复杂条件下的枢纽立交改扩建总体设计——以常州市龙江路—长虹路立交为例

王颖成

(常州市市政工程设计研究院有限公司，江苏 常州 213000)

0 引 言

城市大型立交一旦建成，必将成为城市交通体系中重要的节点，有的立交改造难度也十分的大，既要保证原有交通体系中重要交通流的运营，还要克服各种既有结构物和不利因素的影响，做到多方案比选，优中选优。常州市龙江路—长虹路立交就是这样一座制约因素多，改造设计难度极大的立交，设计克服缺失匝道多，空间形态差，受制约因素多的不利影响，以交通预测为基础，合理布设匝道及墩柱，并仿真校验，从而保证了立交的运营顺畅。

1 项目背景

2006年，常州市规划了由龙江路、龙城大道、青洋路、长虹路、中吴大道构筑而成的“日字形+放射线”结构的城市快速路网，主要服务于常州中心城区、武进中心城区、新北区[1]。龙江路—长虹路立交位于快速路网的西南角。

2008年，龙江路—长虹路立交随常州高架道路一期工程建成通车，在龙江路—长虹路立交节点向西，向南均规划为主干路，高架主线按接入地面主干路考虑，东北方向采用环向主线连接，强调了常州和武进中心城区间的快速联系，同时为金坛与常州之间的交通联系，设置了西向北的苜蓿叶匝道，其余流向通过菱形匝道及地面道路转换，因此该立交是一座仅有十字直行和环线转向的部分互通B类立交。

随着武进区大力发展西太湖及金坛市的撤市建区，常州城市空间结构发生了较大的变化，龙江路南延于2011年建成为高架快速路，长虹西路、金武线也将与本立交同步改造成为地面快速路，龙江路—长虹路立交四个方向全部成为快速路(见图1)，现状部分互通匝道的缺失及现有金坛和常州方向的连接匝道交通功能的不足，使其难以承担枢纽型互通立交的交通功能，成为常州快速路网中的瓶颈，快速路交通不能实现快速转向，无法满足常州、武进、金坛交通一体化发展的需求，本立交改造为枢纽型全互通立交是非常必要和迫切的。

图1 常州市快速路网(2013年，实线为已建成段)

2 现状立交存在问题及改扩建限制因素

2.1 现状立交存在问题

(1)部分互通立交，缺少五条转向匝道

本立交东北方向为环向主线，西向北采用环圈匝道，缺失五个流向的转向互通匝道：东南方向一对左右转匝道，西南方向一对左右转匝道及北向西右转匝道。

(2)西向北环圈匝道及西向东、南向北主线分合流段通行能力不足

随着金坛撤市建区、长虹西路快速化建成，远期西向北流量将有较大幅度的增长。现状西向北采用环圈匝道，由西向东主线分离后经环圈匝道并与南向北主线合流，A段双车道，需承担金坛至常州、武进两个方向流量，预测远景年服务水平Ⅲ级，接近饱和状态；B段单车道，远景年服务水平Ⅳ级，达到过饱和状态；C段双车道，需承担金坛至常州、西太湖至常州两个方向流量，远景年服务水平Ⅲ级，接近饱和状态；现状主线或匝道服务水平不满足设计要求，无法承担远期交通增长的需求。如果能剥离金坛至常州方向的流量，将大幅改善立交的运行水平。

2.2 改扩建限制因素

立交所处位置现状条件较为复杂，且建设之初也未有意识预留远期改造余地，主要限制因素如下。

(1)现状立交为X异形立交，龙江路、长虹路主线在立交范围均为分幅桥梁，龙江路北转长虹路东按双向六车道主线桥梁布置，造成了立交中心区域桥墩密集，对新建匝道的选型、穿越、布墩带来了较大的限制。

(2)现有500 kV茅斗线位于长虹路高架主线南侧40 m处(东西方向)，本次立交改扩建，新建匝道不但要避开高压线路，确保高压铁塔不迁移，同时也要满足其净空要求，并保证施工期间的安全。

(3)本立交在建设之初未对远期立交新增匝道进行预留，对新建匝道的选线、与主线现有高架桥梁相接处的拼接也带来较大的困难。

(4)立交改扩建期间主要流向交通不得中断，否则将影响到高架系统整体运行。

3 立交改扩建设计总体思路

(1)整合立交现有空间资源，完善立交服务功能，将部分互通立交改造为枢纽型全互通立交。

(2)以交通量预测为依据，确定新建匝道形式，完善立交功能，并对现有主线或匝道进行改善[2]。

(3)充分利用原有菱形匝道进行改造，新建匝道利用菱形匝道端部接入主线，减少主线桥梁拼宽工程量。

(4)拼宽桥梁风格与现有桥梁协调一致，整体美观。

(5)避免地面交叉口中心区域设墩，最低限度影响地面交通组织。

(6)降低施工期间对现状立交运行的影响，维持环线方向和直行方向的交通通行。

立交改造不影响500 kV高压线的正常使用。

4 互通节点总体设计方案

4.1 新建匝道选型

龙江路—长虹路立交新建匝道中三支为右转匝道，两支为左转匝道，右转匝道一般采用定向形式，本次选型重点是新建两支左转匝道的选型，南向西左转匝道(SW匝道)和东向南左转匝道(ES匝道)。根据设计总体思路及交通量预测情况，提出以下三个方案：双环圈、半定向+环圈、双半定向三方案中进行比选(见表1)。

表1 新建左转匝道选型综合对比表

双半定向方案虽然征地拆迁费用略高，但在设计速度、线形流畅度、总体交通功能、施工期间和建成后地面交通组织均取得最佳效果[3]，故经技术经济比选后，确定采用双半定向方案。

4.2 既有匝道改建

基于双半定向方案，同时对现有WN匝道进行改建。

西向北左转匝道(WN匝道)，原环圈匝道扩建为双车道匝道，与WE和SN主线合并段为确保服务水平需进行拓宽，但在受现有桥墩限制无法拓宽的情况下，环圈匝道以外的西向北流量不再由WE主线和SN主线通行，将其与WE主线和SN主线分离，环圈匝道西侧接入流量较小的WS匝道，北侧接入东北角现有的上匝道，该匝道在向北走线时，需要经过现状环向主线区域，现状桥墩密集，设计中在极为困难的情况下，利用现有环向主线(位于四层)和EW主线(位于二层)层间及密集桥墩之间的有限空间，成功布线，将WN匝道与主线彻底分离，使WN匝道、WE主线、SN主线均满足设计服务水平要求。

经服务水平分析，并采用VISSIM软件模拟仿真，立交服务水平满足Ⅱ1级服务水平，各条匝道服务水平均满足Ⅱ2级服务水平。

4.3 WN匝道现有环圈部分扩建方案

现有环圈匝道匝道部分，半径60 m，标准断面0.5 m(防撞墙)+7.0 m车行道+0.5 m(防撞墙)，总宽8.0 m，车道布置为单车道+紧急停车道，未设置加宽。基于立交总体方案，环圈部分需扩建为双车道匝道，考虑加宽后，环圈匝道断面布置为：0.5 m(防撞墙)+9.80 m(机动车道)+0.5 m(防撞墙)=10.80 m。扩建方案分别为拓宽方案及改造方案。

方案一：拓宽方案

基于现状匝道拓宽，纵断面与现状一致，没有得到改善，起伏较大，安全性、舒适度不佳(见图3)。小半径环圈桥梁拼接施工难度大，较难控制线型和横坡的平顺性。拼接处存在通长环形伸缩缝，扭转变形大，易错台、脱开，安全性差且不美观。方案一工程建安费为755万元。

图3 方案一纵断面图

方案二：改造方案

拆除现有环圈匝道上部结构及立柱，保留下部桩基，纵断面线形极大优化，环圈行车条件、舒适度提升显著(见图4)。桥梁不需要拼接及通长设置伸缩缝，行车安全舒适。方案二工程建安费为985万元。

图4 方案二纵断面图

经上述两方案综合比选，在建安费仅增加230万元的情况下，WN匝道环圈部分扩建确定采用方案二，保留下部桩基，新建承台立柱及上部结构。

4.4 高压线及拆迁情况

本工程范围的4路高压杆线：500 kV茅斗5 265线(架空线)、110 kV东滆17 703线(在立交范围为入地线)、35 kV绿源线(架空线)、10 kV永光线(架空线)。500 kV高压线满足14 m净空要求，35 kV、110 kV高压线满足7 m净空要求，同时500 kV高压铁塔和110 kV、35 kV高压电杆不迁移，立交改扩建对上述三路高沿线均无影响，仅10 kV高压线迁移。立交总体方案也避免了东南角成片厂房的拆迁，仅民居平方拆迁2处。

4.5 地面道路交通组织

地面道路设计时统筹了新老桥墩的布置，地面道路改造平面服从于高架桥墩。根据现有及新设桥墩对地面辅道进行优化布置，内侧辅道基本保留利用，对需绕行至匝道外侧的地面辅道进行新建，成功将新建匝道的所有桥墩设置于地面道路的绿化分隔带中，虽然新设了数量较多的高架匝道桥墩，但没有对地面的交通组织产生任何影响，确保了地面的安全顺畅。

4.6 桥梁工程拼宽设计

本着协调美观的原则，本工程新建高架桥梁采用与已建成高架道路系统保持一致，采用弧形箱梁的断面型式，标准段为三跨一联连续梁结构。目前国内桥梁工程拼宽的主流方式主要有两种：一种是上部结构采用植筋、钢筋绑扎等手段直接拓宽，另一种是拓宽部分结构与现在桥梁结构相互独立。

根据计算分析，本工程现状主线桥梁为无悬臂弧形梁结构，且横梁及桥面板有大量横向预应力束，若采用第一种方式直接拓宽，不仅将改变现状桥梁横向受力方式及体系，而且构造上非常困难，因此，最终确定采用第二种方式拓宽，即拓宽部分结构与现在桥梁结构相互独8)。

纵缝的传统处理方式是通长设置型钢伸缩缝，其构造简单，受力明确；但缺点也非常明显，行车舒适性差，两侧混凝土带与沥青路面外观差异很大，非常不美观，结构易渗水，损坏以后破拆、维修时间较长。本工程采用无缝伸缩缝，不仅施工快、平整度好，行车舒适，而且外观与沥青路面较为接近，运营期养护维修快捷。

5 结 语

在常州市城市空间结构发生了较大变化、四个方向全面建成快速路的情况下，龙江路—长虹路立交由部分互通B类立交，改扩建为枢纽型全互通A类立交，将常州市高架环线、龙江路高架南延、长虹西路快速路有机连接成网，全面提升了四个方向快速交通转换效率，其交通枢纽功能得到根本性提升，彻底消除了常州市快速路网中的瓶颈，改善了常州、金坛、武进及S39高速公路交通转换的便捷性，使常州、武进、金坛快速交通一体化系统全面完成，较好地引导城市空间合理地拓展，拉开城市发展的框架。目前，工程已建成通车，总体运行良好，并获得了江苏省优秀设计一等奖及江苏省“扬子杯”优质工程奖。