北宮路立交設計方案研究

潘華蕾

（北京市市政專業設計院股份公司，北京市 100037）

1 工程概況

北宮路是北京市豐臺區長辛店鎮北部地區的一條交通干道，規劃為城市主干路，西起大灰廠路，沿現況道路向東并向北上跨蓮石路，終點接至門頭溝新城的鍋爐廠南路西延；機動車“三上三下”交通組織，設計車速50 km/h，道路全長7.89 km。該路是2013年第九屆北京園博會外部交通通道之一，是長辛店北部地區以及豐臺科技園西區對外聯系的干道，同時也是與北部門頭溝新城實現南、北區域交通與城區交通的重要通道。

北宮路上跨蓮石路立交地處丘陵地區，立交路線走廊帶狹窄，地形條件復雜，立交形式受控因素多、難度大。如何在有限的空間條件下設置立交形式，達到北宮路與蓮石路交通轉換的安全通暢，技術經濟合理，最大限度地保護周邊綠色生態，同時滿足園博會外部交通需求，實現長辛店地區和門頭新城與中心城區互通互聯，是該立交設計的重點。

2 交通分析與預測

2.1 現況路網分析

項目所在地長辛店地區整體道路等級低，研究范圍內有現狀路8條，除西六環路、蓮石路快速路等高等級道路為近幾年修建的外，其它道路均建設于20世紀七八十年代，路面窄，寬度僅為7～12 m,多數道路為機非混行，缺少人行道設施，道路基礎設施落后。

為了解研究范圍內道路運行情況，筆者對主要道路早、晚高峰時段交通量進行了觀測，統計數據并分析后得到高峰期交通負荷度為0.66～0.9，表明項目區域內道路交通量較大，部分道路需改造或擴建。

2.2 交通量預測

北宮路上跨蓮石路立交遠景交通量由項目研究范圍內社會經濟發展與土地開發所產生的趨勢交通量和新建互通立交所誘增吸引的交通量組成。通過對研究范圍內路網交通的發展情況和道路在城市路網中的功能定位，結合現況高峰小時交通流量結果，采用四階段法預測北宮路及上跨蓮石路立交2032年遠景交通量。其中：北宮路遠景交通量為31 990 pcu/d（與蓮石路立交節點主要轉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 北宮路與蓮石路節點交通量預測結果（單位：pcu/d）

2.3 立交功能定位

根據交通量預測及道路在路網中的地位可知，該工程范圍內北宮路適宜修建“三上三下”的主干路+輔路。根據北宮路和蓮石路的道路等級，北宮路上跨蓮石路要滿足園博會外部交通需求以及北宮路沿線四大郊野公園節假日的交通需求，同時考慮實現永定河西長辛店北部地區以及門頭新城與中心城區相互聯系，北宮路上跨蓮石路立交定位為服務型立交，綜合考慮在主要交通方向上設置快速轉換。

3 立交方案設計

3.1 設計原則

該項目立交位處河西綠色生態城市發展區，因此立交布設需盡量減少對沿線規劃區的分割，對已實施、已撥地的項目應盡可能避讓。立交形式與匝道線位的確定應最大限度地保護生態環境，在滿足交通功能的前提下，節約道路空間，減少土方開挖，保護回民公墓山體和永定河森林公園的綠化，避免建設性景觀破壞，處理好立交與地方交通及園博園交通的交通轉換，達到綠色生態、自然和諧，交通功能與生態功能的有機統一，符合以人為本、資源節約、環境友好的設計原則[1]，實現可持續區域的發展。

3.2 方案控制要素

3.2.1 平面線位控制點

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

3.2.2 豎向設計控制點

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個方向匝道，匝道主要布設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

北宮路主路上下行分幅上跨蓮石路，非機動車與主路同行。

（2）匝道系統

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

圖2 立交節點匝道布置簡圖（方案1）

（3）地面輔路系統

蓮石路南側北宮路主路漸變段東、西兩側新建地面單向輔路，并與現況京原路相接，同時調整蓮石路由西向南進入北宮路出口位置，并與東側輔路相接。

（4）方案特點分析

本方案可實現6個立交轉向，4個右轉、2個左轉立交轉向，1個右轉出口，南向西、西向北左轉通過路網解決。

優點：各方向轉向交通順暢，北向東、南向東匝道可滿足門頭溝新城、豐臺河西地區進城的快速轉向需求，東向北、東向南匝道可滿足城區通往門頭溝新城、豐臺河西地區轉向需求。

缺點：蓮石路北5個曲線轉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個方向轉向匝道，1個右轉出口，匝道主要布設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 立交節點匝道布置簡圖（方案2）

（1）主路系統

北宮路上跨京原路、蓮石路及馮村溝，主線跨線橋為兩幅橋形式。

（2）匝道系統

新建三個右轉匝道（南向東、東向北、北向西）、3個左轉匝道（北向東、東向南、南向西）、6個立交轉向，同時改建現況蓮石路右進右出為右轉向出口與現況地面輔路相接，共實現7個轉向交通。西向北左轉通過門頭溝地面路網、或六環臥龍崗互通，或經蓮石路右轉出口行至回民公墓路口調頭經主線跨線橋向北。南向東和北向東合流匝道與東向北匝道分別布設于蓮石路跨永定河大橋南、北兩側，永定河東岸蓮石路雙向增設匝道出入口。

（3）地面輔路系統

同方案1。

（4）方案特點分析

優點：滿足交通功能需求。新建7個立交轉向（4個右轉、3個左轉），實現北宮路與蓮石路的快速立交轉換。

缺點：占地大。馮村溝河道需局部調整，永定河跨輔橋需進行防洪評價，橋梁面積大、結構復雜，跨永定河幫橋對質量要求較高，對永定河森林公園影響較大，工程造價高。

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個轉向交通，其它轉向通過輔路系統及周邊路網解決。立交節點匝道布置見圖4。

圖4 立交節點匝道布置簡圖（方案3）

（1）主路系統

北宮路上跨蓮石路，為分離式立交，非機動車與行人可隨主線跨線橋南北方向通行。

（2）地面輔路系統

同方案一。

（3）轉向交通

在北宮路上跨蓮石路的西北側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、北向西轉向交通。北宮路蓮石路路北由北向東方向、蓮石路西向北轉向通過地面路網完成交通轉換。

（4）方案特點分析

優點：滿足交通功能，占地小，橋梁結構簡單，施工周期短，工程造價低，對周邊環境影響小。

缺點：連接路設置燈控會對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換，立交占地面積較小，拆改移工程量少，橋梁結構復雜質量要求高，施工周期長，對回民公墓及永定河森林公園的影響較小，可實施性強。

方案2可以滿足北宮路與蓮石路的快速交通轉換，立交占地面積大，拆改移工程量大，新建跨永定河輔橋需進行洪評、環評，橋梁結構復雜質量要求高，施工周期長，對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蓮石路出京方向交通有延誤影響，占地小，橋梁結構簡單，施工周期短，工程造價低，對周邊環境影響小。

因此從快速交通轉換、占地面積、對周邊生態環境的影響等方面比較，推薦采用方案1。

4 推薦方案的優化與實施

根據立交節點的交通量預測結果，立交主要轉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）、西向北方向為第三位。推薦方案中蓮石路北北宮路北向西B匝道遠景交通量主要來自鍋爐廠南路轉向蓮石路方向，轉向交通存在繞行現象。因此結合門頭溝新城路網規劃，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現轉換，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，設計速度由30 km/h調至40 km/h，線形技術指標得到改善。

按照門頭溝新城路網規劃以及建設時序計劃，該項目終點為鍋爐廠南路西延，但2013年園博會之前鍋爐廠南路西延段不會通車，因此蓮石路以北路段與整個路網不能完全貫通，本階段實施建設的綜合效益不明顯，此區域交通可以通過周邊其它路網實現。所以，本著滿足2013年5月召開的園博會交通通行需求，依照近、遠期結合原則，本次立交可分期實施[2，3]，即：近期實施蓮石路東向南A匝道、北宮路南向東E匝道以及輔路系統；遠期實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。立交節點匝道近遠期實施簡圖見圖5，建成后的影象圖見圖6。

圖5 立交節點匝道近遠期實施簡圖

圖6 近期工程建成后的影象圖

5 橋梁結構

立交橋區地形復雜、地質多變，并受蓮石路、京原路、馮村溝的限制，根據具體情況在小半徑、高橋墩的橋梁設計中采用了鋼－混凝土組合箱梁和預制箱梁、現澆箱梁相結合的結構型式。基礎采用鉆孔灌注摩擦樁及嵌巖樁基礎，減輕自重，解決了現澆支架高、地基需處理的問題。鋼－混凝土組合結構通過采用頂、底板雙層組合截面形式、優化橋面板混凝土澆筑順序、邊支點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穩定及施工期間抗扭問題。施工難度降低，施工周期縮短，節約工程投資。

6 結語

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上，對推薦方案進一步細化、優化設計，并結合地區綜合規劃發展，按近、遠期相結合，提出分期、分段的工程實施方案，節約了工程投資，體現了“綠色生態、自然和諧、可持續發展”的設計理念。該工程如期完成了2013年園博會外部的交通保障，并為遠期實現規劃預留了條件。

[1]CJJ 37-2012，城市道路工程設計規范[S].

[2]CJJ 193-2012，城市道路路線設計規范[S].

[3]CJJ 152-2010，城市道路交叉口設計規程[S].