岭区、迎泽区和小店区，沿线商业住宅区密集，串联起太原动物园、太原东站、太原站、太原南站和武宿机场，与北中环、北大街、迎泽大街、南内环、长风街、南中环等横向干道相交，向南接入二广高速，对促进铁路区域改造、引领东部城区开发具有重要作用。

北中环与涧河路在快速路网骨架中至关重要，是城市长距离出行的重要通道。北中环-涧河路立交作为两条快速路相交的节点，是城市东北部与城区联系的交通枢纽，对完善城市快速路网架构、实现沿线组团与快速环路及城市腹地的互通有着重要意义。同时，该立交也是内、外交通转换的主要节点，对疏散长距离交通有着重要作用。因此，北中环-涧河路立交的建设十分必要。

3 交通流量预测

北中环-涧河路立交是太原快速路网中的重要节点，按规范要求，交通量预测年限为20 a。

参照太原2009年居民出行调查的交通模型，就交通需求与供给间关系对路网条件改变时交通运行状况进行分析，并构建交通量预测模型，从而得到远景2033年的高峰小时交通量。如图2所示：直行交通为主流向；北中环西与涧河路南的转向流量也较大，应提高该方向的平面指标；北中环西与涧河路北的转向流量较小；北中环东与涧河路沟通的4个转向流量相对较大。立交方案拟定时要以交通量预测结果为依据。

图2 2033年北中环-涧河路立交高峰小时交通流量图（单位：pcu/h）

4 工程总体设计

4.1 立交设计控制因素

如图3所示，立交范围4个象限控制因素多，条件局促。

图3 立交区域控制因素示意图

（1）涧河路东侧紧邻石太线、石太客专，南段红线宽仅50 m，用地受限，东南角18层高住宅不能拆除，第一、三、四象限匝道展线困难。

（2）第二象限为现状居民区，规划要拆迁，可以布设立交匝道。

（3）第三象限均为临街多层住宅，西南角东华天骄宾馆成为立交设计的控制性因素。

（4）北中环线位处现状为下穿铁路框构，辅道交通组织设计时需考虑该框构的合理利用。

4.2 技术标准[1]

（1）道路等级：城市快速路。

（2）设计速度：主线60 km/h，环型匝道采用30 km/h，辅道、其他匝道为40 km/h。

（3）桥面纵坡：主线最大纵坡3.5%，匝道最大纵坡4%。

（4）净空：主线、立交匝道不小于5.0 m，考虑接触网实际高度，铁路净空不小于10.0 m。

（5）台后填土高度：按3.5 m左右控制。

4.3 立交方案总体设计

根据上文的功能分析，北中环-涧河路节点应建设成兼顾交通与服务功能的互通立交。在保证主线快速连续的前提下，立交匝道结合路网及用地规划，针对各转向流的交通量预测，对主要流向采用高架匝道，次要流向利用地面交通，兼顾开车人、骑车人和行人的需求，为各种交通提供和谐的出行条件。

考虑到立交范围内场地限制因素突出，左转匝道只能集中于第二象限内展线。北中环西与涧河路南的转向流量较大，应布设一对线形指标较高的匝道。由于第一象限紧邻铁路，故南往西左转以“左出”方式紧贴着西南角东华天骄大楼与西往南右转匝道平行布设；北中环东与涧河路4个转向交通起到了铁路东西两侧与南北向交通转换的作用，应利用第二象限布设东往南及北往东的左转匝道，并在一、四象限延铁路布设两处右转匝道；北中环西与涧河路北的转向流量较小，且受条件限制，各象限已无法再布设更多的匝道，故采用地面辅道的方式进行沟通。

该立交结合地形采用主线分幅，单苜蓿叶+定向匝道的三层式部分互通立交型式：西与北的转向和地面交通一起位于地面层；涧河路主线分幅布置位于地上二层，北中环主线分幅上跨铁路位于地上三层；东往南转向为苜蓿叶匝道，转向匝道均布置在二、三层之间。东西向辅道及人非系统通过现状铁路框构下穿石太客专通行。为了减少占地、降低立交层次，南往西左转采用“左出”方式、北往东左转采用“左进”方式与各自主线相接。图4为北中环-涧河路立交效果图。

图4 北中环-涧河路立交效果图

4.4 道路平纵横设计

4.4.1 平面设计[2，3]

（1）主线部分

北中环街采用南、北主线分幅设计。EW主线设有两处圆曲线，半径分别为2 500 m、1 500 m；WE主线设有两处圆曲线，半径分别为2 500 m、1 500 m。涧河路采用东、西主线分幅设计。SN主线设有两处圆曲线和一处100 m长的缓和曲线，圆曲线半径分别为1 059 m、404.25 m；NS主线设有三处圆曲线和一处100 m长的缓和曲线，圆曲线半径分别为1 050 m、1 000 m、395.75 m。

（2）辅道及匝道

辅道最小圆曲线半径为150 m；匝道最小圆曲线半径为50 m，并按规范要求设置缓和曲线。

4.4.2 纵断面设计

该工程道路竖向设计主要考虑下列因素：

（1）满足规范要求，主线道路纵坡不大于3.5%；匝道及辅道系统道路纵坡不大于4.0%。

（2）高架梁底标高应满足铁路净空要求。

根据以上原则，本次主线最大纵坡为3.5%，匝道最大纵坡为4%，辅道最大纵坡为2.7%。

4.4.3 横断面设计

4.4.3.1 北中环

高架段西侧道路标准横断面：2.5 m人行道+10 m辅道+0.25 m分隔带+12 m主线高架桥+0.5 m分隔带+17.5 m匝道高架桥+0.5 m分隔带+12 m主线高架桥+0.25 m分隔带+10 m辅道+2.5 m人行道=68 m。

东侧引道段道路标准横断面：2.75 m人行道+10 m辅道+0.5 m分隔带+23.5 m主线机动车道+0.5 m分隔带+10 m辅道+2.75 m人行道=50 m。

4.4.3.2 涧河路

高架段北侧道路标准横断面：2.5 m人行道+10 m辅道+0.25 m分隔带+12 m主线高架桥+1.5 m分隔带+11 m主线机动车道+1 m分隔带+8.5 m匝道高架桥+0.8 m分隔带+10 m辅道+2.5 m人行道=60.05 m。

高架段南侧道路标准横断面：2.75 m人行道+10 m辅道+0.5 m分隔带+23.5 m主线高架桥+0.5 m分隔带+10 m辅道+2.75 m人行道=50 m。

地面道路标准横断面：8.75 m（人非共板，2.75+1.5+3+1.5）+14.25 m机动车道+4 m中央分隔带+14.25 m机动车道+8.75 m（人非共板，1.5+3+1.5+2.75）=50 m。

4.4.3.3 匝道

（1）单车道匝道

EN、ES、SE匝道采用单车道匝道。单车道匝道横断面：0.5 m（防撞护栏）+7.5 m（机动车道，0.5+4.5+2.5）+0.5 m（防撞护栏）=8.5 m。

（2）双车道匝道

NE匝道采用单车道匝道。双车道匝道横断面（不加宽）：0.5 m（防撞护栏）+7.5 m（机动车道，0.25+3.5×2+0.25）+0.5 m（防撞护栏）=8.5 m。

双车道匝道横断面（加宽）：0.5 m（防撞护栏）+8.5 m（机动车道，0.25+4×2+0.25）+0.5 m（防撞护栏）=9.5 m。

4.5 重要节点设计

受立交南侧高层建筑无法拆迁的影响，涧河路主线沿紧临铁路的现状道路布设。同时，为满足交通功能需要，北中环东与涧河路南、北沟通的转向匝道必须设置。这就导致了北中环分幅主线与4个匝道及其分合流端部正好位于铁路上方，总宽度约为75 m，桥梁结构分3幅上跨。为了保证现状铁路的安全运行，上跨的桥梁结构采用转体施工的工艺，其中EN、NE、ES 3条匝道与北中环分幅主线衔接的端部结构分别在铁路东西两侧进行同步转体施工，待其完工后，再进行SE匝道的钢箱梁二次转体。桥梁上跨时考虑了双层防撞的安全要求，同时梁底预留了足够的检修维护空间。