北宮路立交設(shè)計(jì)方案研究

潘華蕾

（北京市市政專業(yè)設(shè)計(jì)院股份公司，北京市 100037）

1 工程概況

北宮路是北京市豐臺(tái)區(qū)長辛店鎮(zhèn)北部地區(qū)的一條交通干道，規(guī)劃為城市主干路，西起大灰廠路，沿現(xiàn)況道路向東并向北上跨蓮石路，終點(diǎn)接至門頭溝新城的鍋爐廠南路西延；機(jī)動(dòng)車“三上三下”交通組織，設(shè)計(jì)車速50 km/h，道路全長7.89 km。該路是2013年第九屆北京園博會(huì)外部交通通道之一，是長辛店北部地區(qū)以及豐臺(tái)科技園西區(qū)對(duì)外聯(lián)系的干道，同時(shí)也是與北部門頭溝新城實(shí)現(xiàn)南、北區(qū)域交通與城區(qū)交通的重要通道。

北宮路上跨蓮石路立交地處丘陵地區(qū)，立交路線走廊帶狹窄，地形條件復(fù)雜，立交形式受控因素多、難度大。如何在有限的空間條件下設(shè)置立交形式，達(dá)到北宮路與蓮石路交通轉(zhuǎn)換的安全通暢，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，最大限度地保護(hù)周邊綠色生態(tài)，同時(shí)滿足園博會(huì)外部交通需求，實(shí)現(xiàn)長辛店地區(qū)和門頭新城與中心城區(qū)互通互聯(lián)，是該立交設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2 交通分析與預(yù)測(cè)

2.1 現(xiàn)況路網(wǎng)分析

項(xiàng)目所在地長辛店地區(qū)整體道路等級(jí)低，研究范圍內(nèi)有現(xiàn)狀路8條，除西六環(huán)路、蓮石路快速路等高等級(jí)道路為近幾年修建的外，其它道路均建設(shè)于20世紀(jì)七八十年代，路面窄，寬度僅為7～12 m,多數(shù)道路為機(jī)非混行，缺少人行道設(shè)施，道路基礎(chǔ)設(shè)施落后。

為了解研究范圍內(nèi)道路運(yùn)行情況，筆者對(duì)主要道路早、晚高峰時(shí)段交通量進(jìn)行了觀測(cè)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并分析后得到高峰期交通負(fù)荷度為0.66～0.9，表明項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)道路交通量較大，部分道路需改造或擴(kuò)建。

2.2 交通量預(yù)測(cè)

北宮路上跨蓮石路立交遠(yuǎn)景交通量由項(xiàng)目研究范圍內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地開發(fā)所產(chǎn)生的趨勢(shì)交通量和新建互通立交所誘增吸引的交通量組成。通過對(duì)研究范圍內(nèi)路網(wǎng)交通的發(fā)展情況和道路在城市路網(wǎng)中的功能定位，結(jié)合現(xiàn)況高峰小時(shí)交通流量結(jié)果，采用四階段法預(yù)測(cè)北宮路及上跨蓮石路立交2032年遠(yuǎn)景交通量。其中：北宮路遠(yuǎn)景交通量為31 990 pcu/d（與蓮石路立交節(jié)點(diǎn)主要轉(zhuǎn)向交通流為以南向東方向8 364 pcu/d、東向南方向7 873 pcu/d最多，其次為北向東方向4 510 pcu/d，西向南方向3 955 pcu/d，其余東向北、南向西、北向西、西向北各方向依次減少），交通流分布見圖1。

圖1 北宮路與蓮石路節(jié)點(diǎn)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果（單位：pcu/d）

2.3 立交功能定位

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)及道路在路網(wǎng)中的地位可知，該工程范圍內(nèi)北宮路適宜修建“三上三下”的主干路+輔路。根據(jù)北宮路和蓮石路的道路等級(jí)，北宮路上跨蓮石路要滿足園博會(huì)外部交通需求以及北宮路沿線四大郊野公園節(jié)假日的交通需求，同時(shí)考慮實(shí)現(xiàn)永定河西長辛店北部地區(qū)以及門頭新城與中心城區(qū)相互聯(lián)系，北宮路上跨蓮石路立交定位為服務(wù)型立交，綜合考慮在主要交通方向上設(shè)置快速轉(zhuǎn)換。

3 立交方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

該項(xiàng)目立交位處河西綠色生態(tài)城市發(fā)展區(qū)，因此立交布設(shè)需盡量減少對(duì)沿線規(guī)劃區(qū)的分割，對(duì)已實(shí)施、已撥地的項(xiàng)目應(yīng)盡可能避讓。立交形式與匝道線位的確定應(yīng)最大限度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在滿足交通功能的前提下，節(jié)約道路空間，減少土方開挖，保護(hù)回民公墓山體和永定河森林公園的綠化，避免建設(shè)性景觀破壞，處理好立交與地方交通及園博園交通的交通轉(zhuǎn)換，達(dá)到綠色生態(tài)、自然和諧，交通功能與生態(tài)功能的有機(jī)統(tǒng)一，符合以人為本、資源節(jié)約、環(huán)境友好的設(shè)計(jì)原則[1]，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)區(qū)域的發(fā)展。

3.2 方案控制要素

3.2.1 平面線位控制點(diǎn)

立交平面布設(shè)主要受蓮石路及蓮石路跨永定河大橋、北宮路、京原路、現(xiàn)況馮村溝、永定河森林公園以及回民公墓的限制。

3.2.2 豎向設(shè)計(jì)控制點(diǎn)

北宮路和匝道上跨京原路、蓮石路、馮村溝，縱斷主要受控于蓮石路現(xiàn)況高程及凈空以及馮村溝100 a、50 a一遇的洪水位。

3.3 立交方案

3.3.1 方案1

該立交方案為部分互通，新建5個(gè)方向匝道，匝道主要布設(shè)于北宮路與蓮石路相交的西北象限。匝道布置示意見圖2。

（1）主路系統(tǒng)

北宮路主路上下行分幅上跨蓮石路，非機(jī)動(dòng)車與主路同行。

（2）匝道系統(tǒng)

蓮石路北側(cè)新建東向北、東向南轉(zhuǎn)向匝道；在蓮石路南側(cè)北宮路主路漸變段里側(cè)設(shè)置與主路并行的高架南向東轉(zhuǎn)向匝道，跨越蓮石路、馮村溝，與蓮石路北側(cè)北宮路由北向東匝道匯合并進(jìn)入蓮石路進(jìn)京方向，同時(shí)新建北宮路由北向西接入蓮石路出京方向的轉(zhuǎn)向匝道。

圖2 立交節(jié)點(diǎn)匝道布置簡圖（方案1）

（3）地面輔路系統(tǒng)

蓮石路南側(cè)北宮路主路漸變段東、西兩側(cè)新建地面單向輔路，并與現(xiàn)況京原路相接，同時(shí)調(diào)整蓮石路由西向南進(jìn)入北宮路出口位置，并與東側(cè)輔路相接。

（4）方案特點(diǎn)分析

本方案可實(shí)現(xiàn)6個(gè)立交轉(zhuǎn)向，4個(gè)右轉(zhuǎn)、2個(gè)左轉(zhuǎn)立交轉(zhuǎn)向，1個(gè)右轉(zhuǎn)出口，南向西、西向北左轉(zhuǎn)通過路網(wǎng)解決。

優(yōu)點(diǎn)：各方向轉(zhuǎn)向交通順暢，北向東、南向東匝道可滿足門頭溝新城、豐臺(tái)河西地區(qū)進(jìn)城的快速轉(zhuǎn)向需求，東向北、東向南匝道可滿足城區(qū)通往門頭溝新城、豐臺(tái)河西地區(qū)轉(zhuǎn)向需求。

缺點(diǎn)：蓮石路北5個(gè)曲線轉(zhuǎn)向匝道均需跨馮村溝，施工難度較大，局部需改移河道。

3.3.2 方案2

方案2為互通立交，新建6個(gè)方向轉(zhuǎn)向匝道，1個(gè)右轉(zhuǎn)出口，匝道主要布設(shè)于北宮路與蓮石路相交的東北與西北象限。匝道布置示意見圖3。

圖3 立交節(jié)點(diǎn)匝道布置簡圖（方案2）

（1）主路系統(tǒng)

北宮路上跨京原路、蓮石路及馮村溝，主線跨線橋?yàn)閮煞鶚蛐问健?/p>

（2）匝道系統(tǒng)

新建三個(gè)右轉(zhuǎn)匝道（南向東、東向北、北向西）、3個(gè)左轉(zhuǎn)匝道（北向東、東向南、南向西）、6個(gè)立交轉(zhuǎn)向，同時(shí)改建現(xiàn)況蓮石路右進(jìn)右出為右轉(zhuǎn)向出口與現(xiàn)況地面輔路相接，共實(shí)現(xiàn)7個(gè)轉(zhuǎn)向交通。西向北左轉(zhuǎn)通過門頭溝地面路網(wǎng)、或六環(huán)臥龍崗互通，或經(jīng)蓮石路右轉(zhuǎn)出口行至回民公墓路口調(diào)頭經(jīng)主線跨線橋向北。南向東和北向東合流匝道與東向北匝道分別布設(shè)于蓮石路跨永定河大橋南、北兩側(cè)，永定河?xùn)|岸蓮石路雙向增設(shè)匝道出入口。

（3）地面輔路系統(tǒng)

同方案1。

（4）方案特點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：滿足交通功能需求。新建7個(gè)立交轉(zhuǎn)向（4個(gè)右轉(zhuǎn)、3個(gè)左轉(zhuǎn)），實(shí)現(xiàn)北宮路與蓮石路的快速立交轉(zhuǎn)換。

缺點(diǎn)：占地大。馮村溝河道需局部調(diào)整，永定河跨輔橋需進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)，橋梁面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跨永定河幫橋?qū)|(zhì)量要求較高，對(duì)永定河森林公園影響較大，工程造價(jià)高。

3.3.3 方案3

該方案主要通過北宮路上跨蓮石路立交的西北象限新建連接路，用燈控路口解決4個(gè)轉(zhuǎn)向交通，其它轉(zhuǎn)向通過輔路系統(tǒng)及周邊路網(wǎng)解決。立交節(jié)點(diǎn)匝道布置見圖4。

圖4 立交節(jié)點(diǎn)匝道布置簡圖（方案3）

（1）主路系統(tǒng)

北宮路上跨蓮石路，為分離式立交，非機(jī)動(dòng)車與行人可隨主線跨線橋南北方向通行。

（2）地面輔路系統(tǒng)

同方案一。

（3）轉(zhuǎn)向交通

在北宮路上跨蓮石路的西北側(cè)新建由蓮石路跨馮村溝的跨河橋連接路與北宮路相接，通過北宮路主線燈控路口解決東向北、東向南、南向西、北向西轉(zhuǎn)向交通。北宮路蓮石路路北由北向東方向、蓮石路西向北轉(zhuǎn)向通過地面路網(wǎng)完成交通轉(zhuǎn)換。

（4）方案特點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：滿足交通功能，占地小，橋梁結(jié)構(gòu)簡單，施工周期短，工程造價(jià)低，對(duì)周邊環(huán)境影響小。

缺點(diǎn)：連接路設(shè)置燈控會(huì)對(duì)蓮石路出京方向交通造成延誤，馮村溝河道改移范圍較大。

3.4 立交方案比選

方案1可以滿足北宮路與蓮石路的快速交通轉(zhuǎn)換，立交占地面積較小，拆改移工程量少，橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜質(zhì)量要求高，施工周期長，對(duì)回民公墓及永定河森林公園的影響較小，可實(shí)施性強(qiáng)。

方案2可以滿足北宮路與蓮石路的快速交通轉(zhuǎn)換，立交占地面積大，拆改移工程量大，新建跨永定河輔橋需進(jìn)行洪評(píng)、環(huán)評(píng)，橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜質(zhì)量要求高，施工周期長，對(duì)永定河及永定河森林公園的影響大。

方案3滿足交通功能需求，但北宮路與連接路的燈控對(duì)蓮石路出京方向交通有延誤影響，占地小，橋梁結(jié)構(gòu)簡單，施工周期短，工程造價(jià)低，對(duì)周邊環(huán)境影響小。

因此從快速交通轉(zhuǎn)換、占地面積、對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響等方面比較，推薦采用方案1。

4 推薦方案的優(yōu)化與實(shí)施

根據(jù)立交節(jié)點(diǎn)的交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，立交主要轉(zhuǎn)向交通流第一位為南向東（E）、東向南（A）方向，第二位為北向東（D），西向南方向，其余東向北（C）、南向西、北向西（B）、西向北方向?yàn)榈谌弧Ｍ扑]方案中蓮石路北北宮路北向西B匝道遠(yuǎn)景交通量主要來自鍋爐廠南路轉(zhuǎn)向蓮石路方向，轉(zhuǎn)向交通存在繞行現(xiàn)象。因此結(jié)合門頭溝新城路網(wǎng)規(guī)劃，蓮石路與鍋爐廠南路之間的其它南北向干線連接道路可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，北向西B匝道可以取消，使東向南A匝道的布線空間條件得以提高，設(shè)計(jì)速度由30 km/h調(diào)至40 km/h，線形技術(shù)指標(biāo)得到改善。

按照門頭溝新城路網(wǎng)規(guī)劃以及建設(shè)時(shí)序計(jì)劃，該項(xiàng)目終點(diǎn)為鍋爐廠南路西延，但2013年園博會(huì)之前鍋爐廠南路西延段不會(huì)通車，因此蓮石路以北路段與整個(gè)路網(wǎng)不能完全貫通，本階段實(shí)施建設(shè)的綜合效益不明顯，此區(qū)域交通可以通過周邊其它路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。所以，本著滿足2013年5月召開的園博會(huì)交通通行需求，依照近、遠(yuǎn)期結(jié)合原則，本次立交可分期實(shí)施[2，3]，即：近期實(shí)施蓮石路東向南A匝道、北宮路南向東E匝道以及輔路系統(tǒng)；遠(yuǎn)期實(shí)施北宮路主線跨線橋、蓮石路以北路段、由北向東D匝道及由東向北C匝道。立交節(jié)點(diǎn)匝道近遠(yuǎn)期實(shí)施簡圖見圖5，建成后的影象圖見圖6。

圖5 立交節(jié)點(diǎn)匝道近遠(yuǎn)期實(shí)施簡圖

圖6 近期工程建成后的影象圖

5 橋梁結(jié)構(gòu)

立交橋區(qū)地形復(fù)雜、地質(zhì)多變，并受蓮石路、京原路、馮村溝的限制，根據(jù)具體情況在小半徑、高橋墩的橋梁設(shè)計(jì)中采用了鋼－混凝土組合箱梁和預(yù)制箱梁、現(xiàn)澆箱梁相結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式。基礎(chǔ)采用鉆孔灌注摩擦樁及嵌巖樁基礎(chǔ)，減輕自重，解決了現(xiàn)澆支架高、地基需處理的問題。鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)通過采用頂、底板雙層組合截面形式、優(yōu)化橋面板混凝土澆筑順序、邊支點(diǎn)處鋼截面閉合且澆筑配重混凝土等措施，解決了小半徑曲線橋受壓區(qū)穩(wěn)定及施工期間抗扭問題。施工難度降低，施工周期縮短，節(jié)約工程投資。

6 結(jié)語

北宮路上跨蓮石路立交工程在充分的方案比選研究論證基礎(chǔ)上，對(duì)推薦方案進(jìn)一步細(xì)化、優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合地區(qū)綜合規(guī)劃發(fā)展，按近、遠(yuǎn)期相結(jié)合，提出分期、分段的工程實(shí)施方案，節(jié)約了工程投資，體現(xiàn)了“綠色生態(tài)、自然和諧、可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念。該工程如期完成了2013年園博會(huì)外部的交通保障，并為遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)規(guī)劃預(yù)留了條件。

[1]CJJ 37-2012，城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CJJ 193-2012，城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]CJJ 152-2010，城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程[S].