北宫路立交设计方案研究

潘华蕾

（北京市市政专业设计院股份公司，北京市 100037）

1 工程概况

北宫路是北京市丰台区长辛店镇北部地区的一条交通干道，规划为城市主干路，西起大灰厂路，沿现况道路向东并向北上跨莲石路，终点接至门头沟新城的锅炉厂南路西延；机动车“三上三下”交通组织，设计车速50 km/h，道路全长7.89 km。该路是2013年第九届北京园博会外部交通通道之一，是长辛店北部地区以及丰台科技园西区对外联系的干道，同时也是与北部门头沟新城实现南、北区域交通与城区交通的重要通道。

北宫路上跨莲石路立交地处丘陵地区，立交路线走廊带狭窄，地形条件复杂，立交形式受控因素多、难度大。如何在有限的空间条件下设置立交形式，达到北宫路与莲石路交通转换的安全通畅，技术经济合理，最大限度地保护周边绿色生态，同时满足园博会外部交通需求，实现长辛店地区和门头新城与中心城区互通互联，是该立交设计的重点。

2 交通分析与预测

2.1 现况路网分析

项目所在地长辛店地区整体道路等级低，研究范围内有现状路8条，除西六环路、莲石路快速路等高等级道路为近几年修建的外，其它道路均建设于20世纪七八十年代，路面窄，宽度仅为7～12 m,多数道路为机非混行，缺少人行道设施，道路基础设施落后。

为了解研究范围内道路运行情况，笔者对主要道路早、晚高峰时段交通量进行了观测，统计数据并分析后得到高峰期交通负荷度为0.66～0.9，表明项目区域内道路交通量较大，部分道路需改造或扩建。

2.2 交通量预测

北宫路上跨莲石路立交远景交通量由项目研究范围内社会经济发展与土地开发所产生的趋势交通量和新建互通立交所诱增吸引的交通量组成。通过对研究范围内路网交通的发展情况和道路在城市路网中的功能定位，结合现况高峰小时交通流量结果，采用四阶段法预测北宫路及上跨莲石路立交2032年远景交通量。其中：北宫路远景交通量为31 990 pcu/d（与莲石路立交节点主要转向交通流为以南向东方向8 364 pcu/d、东向南方向7 873 pcu/d最多，其次为北向东方向4 510 pcu/d，西向南方向3 955 pcu/d，其余东向北、南向西、北向西、西向北各方向依次减少），交通流分布见图1。

图1 北宫路与莲石路节点交通量预测结果（单位：pcu/d）

2.3 立交功能定位

根据交通量预测及道路在路网中的地位可知，该工程范围内北宫路适宜修建“三上三下”的主干路+辅路。根据北宫路和莲石路的道路等级，北宫路上跨莲石路要满足园博会外部交通需求以及北宫路沿线四大郊野公园节假日的交通需求，同时考虑实现永定河西长辛店北部地区以及门头新城与中心城区相互联系，北宫路上跨莲石路立交定位为服务型立交，综合考虑在主要交通方向上设置快速转换。

3 立交方案设计

3.1 设计原则

该项目立交位处河西绿色生态城市发展区，因此立交布设需尽量减少对沿线规划区的分割，对已实施、已拨地的项目应尽可能避让。立交形式与匝道线位的确定应最大限度地保护生态环境，在满足交通功能的前提下，节约道路空间，减少土方开挖，保护回民公墓山体和永定河森林公园的绿化，避免建设性景观破坏，处理好立交与地方交通及园博园交通的交通转换，达到绿色生态、自然和谐，交通功能与生态功能的有机统一，符合以人为本、资源节约、环境友好的设计原则[1]，实现可持续区域的发展。

3.2 方案控制要素

3.2.1 平面线位控制点

立交平面布设主要受莲石路及莲石路跨永定河大桥、北宫路、京原路、现况冯村沟、永定河森林公园以及回民公墓的限制。

3.2.2 竖向设计控制点

北宫路和匝道上跨京原路、莲石路、冯村沟，纵断主要受控于莲石路现况高程及净空以及冯村沟100 a、50 a一遇的洪水位。

3.3 立交方案

3.3.1 方案1

该立交方案为部分互通，新建5个方向匝道，匝道主要布设于北宫路与莲石路相交的西北象限。匝道布置示意见图2。

（1）主路系统

北宫路主路上下行分幅上跨莲石路，非机动车与主路同行。

（2）匝道系统

莲石路北侧新建东向北、东向南转向匝道；在莲石路南侧北宫路主路渐变段里侧设置与主路并行的高架南向东转向匝道，跨越莲石路、冯村沟，与莲石路北侧北宫路由北向东匝道汇合并进入莲石路进京方向，同时新建北宫路由北向西接入莲石路出京方向的转向匝道。

图2 立交节点匝道布置简图（方案1）

（3）地面辅路系统

莲石路南侧北宫路主路渐变段东、西两侧新建地面单向辅路，并与现况京原路相接，同时调整莲石路由西向南进入北宫路出口位置，并与东侧辅路相接。

（4）方案特点分析

本方案可实现6个立交转向，4个右转、2个左转立交转向，1个右转出口，南向西、西向北左转通过路网解决。

优点：各方向转向交通顺畅，北向东、南向东匝道可满足门头沟新城、丰台河西地区进城的快速转向需求，东向北、东向南匝道可满足城区通往门头沟新城、丰台河西地区转向需求。

缺点：莲石路北5个曲线转向匝道均需跨冯村沟，施工难度较大，局部需改移河道。

3.3.2 方案2

方案2为互通立交，新建6个方向转向匝道，1个右转出口，匝道主要布设于北宫路与莲石路相交的东北与西北象限。匝道布置示意见图3。

图3 立交节点匝道布置简图（方案2）

（1）主路系统

北宫路上跨京原路、莲石路及冯村沟，主线跨线桥为两幅桥形式。

（2）匝道系统

新建三个右转匝道（南向东、东向北、北向西）、3个左转匝道（北向东、东向南、南向西）、6个立交转向，同时改建现况莲石路右进右出为右转向出口与现况地面辅路相接，共实现7个转向交通。西向北左转通过门头沟地面路网、或六环卧龙岗互通，或经莲石路右转出口行至回民公墓路口调头经主线跨线桥向北。南向东和北向东合流匝道与东向北匝道分别布设于莲石路跨永定河大桥南、北两侧，永定河东岸莲石路双向增设匝道出入口。

（3）地面辅路系统

同方案1。

（4）方案特点分析

优点：满足交通功能需求。新建7个立交转向（4个右转、3个左转），实现北宫路与莲石路的快速立交转换。

缺点：占地大。冯村沟河道需局部调整，永定河跨辅桥需进行防洪评价，桥梁面积大、结构复杂，跨永定河帮桥对质量要求较高，对永定河森林公园影响较大，工程造价高。

3.3.3 方案3

该方案主要通过北宫路上跨莲石路立交的西北象限新建连接路，用灯控路口解决4个转向交通，其它转向通过辅路系统及周边路网解决。立交节点匝道布置见图4。

图4 立交节点匝道布置简图（方案3）

（1）主路系统

北宫路上跨莲石路，为分离式立交，非机动车与行人可随主线跨线桥南北方向通行。

（2）地面辅路系统

同方案一。

（3）转向交通

在北宫路上跨莲石路的西北侧新建由莲石路跨冯村沟的跨河桥连接路与北宫路相接，通过北宫路主线灯控路口解决东向北、东向南、南向西、北向西转向交通。北宫路莲石路路北由北向东方向、莲石路西向北转向通过地面路网完成交通转换。

（4）方案特点分析

优点：满足交通功能，占地小，桥梁结构简单，施工周期短，工程造价低，对周边环境影响小。

缺点：连接路设置灯控会对莲石路出京方向交通造成延误，冯村沟河道改移范围较大。

3.4 立交方案比选

方案1可以满足北宫路与莲石路的快速交通转换，立交占地面积较小，拆改移工程量少，桥梁结构复杂质量要求高，施工周期长，对回民公墓及永定河森林公园的影响较小，可实施性强。

方案2可以满足北宫路与莲石路的快速交通转换，立交占地面积大，拆改移工程量大，新建跨永定河辅桥需进行洪评、环评，桥梁结构复杂质量要求高，施工周期长，对永定河及永定河森林公园的影响大。

方案3满足交通功能需求，但北宫路与连接路的灯控对莲石路出京方向交通有延误影响，占地小，桥梁结构简单，施工周期短，工程造价低，对周边环境影响小。

因此从快速交通转换、占地面积、对周边生态环境的影响等方面比较，推荐采用方案1。

4 推荐方案的优化与实施

根据立交节点的交通量预测结果，立交主要转向交通流第一位为南向东（E）、东向南（A）方向，第二位为北向东（D），西向南方向，其余东向北（C）、南向西、北向西（B）、西向北方向为第三位。推荐方案中莲石路北北宫路北向西B匝道远景交通量主要来自锅炉厂南路转向莲石路方向，转向交通存在绕行现象。因此结合门头沟新城路网规划，莲石路与锅炉厂南路之间的其它南北向干线连接道路可以实现转换，北向西B匝道可以取消，使东向南A匝道的布线空间条件得以提高，设计速度由30 km/h调至40 km/h，线形技术指标得到改善。

按照门头沟新城路网规划以及建设时序计划，该项目终点为锅炉厂南路西延，但2013年园博会之前锅炉厂南路西延段不会通车，因此莲石路以北路段与整个路网不能完全贯通，本阶段实施建设的综合效益不明显，此区域交通可以通过周边其它路网实现。所以，本着满足2013年5月召开的园博会交通通行需求，依照近、远期结合原则，本次立交可分期实施[2，3]，即：近期实施莲石路东向南A匝道、北宫路南向东E匝道以及辅路系统；远期实施北宫路主线跨线桥、莲石路以北路段、由北向东D匝道及由东向北C匝道。立交节点匝道近远期实施简图见图5，建成后的影象图见图6。

图5 立交节点匝道近远期实施简图

图6 近期工程建成后的影象图

5 桥梁结构

立交桥区地形复杂、地质多变，并受莲石路、京原路、冯村沟的限制，根据具体情况在小半径、高桥墩的桥梁设计中采用了钢－混凝土组合箱梁和预制箱梁、现浇箱梁相结合的结构型式。基础采用钻孔灌注摩擦桩及嵌岩桩基础，减轻自重，解决了现浇支架高、地基需处理的问题。钢－混凝土组合结构通过采用顶、底板双层组合截面形式、优化桥面板混凝土浇筑顺序、边支点处钢截面闭合且浇筑配重混凝土等措施，解决了小半径曲线桥受压区稳定及施工期间抗扭问题。施工难度降低，施工周期缩短，节约工程投资。

6 结语

北宫路上跨莲石路立交工程在充分的方案比选研究论证基础上，对推荐方案进一步细化、优化设计，并结合地区综合规划发展，按近、远期相结合，提出分期、分段的工程实施方案，节约了工程投资，体现了“绿色生态、自然和谐、可持续发展”的设计理念。该工程如期完成了2013年园博会外部的交通保障，并为远期实现规划预留了条件。

[1]CJJ 37-2012，城市道路工程设计规范[S].

[2]CJJ 193-2012，城市道路路线设计规范[S].

[3]CJJ 152-2010，城市道路交叉口设计规程[S].