太原市北中環(huán)-澗河路互通立交總體設(shè)計

曹建楓

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

1.1 項目背景

太原市位于山西省中部，東、西、北三面環(huán)山，中、南部為河谷平原，是山西省省會，也是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、交通、信息中心。

太原市“三面環(huán)山、汾水中流”的自然格局形成了南北狹長的帶狀、組團(tuán)式城市布局。環(huán)線道路合圍區(qū)域（北至北中環(huán)，南至南中環(huán)，西至窊流路—義井路，東至太行路）是城市公共服務(wù)設(shè)施最集中、土地開發(fā)強(qiáng)度最大的地區(qū)。在“南移、西進(jìn)、北展、東擴(kuò)”的發(fā)展策略下，太原市未來將構(gòu)建“雙核、雙區(qū)”的城市空間結(jié)構(gòu)，以疏解老城職能，降低人口密度和就業(yè)密度。同時，隨著城市化和機(jī)動化的快速發(fā)展，出行距離不斷增長，加劇了有限道路網(wǎng)的交通負(fù)荷。高峰時段，環(huán)線內(nèi)交通擁堵嚴(yán)重。

為有效緩解城市中心城區(qū)的交通壓力，完善城市快速交通系統(tǒng)，2013年初太原市啟動了環(huán)線道路建設(shè)，以達(dá)到對外連接高速、對內(nèi)連接城市主干路，實(shí)現(xiàn)城市交通快速傳輸?shù)哪康摹?/p>

1.2 項目概況

北中環(huán)規(guī)劃為準(zhǔn)快速路，是太原市城市快速環(huán)線中的北環(huán)。澗河路—建設(shè)路一線位于太原市東側(cè)，石太線以西，連接北部的陽曲縣和南部晉中榆次，規(guī)劃為重要的城市快速路。

北中環(huán)-澗河路節(jié)點(diǎn)是城市快速路網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，應(yīng)建設(shè)為一個以交通功能為主，服務(wù)功能為輔的互通立交。該立交的建設(shè)，在完善太原市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的同時，更能充分發(fā)揮快速交通體系的高效便捷作用，有利于緩解交通緊張狀況（見圖1）。

2 立交功能定位及建設(shè)必要性

北中環(huán)西起西中環(huán)，向東跨越東晉鐵路支線，沿勝利西街往東，經(jīng)小東流村，跨大黑水河渠、西干渠，過汾河，經(jīng)森林公園南側(cè)，跨東干渠、大同路澗河橋，沿澗河搶險路，經(jīng)過礦山機(jī)器廠、機(jī)車廠、享堂村，沿晉安東街與太行路相接，直至東環(huán)高速。沿途自西向東分別與和平路、濱河西路、濱河?xùn)|路、大同路、解放路、五一路、澗河路等多條交通干道相交，是太原市北部主要的東西向快速通道，將有效彌補(bǔ)該區(qū)域干路不足的現(xiàn)狀，還將有效分流現(xiàn)狀跨河橋梁的車流，對促進(jìn)城北廠礦企業(yè)的改革發(fā)展具有重要作用。

澗河路—建設(shè)路位于太原市東部，北通陽曲、南連晉中榆次，穿越杏花嶺區(qū)、迎澤區(qū)和小店區(qū)，沿線商業(yè)住宅區(qū)密集，串聯(lián)起太原動物園、太原東站、太原站、太原南站和武宿機(jī)場，與北中環(huán)、北大街、迎澤大街、南內(nèi)環(huán)、長風(fēng)街、南中環(huán)等橫向干道相交，向南接入二廣高速，對促進(jìn)鐵路區(qū)域改造、引領(lǐng)東部城區(qū)開發(fā)具有重要作用。

北中環(huán)與澗河路在快速路網(wǎng)骨架中至關(guān)重要，是城市長距離出行的重要通道。北中環(huán)-澗河路立交作為兩條快速路相交的節(jié)點(diǎn)，是城市東北部與城區(qū)聯(lián)系的交通樞紐，對完善城市快速路網(wǎng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)沿線組團(tuán)與快速環(huán)路及城市腹地的互通有著重要意義。同時，該立交也是內(nèi)、外交通轉(zhuǎn)換的主要節(jié)點(diǎn)，對疏散長距離交通有著重要作用。因此，北中環(huán)-澗河路立交的建設(shè)十分必要。

3 交通流量預(yù)測

北中環(huán)-澗河路立交是太原快速路網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，按規(guī)范要求，交通量預(yù)測年限為20 a。

參照太原2009年居民出行調(diào)查的交通模型，就交通需求與供給間關(guān)系對路網(wǎng)條件改變時交通運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，并構(gòu)建交通量預(yù)測模型，從而得到遠(yuǎn)景2033年的高峰小時交通量。如圖2所示：直行交通為主流向；北中環(huán)西與澗河路南的轉(zhuǎn)向流量也較大，應(yīng)提高該方向的平面指標(biāo)；北中環(huán)西與澗河路北的轉(zhuǎn)向流量較小；北中環(huán)東與澗河路溝通的4個轉(zhuǎn)向流量相對較大。立交方案擬定時要以交通量預(yù)測結(jié)果為依據(jù)。

圖2 2033年北中環(huán)-澗河路立交高峰小時交通流量圖（單位：pcu/h）

4 工程總體設(shè)計

4.1 立交設(shè)計控制因素

如圖3所示，立交范圍4個象限控制因素多，條件局促。

圖3 立交區(qū)域控制因素示意圖

（1）澗河路東側(cè)緊鄰石太線、石太客專，南段紅線寬僅50 m，用地受限，東南角18層高住宅不能拆除，第一、三、四象限匝道展線困難。

（2）第二象限為現(xiàn)狀居民區(qū)，規(guī)劃要拆遷，可以布設(shè)立交匝道。

（3）第三象限均為臨街多層住宅，西南角東華天驕賓館成為立交設(shè)計的控制性因素。

（4）北中環(huán)線位處現(xiàn)狀為下穿鐵路框構(gòu)，輔道交通組織設(shè)計時需考慮該框構(gòu)的合理利用。

4.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]

（1）道路等級：城市快速路。

（2）設(shè)計速度：主線60 km/h，環(huán)型匝道采用30 km/h，輔道、其他匝道為40 km/h。

（3）橋面縱坡：主線最大縱坡3.5%，匝道最大縱坡4%。

（4）凈空：主線、立交匝道不小于5.0 m，考慮接觸網(wǎng)實(shí)際高度，鐵路凈空不小于10.0 m。

（5）臺后填土高度：按3.5 m左右控制。

4.3 立交方案總體設(shè)計

根據(jù)上文的功能分析，北中環(huán)-澗河路節(jié)點(diǎn)應(yīng)建設(shè)成兼顧交通與服務(wù)功能的互通立交。在保證主線快速連續(xù)的前提下，立交匝道結(jié)合路網(wǎng)及用地規(guī)劃，針對各轉(zhuǎn)向流的交通量預(yù)測，對主要流向采用高架匝道，次要流向利用地面交通，兼顧開車人、騎車人和行人的需求，為各種交通提供和諧的出行條件。

考慮到立交范圍內(nèi)場地限制因素突出，左轉(zhuǎn)匝道只能集中于第二象限內(nèi)展線。北中環(huán)西與澗河路南的轉(zhuǎn)向流量較大，應(yīng)布設(shè)一對線形指標(biāo)較高的匝道。由于第一象限緊鄰鐵路，故南往西左轉(zhuǎn)以“左出”方式緊貼著西南角東華天驕大樓與西往南右轉(zhuǎn)匝道平行布設(shè)；北中環(huán)東與澗河路4個轉(zhuǎn)向交通起到了鐵路東西兩側(cè)與南北向交通轉(zhuǎn)換的作用，應(yīng)利用第二象限布設(shè)東往南及北往東的左轉(zhuǎn)匝道，并在一、四象限延鐵路布設(shè)兩處右轉(zhuǎn)匝道；北中環(huán)西與澗河路北的轉(zhuǎn)向流量較小，且受條件限制，各象限已無法再布設(shè)更多的匝道，故采用地面輔道的方式進(jìn)行溝通。

該立交結(jié)合地形采用主線分幅，單苜蓿葉+定向匝道的三層式部分互通立交型式：西與北的轉(zhuǎn)向和地面交通一起位于地面層；澗河路主線分幅布置位于地上二層，北中環(huán)主線分幅上跨鐵路位于地上三層；東往南轉(zhuǎn)向?yàn)檐俎Ｈ~匝道，轉(zhuǎn)向匝道均布置在二、三層之間。東西向輔道及人非系統(tǒng)通過現(xiàn)狀鐵路框構(gòu)下穿石太客專通行。為了減少占地、降低立交層次，南往西左轉(zhuǎn)采用“左出”方式、北往東左轉(zhuǎn)采用“左進(jìn)”方式與各自主線相接。圖4為北中環(huán)-澗河路立交效果圖。

圖4 北中環(huán)-澗河路立交效果圖

4.4 道路平縱橫設(shè)計

4.4.1 平面設(shè)計[2，3]

（1）主線部分

北中環(huán)街采用南、北主線分幅設(shè)計。EW主線設(shè)有兩處圓曲線，半徑分別為2 500 m、1 500 m；WE主線設(shè)有兩處圓曲線，半徑分別為2 500 m、1 500 m。澗河路采用東、西主線分幅設(shè)計。SN主線設(shè)有兩處圓曲線和一處100 m長的緩和曲線，圓曲線半徑分別為1 059 m、404.25 m；NS主線設(shè)有三處圓曲線和一處100 m長的緩和曲線，圓曲線半徑分別為1 050 m、1 000 m、395.75 m。

（2）輔道及匝道

輔道最小圓曲線半徑為150 m；匝道最小圓曲線半徑為50 m，并按規(guī)范要求設(shè)置緩和曲線。

4.4.2 縱斷面設(shè)計

該工程道路豎向設(shè)計主要考慮下列因素：

（1）滿足規(guī)范要求，主線道路縱坡不大于3.5%；匝道及輔道系統(tǒng)道路縱坡不大于4.0%。

（2）高架梁底標(biāo)高應(yīng)滿足鐵路凈空要求。

根據(jù)以上原則，本次主線最大縱坡為3.5%，匝道最大縱坡為4%，輔道最大縱坡為2.7%。

4.4.3 橫斷面設(shè)計

4.4.3.1 北中環(huán)

高架段西側(cè)道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：2.5 m人行道+10 m輔道+0.25 m分隔帶+12 m主線高架橋+0.5 m分隔帶+17.5 m匝道高架橋+0.5 m分隔帶+12 m主線高架橋+0.25 m分隔帶+10 m輔道+2.5 m人行道=68 m。

東側(cè)引道段道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：2.75 m人行道+10 m輔道+0.5 m分隔帶+23.5 m主線機(jī)動車道+0.5 m分隔帶+10 m輔道+2.75 m人行道=50 m。

4.4.3.2 澗河路

高架段北側(cè)道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：2.5 m人行道+10 m輔道+0.25 m分隔帶+12 m主線高架橋+1.5 m分隔帶+11 m主線機(jī)動車道+1 m分隔帶+8.5 m匝道高架橋+0.8 m分隔帶+10 m輔道+2.5 m人行道=60.05 m。

高架段南側(cè)道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：2.75 m人行道+10 m輔道+0.5 m分隔帶+23.5 m主線高架橋+0.5 m分隔帶+10 m輔道+2.75 m人行道=50 m。

地面道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：8.75 m（人非共板，2.75+1.5+3+1.5）+14.25 m機(jī)動車道+4 m中央分隔帶+14.25 m機(jī)動車道+8.75 m（人非共板，1.5+3+1.5+2.75）=50 m。

4.4.3.3 匝道

（1）單車道匝道

EN、ES、SE匝道采用單車道匝道。單車道匝道橫斷面：0.5 m（防撞護(hù)欄）+7.5 m（機(jī)動車道，0.5+4.5+2.5）+0.5 m（防撞護(hù)欄）=8.5 m。

（2）雙車道匝道

NE匝道采用單車道匝道。雙車道匝道橫斷面（不加寬）：0.5 m（防撞護(hù)欄）+7.5 m（機(jī)動車道，0.25+3.5×2+0.25）+0.5 m（防撞護(hù)欄）=8.5 m。

雙車道匝道橫斷面（加寬）：0.5 m（防撞護(hù)欄）+8.5 m（機(jī)動車道，0.25+4×2+0.25）+0.5 m（防撞護(hù)欄）=9.5 m。

4.5 重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計

受立交南側(cè)高層建筑無法拆遷的影響，澗河路主線沿緊臨鐵路的現(xiàn)狀道路布設(shè)。同時，為滿足交通功能需要，北中環(huán)東與澗河路南、北溝通的轉(zhuǎn)向匝道必須設(shè)置。這就導(dǎo)致了北中環(huán)分幅主線與4個匝道及其分合流端部正好位于鐵路上方，總寬度約為75 m，橋梁結(jié)構(gòu)分3幅上跨。為了保證現(xiàn)狀鐵路的安全運(yùn)行，上跨的橋梁結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)體施工的工藝，其中EN、NE、ES 3條匝道與北中環(huán)分幅主線銜接的端部結(jié)構(gòu)分別在鐵路東西兩側(cè)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)體施工，待其完工后，再進(jìn)行SE匝道的鋼箱梁二次轉(zhuǎn)體。橋梁上跨時考慮了雙層防撞的安全要求，同時梁底預(yù)留了足夠的檢修維護(hù)空間。

5 結(jié)語

北中環(huán)-澗河路立交是太原市快速路網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，其貼近鐵路線，場地條件限制因素多，設(shè)計及施工難度大。立交的建成完善了太原市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了快速交通體系的高效便捷，有效地改善了區(qū)域內(nèi)交通出行的便捷程度，在片區(qū)和城市發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用（見圖 5）。

圖5 北中環(huán)-澗河路立交實(shí)景圖