维普资讯 http://www.cqvip.com 北京市六环路西沙屯互通立交的选型与设计 黎章成卢士东李毓 （北京国道通公路设计研究院） 摘要本文针对目前北京市最复杂的六环路西沙 点粗浅的认识。 屯互通立交的选型和设计谈了一些体会，并阐明了交 二、立交的基本条件 通量的定性定量分析与现状地形地物相适应是确定互 １．相交道路的性质 通立交型式的关键。 八达岭高速公路是北京市区通往八达岭 关键词互通立交选型设计 长城旅游地区的一条高速公路，同时，西沙屯 前言 至河北省界段也是丹东至拉萨国道主干线的 六环路是北京市总体规划中的环形高速 部分，北京境内全长约６８公里，是北京通往 公路之一，是连接北京市郊区各主要卫星城镇 北部方向的主要通道，其对北京与华北地区的 和疏导城市过境交通的通道。北京市规划有 政治、经济有着举足轻重的作用。立交范围 １４个卫星城镇，六环路连接了其中的８个，同 内，八达岭高速公路东西两侧各有７米宽辅路， 时还连接了北京市ｌ１条主要放射线高速公路， 是北京市区与昌平区之间往来的主要区域通 匕京市高速公路主骨架的重要组成部分。 道。同时，规划六环路线位的南侧约３６米处， 另外，六环路京沈高速公路至八达岭高速公路 为现况百（百善）葛（葛村）路，百葛路是二级公 段也是丹东至拉萨国道主干线在北京境内的 路，与八达岭高速公路为分离式立交，百葛路 部分，因此，六环路的建设不仅对沿线地区 上跨八达岭高速公路及两侧辅路，百葛路与八 的经济建设具有促进作用，而且对国道主干线 达岭高速公路两侧辅路形成部分苜蓿叶立交。 的形成具有积极的意义。 现况百葛桥为３×２７米＋２×２０米预应力简支 西沙屯互通立交位于北京昌平区沙河镇 Ｔ梁桥，桥宽１７．５米，是１９９５年八达岭高速公 境内，八达岭高速公路约Ｋ２６公里处，是六环 路一期工程时建的。 路与八达岭高速公路的互通立交，也是丹拉国 因此，本立交不仅要考虑六环路与八达岭 道主干线的一个重要节点。立交通过多次方 高速公路的互通，而且还要考虑百葛路与八达 案优化比选，最终确定了半定向物涡轮形（如 岭高速公路两侧辅路的互通，其立交等级为一 图１），并据此型式付诸实施 级，性质属大型交通枢纽。 ２．地形地貌特征 立交范围内地势较为广阔平坦，总体趋势 为北高南低，东高西低，高差约２．５米。立交东 南部为西沙屯村，西北部为中科院昌平基地， 其余皆为旱地，不受用地规划限制。西沙屯村 和中科院昌平基地是制约立交型式的主要自 然环境条件。 另外，现况八达岭高速公路沿线地下有通 讯光缆、电缆、以及天然气等多种管线，管线埋 置比较复杂，这也将对立交桥型布孔产生很大 图１西沙屯互通立交实景图 影响。 本文就立交方案的构思、选型、设计等谈 ３．收费制式 １８ 维普资讯 http://www.cqvip.com 由于八达岭高速公路以及六环路均属于 编制），以及北京市公路局“间歇式观测站交通 量年报表”，除此之外，我院还于２０００年２月 北京市高速公路网系统，北京市高速公路网采 用的均是计程式的收费网络方式，因此，西沙 屯互通立交不设置收费站，有可能在六环路分 期实施过程中，设置临时收费站。 三、交通量的预测与分析 ２２日至２４日对工程区主要相关道路的部分路 段进行了连续２４小时机动车交通量观测。交 通量预测以“北京市交通规划模型”为基础，通 过建立基准年交通模型，利用有关社会经济数 交通量是立交设计的主要依据，而科学地 预测和分析又是立交选型与抉择的前提。交 通量资料的来源主要有：《北京市机动车出行 调查报告》（１９９４年），《进出北京市机动车起讫 点调查报告》（１９９４年），《国家公路干线交通量 手册》（１９８０～１９９７年，交通部公规院编制）， 《核查线调查报告》（１９９８年，北京城市规划院 昌平 ｌ５５７３ － 锄一· 据及道路网流量分配，对规划年相关道路交通 量作出预测。六环路与八达岭高速公路相交 节点主要特征年交通转向流量见图２。根据相 交道路等级和交通量分析，该相交节点处主要 交通流向为东一北向，２０２４年最大转换交通量 可达１０８６８辆／日，因此应将其作为设计方案的 主要考虑对象。 昌平 ３３Ｔ盼 － ３３７５２ ｌ２７９２ 啪 ２Ｔ８３２ － ２＂１５５９ 啪一 ＼ 一８｜９ｃ 酬一 ＼莎 一ｌ硼 海淀● ｌ’８１４ ， ＜＞ 《 一 ｌ４ｌ４ 蛆蟠一／ ＜＞ 《 一令 Ｉ＼ 冬 ２５啷 ●‘ ２４嘲 ６５３９‘／ ＜＞ 《 ｆ 一 ３口哪 ４１＼ 一 ● ‘１３９０６ 命 ’蛳７７ 北京 ＇２００４生 北京 ２ｏｔ４．ｑ－ 北京 ｌ●ｌ‘年 图２主要特征年预测交通流量图 四、立交型式的选择 交通量预测与定性定量分析确定主流向 后，立交的布局及选型是关键。一方面从交通 初步设计时我们选择了两种方案，如图４、 图５。 流来看，立交匝道的布设应对车速高、流量大 的主流向采用直接联系的定向或半定向形匝 道为主，而相对车速低、流量少的次要流向则 采用环形匝道。同时，由于西沙屯立交还是丹 拉国道主干线的重要转换节点，因此其转向方 向也应重点考虑。由西沙屯立交预测交通量 趋势知道（图３），立交主要转向交通为东一北 方向（②～③），其也是丹拉国道主干线的转向 车道，而南一西方向（①～④）交通量相对较 少，故东一北方向匝道标准相对要高，南—西 方向匝道标准可适当降低。另外还需考虑立 交范围内的用地限制情况，西沙屯立交东南部 及西北部用地受拆迁的限制，而且现有百葛桥 必须保留，因为百葛路与八达岭高速公路两侧 辅路需保持互通。充分考虑上述两种情况后， 图３ ２０２４年预测交通流量趋势图 方案一为半定向涡轮形立交。立交共有三 层，南一西方向（①～④）设为环形匝道，设置 在第一象限。北一东方向（③～②）设为定向 １９ 维普资讯 http://www.cqvip.com 匝道，这不仅考虑其主交通流，同时也是丹拉 形式 方案一 方案二 土方（ｍ３） 占地（亩） 匝道（ｍ） 桥梁（ｍ ） ７３２３７８ ４６９３０２ ５８９ ３９８ ７０７５ ２６８ｌ ８７８５ ５３９０ 国道主干线的转换方向。东一南方向（②～ ①）及西一北（④～③）设为半定向匝道。该方 案交通组织顺畅、直观，符合两条高速公路相 交的交通要求，同时也保留了现况百葛路与八 如果仅从经济比较上看，方案二远优于方 案一，但由于方案二忽略了交通流的定性定量 情况以及丹拉国道主干线的转向，虽然造价降 达岭高速公路两侧辅路相通的功能，避免了拆 迁，但是其占地面积大，桥梁结构多而且复 杂 昌平 低了许多，但不符合立交等级的要求，而且立 交本身的功能及服务等级也将大大降低。而 方案一无论从功能上，还是从服务水平上均远 远高于方案二，因此将方案一作为推荐方案。 五、立交设计优化 ． ． 立交推荐方案确定后，施工图设计过程中 海淀 的优化设计尤为重要，因为它直接影响到立交 的最终成型和造价。针对推荐方案中的用地 面积大，辅路通道桥梁多，施工图设计过程中 多次优化匝道线形，调整立交范围内八达岭高 速公路两侧辅路位置，最后选择将八达岭高速 北京 · 公路辅路移至主线桥边孔（如图６），这样减少 了两座辅路通道桥，折合桥梁面积１４５０平方 米。最终实际征地４２２亩，减少用地１６７亩，控 ｌ盘Ｊ ４仞步设计 交力’棠 昌平 制了工程的投资，减少了用地，达到了适用、安 全、美观的目的 北京 图５初步设计立交方案＿二 方案二为双喇叭形立交，将两个环形匝道 分别设置在第一、第三象限。该立交完全是出 于用地限制而采取的，其基本上忽略了交通流 情况和丹拉国道主干线转向的条件。该立交 工程规模小，桥梁结构少，占地少，但立交存在 交织车道，且由于受拆迁的限制，交织车道偏 短，今后将严重地影响立交的服务水平。两方 案均保留了现况百葛路西沙屯桥，百葛路与八 达岭高速公路两侧辅路保留了互通。两方案 经济指标比较如下表。 ２０ 图６西沙屯立交平面图 六、立交平纵线形与断面布置 立交型式确定以后，平纵线形的优化非常 重要。由于施工期间必须保证八达岭高速公 路的正常运行，同时还需考虑桥梁布墩与避让 维普资讯 http://www.cqvip.com 地下管线的要求，因此设计中不断优化，使线 工程造价，同时还要要求其结构外形美观，施 工简便，有利于工期进度。 主桥孔径与现况百葛路桥对应，结构为２ ×２０米＋３×２７米预应力简支Ｔ梁，保证了与 现状百葛路桥的协调一致性。匝道桥由于平 曲线半径相对较小，跨径要求大，因此选择了 独柱支撑现浇预应力混凝土曲线连续梁桥，跨 径分别为２０米、２５米、３９．５和４５米四种，梁高 形优美，平纵配合协调，使立交不仅具有交通 设施的功能，同时还将成为新的城市景点。 平面设计中，平曲线最小半径为７５米，最 小缓和曲线参数Ａ值为６５米。 纵断面设计中，经反复调坡，并注意平纵 线形的组合要求，在条件允许的情况下，尽量 采用较大竖曲线半径，以提高车辆行使的舒适 度、安全度，并且使总体景观协调。立交范围 内主线最大纵坡为１．６５％，匝道最大纵坡为 最大１．８米，桥宽８．５米，单箱单室，桥墩最大 直径１．８米，基础为双排钻孔灌注桩，桩径１．２ ４．５％，匝道最小竖曲线半径为：凸形１８００米， 凹形２５００米。匝道上跨主线，纵断控制点为满 足净空要求的桥梁结构高程及匝道进出口主 米，桥台为肋板式桥台。 八、结束语 通过西沙屯互通立交的设计，笔者认为要 线高程，整个立交所有匝道均为单向单车道， 匝道路面宽７米，路基宽８．５米，匝道最大超高 ６％。 做好一个立交设计，必须从深入调查研究着 手，充分掌握第一手资料，包括交通量的调查、 分析、论证及预测，以及立交区域的地形地貌 的调查，抓住主流，精心设计，集思广益，不断 论证优化设计方案，并在满足交通功能的前提 下，强调其实用性、安全性及美观性，使道路立 交不仅能发挥其交通运输的功能，而且能使其 成为一个城市的新景观。 七、立交桥型结构的选择 桥梁结构选择的好坏，直接关系到整个立 交的总体景观、工程造价和施工进度。因此选 择桥梁结构，既要满足高程要求，又要最大限 度地降低桥梁结构高度和压缩桥梁面积，控制 （上接第２６页） 匝道桥加固工程施工历时４个月（１９９９年１０ 月－－２０００年元月）。 梁体顶升过程中的测量控制十分重要，其 目的是为了确保梁体在顶升加固过程中结构安 全可靠，确保万无一失，同时为施工操作提供依 据。测量控制的内容主要包括连续梁在各阶段 的平面位移、竖向位移及转动量的测量。 顶升过程中梁体应力变化监测是在梁体 ２．施Ｔ丁艺（梁体顶升施ＴＴ艺框图） 的中部、支座等处事先贴好应变片，由计算机 集中控制，在梁体顶升的全过程时时监测梁体内 力变化情况。数字化监测为本桥梁加固显著特 点，为梁体顶升的质量和安全提供了保证。 ３．加固效果 梁体顶升完成后，进行了Ｎ４匝道桥的荷 载试验，并对该桥经加固后的质量情况进行全 面综合性评定。根据铁道部科学研究院深圳 分院的荷载试验报告，该桥加固后的工况是十 分理想的，完全满足设计要求，达到了桥梁安 全使用的目的。 ２１
