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城市道路立交的方案设计

1 前言

方案设计是立交设计过程的最初阶段, 决定了立交建设的总方向,优秀的立交方案,不仅能够保证交通安全、流畅, 而且能够减少用地、降低造价, 节省建设和营运费用, 同时也能够与环境相协调,为一道美丽的景观。与公路立交相比, 城市道路立交有其自身的特点, 主要有:
(1) 计算车速较低;
(2) 交通组成复杂, 非机动车与行人交通大量存在;
(3) 用地紧迫, 周围建筑物密集, 地下管线成网;
(4) 路幅较宽, 断面形式多样。
因此, 城市道路立交的设计选型原则与公路立交有所不同, 其一般原则为:
(1) 立交的形式首先应与相交道路的性质和交通功能相一致, 选定的类型应确保行车安全畅通和车流的连续;
(2) 立交的形式必须与当地的条件相适应, 在满足交通要求的前提下综合考虑, 力求达到合理利用地形, 工程营运费用经济, 并与环境相协调,同时造型美观, 结构新颖;
(3) 造型要注意近远期结合, 全面考虑;
(4) 主线和匝道的布设要分清主次, 全面安排;
(5 ) 类型的选择要从实际出发, 有利于施工。
本文结合厦门市福厦路—吕岭路(以下简称吕厝) 立交方案设计的工程实践, 就城市道路中立交用地受到严格限制的情况下, 立交设计中应考虑的细则、注意的问题做一介绍。

2 背景资料概述

厦门市位于闽东南沿厦樟泉地域的中心地带, 是我国最早建立的四个经济特区之一, 经过十几年的发展和对外开放, 厦门市的社会经济建设取得了可喜的成就, 市政基础设施的建设也取得了长足的发展, 但是, 由于受山体、水域和铁路等因素的影响, 厦门市的对外交通均通过两条南北向主干道福厦路和疏港路集散, 在高崎合并经厦门大桥出入, 因此, 这两条道路上的交通量集中, 交通成分混杂, 其上的许多平面交叉口已经成为城市交通的瓶颈, 福厦路和吕岭路及湖滨北路交叉口的交通拥挤现象尤其严重。

福厦路作为南北向主干道之一, 途经火车站、长途汽车站和机场, 交通地位极其重要, 湖滨北路是贯穿厦门中部的东西向干道, 吕岭路是湖滨北路向东的延伸, 连接厦门新城区和东部开发区, 上述道路形成了一个“K”字形的交叉口, 目前, 以平面环行交叉口的形式组织交通,但是, 由于平面环交的通行能力的限制, 而据1998 年4 月的观测,交叉口流量最高己达4700pcu/ h , 高峰时间目前己出现严重的交通阻塞, 从现有交通状况和福厦路及各相交道路的重要地位考虑, 有必要设置立交。

3 交叉型式的选择

3. l 以交通功能为先导
互通式立交的型式应与相交道路的性质和交通功能相一致, 选定的型式应确保行车的安全通畅和车流的连续。相交道路的性质主要指道路的重要性、道路的类型和等级、设计车速和设计交通量。据《厦门岛城市交通规划》, 福厦路为城市主干道, 设计车速为60km/ h , 湖滨北路和吕岭路也均为城市的交通干道, 设计车速为50km/ h , 三条道路在厦门市的交通地位均十分重要。因此, 从道路性质和功能角度考虑, 该交叉口应设置互通式立交。

由于相交道路所连接的区域不同, 各方向上的交通流量分布并不均匀, 如果对各方向匝道的设置采取同等的考虑, 势必造成主次不分、资源浪费, 因此, 互通式立交型式的选择应符合交通量主流向的要求。从福厦路～吕岭路交叉口2010 年的预测交通量来看(见图1) , 福厦路直行交通量最大, 高峰小时的单向流量大于1000 辆, 湖滨北路和吕岭路的左转与直行交通量以及福厦路南段的右转交通量次之, 也均在750 辆以上。从交叉口所处地位分析, 作为厦门市两条南北主干线之一的福厦路为主要流向, 按《规划》预测: 福厦路远期路段流量可达3064pcu/ h ; 湖滨北路作为城市中心的一条东西向干道, 西连疏港路, 东连福厦路, 交通功能和性质十分重要, 其主要流向为直行进入吕岭路及左转向北进入福厦路; 吕岭路是湖滨北路的向东延伸, 连接厦门老新城区与东部的开发区, 因此, 其主要流向为直行进入湖滨北路和左转进入福厦路; 由于福厦路走向在本交叉口以南与湖滨北路走向基本相同, 且两路之间路网密集, 所以福厦路南向西左转进入湖滨北路及湖滨北路西向南右转进入福厦路的交通量很少。

综上所述, 本立交方案的主要交通流向为: (1) 直行交通; (2) 湖滨北路至福厦路北段和吕岭路至福厦路南段交通流。

图1 福厦路～吕岭路2010 年高峰小时预测交通量

3. 2 以地形地物条件为约束
交叉口附近的地形地物条件对立交型式的选择影响颇大, 在城市道路立交中, 当用地条件受到严格限制时, 其对立交型式的选择甚至起着决定性的作用。在交叉口中, 右转车流不造成冲突点, 右转交通可以很方便地解决。直行交通的解决有上跨或下穿两种方式, 考虑到厦门市属于亚热带海洋性季风气候, 雨量丰沛, 且由于受热带风暴和台风影响, 常有暴雨和大风天气, 下穿式结构排水不便, 一旦积水, 容易造成交通中断; 同时考虑到上跨式结构采光条件好, 视野开阔, 对主线车流的安全通畅有利, 所以采用福厦路上跨的结构型式。

左转交通是立交所要解决的主要问题, 其解决方式总的来说可以分为三种形式, 一种是通过连续的右转实现左转, 譬如苜蓿叶形, 这种形式的匝道占地面积大, 车辆绕行距离长, 但桥梁部分少, 在用地限制较少的公路立交中经常采用; 一种是通过高架道路直接左转, 譬如定向式、半定向式等, 这种形式桥梁一般长且高, 建设费用高, 但是行车质量高, 占地面积较小, 在用地紧张、拆迁费用高的城市道路网中经常采用; 另一种是通过绕环行驶实现左转, 如环形立交, 这种立交形式的占地面较大, 层次少, 但是行驶质量不高且通行能力有限, 一般用于交通量不大的中小城市或作为更高层次立交建设的过渡形式。

福厦路～吕岭路交叉口周围的地块都己批出, 已建成的有西北角的永同昌大厦, 西南角的宝龙大厦, 南侧的莲花广场, 西南角在建的有嘉莲大厦, 东北角的远华国际中心, 东南角的安宝大厦, 西南角的宝龙中心(二期) 等, 这些建筑均为高层或超高层, 拆迁的可能几乎为零。由于用地限制, 苜蓿叶形匝道无法布设, 环形立交虽可降低层次并减少用地,但行车质量不高,且通行能力有较大限制。定向式立交行车质量高、占地少, 但是层次多、高度高, 对于厦门这样的城市, 高于三层的定向立交是不能被接受的。为了既减小占地, 又降低层次, 我们采用了部分定向式立交, 并通过将上、下行匝道布设在不同层高上的方法,减少了定向式立交的层次,且保证了主要车流的行驶质量。详见图2。

城市是人口的集聚地, 城市道路立交的设计必须考虑行人和非机动车的通行便利, 国内一些城市道路立交中甚至专门设置了人行天桥或非机动车专用道, 这无疑给行人和非机动车交通带来了极大便利, 但同时也造成了立交规模的增大, 投资的增加, 所以, 对行人和非机动车交通问题的解决也应该慎重考虑。根据已有的调查资料可知, 厦门市的非机动车交通较少, 同时由于日益发达的公交系统, 非机动车交通有继续下降的趋势。本立交范围内, 行人和自行车交通均不多, 因此, 本方案采用在立交范围内将自行车道放在人行道一侧, 以明显的标志线分开, 在过街处采用设置人行横道线, 自行车推行过街的方法解决问题。这一方法既保证了立交层次不变, 又兼顾了行人和非机动车交通。

3. 3 吕厝立交推荐方案及主要技术指标
推荐方案中, 福厦路交通以上跨形式通过交叉口,位于第二层;W -E 和W-N 向交通在第三层通过; E-S 向匝道先下穿W-E 匝道, 后上跨S-N 向的福厦路主线高架; 其余各方向交通均在地面层解决。由于和S-W 向左转交通相交而造成冲突点的其它向交通均己高架通过交叉口, 因此S-W 向左转交通直接在地面通过。由于本交叉口原有的交通组织方式为平面环交, 同时,N -E 和EW 向的预测交通量为1586 辆, 一般的环形道路可以容纳, 因此推荐方案利用原有的地面设施, 采用环交的形式来组织这两个方向的交通。所有的右转交通均设专用的右
转车道在地面层通过交叉口。交叉口范围内非机动车均在人行道上行驶或推行,过街使用人行横道。推荐方案的平面布置图见图2 。

图2 推荐方案平面图
图3 一期方案平面图
根据《城市道路设计规范》, 福厦路的设计车速为60km/ h , 吕岭路和湖滨北路的设计车速为50km/ h , 则匝道的推荐设计车速为30km/ h , 本立交方案的匝道设计车速采用推荐值。立交范围内道路的净空高度为5m 。由于受到地形地物的严格限制, 为了降低造价, 同时考虑到车辆性能的不断提高, 本方案设计采用了一些极限值, 但在条件允许的地段仍然采用了较高标准。

本立交方案采用的主要技术指标见表1、表2, 表中所示的采用值为设计中采用的最小值。

表1 主线的主要技术指标

项目极限值采用值
平曲线最小半径(m) 150 170
平曲线最小长度(m) 100 120

凹形竖曲线最小半径(m) 1000 1000
凸形竖曲线最小半径(m) 1200 1200
最大纵坡( %) 5 5

表2 匝道的主要技术指标

项目极限值采用值
平曲线最小半径(m) 30 30
平曲线最小长度(m) 50 50
凹形竖曲线最小半径(m) 400 808. 89
凸形竖曲线最小半径(m) 400 450
最大纵坡( %) 5 5

3. 4 分期实施方案
由于立交建设投资巨大, 为了达到投资效益最佳, 本设计考虑了分期实施方案, 一期工程保持现有平面环交不变, 实施福厦路南北向高架, 其余车辆仍绕环行驶, 二期工程视交通量增长情况再实施完成其余匝道。一、二期工程应一次完成设计, 分期施工。为了使二期工程中的匝道在将来施工时不中断己建成匝道的交通, 二期匝道的某些桥梁下部结构可与一期同步施工预留。一期方案平面图见图3。

图3 一期方案平面图
4 结语

厦门市福厦路～吕岭路立交方案选型设计根据实际情况, 灵活运用了规范, 设计成果基本能够满足设计要求, 达到了预期目标。