太原市中環(huán)線道路工程設(shè)計概要

尚書俠

（太原市市政工程設(shè)計研究院，山西 太原 030002）

1 中環(huán)線概述

太原市中環(huán)線道路工程由北中環(huán)、太行路、南中環(huán)和西中環(huán)組成。其中，北中環(huán)長10km，太行路長11.4km，南中環(huán)長10.3km，西中環(huán)長12.2 km，四路圍合而成的環(huán)線總長為43.9 km。中環(huán)線規(guī)劃定位為城市加強型主干路，紅線寬50 m。

1.1 總體布置

①本工程根據(jù)不同結(jié)構(gòu)布置方式分為主輔路分離斷面、主輔路并板斷面。主線采用高架、地道、地面三種形式，并在多處重要節(jié)點設(shè)計有互通立交。②考慮本工程與沿線路網(wǎng)、居住區(qū)的有效溝通，按照交通組織設(shè)計進行總體布置。

1.2 采用的技術(shù)標準

道路等級：加強型主干路（直行連續(xù)交通）。

設(shè)計車速：主線60 km/h；輔路40 km/h。

道路最小凈高:主線5.0 m；自行車、行人2.5 m。

鐵路凈空：8.5 m。

路面類型：瀝青混凝土路面。

2 道路工程設(shè)計

2.1 線位布設(shè)

線位布設(shè)總體依據(jù)規(guī)劃形成，在局部受動遷條件限制路段，對規(guī)劃線位進行調(diào)整，再報規(guī)劃部門研究、論證，直到確認。

平曲線設(shè)計原則：主線設(shè)計盡可能采用半徑r≥1 000 m的圓曲線；困難條件下，應(yīng)采用r≥600 m的平曲線。

由于用地原因，中環(huán)線主線有兩處采用r=260 m的平曲線，采用的超高橫坡為2%，車道不需要加寬。根據(jù)公式r=602/127（μ+0.02）計算的μ=0.089＜0.1，所以車輛以設(shè)計車速在曲線上運行時，很平穩(wěn)。同時，設(shè)超高段的緩和曲線長度需結(jié)合道路橫斷面、超高、路拱橫坡及設(shè)計車速，取用相應(yīng)的超高漸變率計算確定，本工程采用的超高漸變率為1/175.

2.2 橫斷面設(shè)計

2.2.1 設(shè)計原則

①遵循規(guī)劃、完善規(guī)劃，以《太原市城市總體規(guī)劃》為基礎(chǔ)，根據(jù)道路等級、功能定位，確定道路的標準橫斷面；②橫斷面布置應(yīng)結(jié)合交通組織進行，注意相鄰出入口段的車道數(shù)平衡；③道路橫斷面分配必須綜合協(xié)調(diào)交通需要、地下管線埋設(shè)的要求；④考慮景觀綠化和公交?？空静贾靡螅_定中央分隔帶寬度和各樹穴帶寬度，盡量達到25%的道路綠化率。

2.2.2 設(shè)計成果

根據(jù)通行能力計算結(jié)果，本項目需保證主線雙向6車道連續(xù)流直行交通。高架段采用雙向6車道主線和雙向6車道輔道形式；地面共板段采用雙向8車道標準斷面，進出口密集地段（＜760 m）從交通角度考慮主輔路功能，在保證直行單向3車道的基礎(chǔ)上，保證2車道的交織輔助車道斷面型式，避免交通瓶頸。

高架段和地道段的地面平交口拓寬在保證直行車道數(shù)的基礎(chǔ)上，增加左右轉(zhuǎn)專用車道。

中環(huán)線標準橫斷面采用雙幅路人非共板型式。具體布置為：8.75 m（路側(cè)帶）+14.25 m（機動車道）+4 m（中央分隔帶）+14.25 m（機動車道）+8.75m（路側(cè)帶）=50m。路側(cè)帶的具體布置為：8.75m=2.75m（人行道）+1.5m（樹穴帶）+3m（非機動車道）+1.5m（樹穴帶）。

2.3 縱斷面設(shè)計

2.3.1 主要控制條件

①規(guī)劃或現(xiàn)狀河道的堤頂控制標高。②與相交道路、鐵路的凈空要求。③道路按規(guī)劃等級的不同，滿足不同的縱向線形規(guī)范的要求（主線縱坡≤3.5%）。④現(xiàn)狀地面及沿線地塊的規(guī)劃地坪標高。⑤道路最小排水縱坡要求（縱坡≥0.3%）。⑥高架段橋梁的凈空要求（按≥7 m控制，以減少壓抑，改善采光、通風(fēng)、景觀條件）。

2.3.2 設(shè)計原則

全線縱斷面由高架、地道和地面快速路組成。高架、地道部分縱斷線形盡量平順，控制豎曲線最小半徑的取用，在滿足與交叉道路凈空要求的基礎(chǔ)上，考慮結(jié)構(gòu)高度、鋪裝、橫坡、設(shè)備設(shè)施等因素，確定道路設(shè)計標高。地面快速路縱斷面與現(xiàn)狀地面基本吻合，同時需滿足現(xiàn)有道路的最小加罩厚度要求。

2.4 節(jié)點設(shè)計

中環(huán)線上的節(jié)點較多，影響節(jié)點方案的主要因素有：擬建道路性質(zhì)定位、相交道路的性質(zhì)、規(guī)劃及現(xiàn)狀鐵路位置和定位、地形地質(zhì)地貌及動遷條件、規(guī)劃及現(xiàn)狀河流位置等。歸納起來有以下幾類處理方式。

2.4.1 互通式立體交叉

中環(huán)線布設(shè)有9處互通式立體交叉，從北中環(huán)順時針依次為：①北中環(huán)和西中環(huán)主線通過高架橋定向連接，組成閉合環(huán)，保證了環(huán)路交通流連續(xù)；轉(zhuǎn)向及非機動車交通通過地面信號控制交叉口進行交通轉(zhuǎn)換。②北中環(huán)、濱河?xùn)|西路互通式立體交叉。③北中環(huán)、建設(shè)路互通式立體交叉。④北中環(huán)、太行路互通式立體交叉。⑤太行路、長風(fēng)東街互通式立體交叉。⑥太行路、南中環(huán)街互通式立體交叉。⑦南中環(huán)、濱河?xùn)|西路互通式立體交叉。⑧南中環(huán)街、西中環(huán)互通式立體交叉。⑨西中環(huán)、南內(nèi)環(huán)西街互通式立體交叉。

2.4.2 高架道路自然交叉口

中環(huán)線高架橋段與橫向道路所形成的交叉口為高架道路自然交叉口，其特點為高架橋為主線交通連續(xù)流，橫向道路與中環(huán)線地面輔路形成進、出口車道展寬的信號控制交叉口。

考慮迎澤西大街的重要性及布設(shè)出入口間距的需要，在迎澤西大街和西中環(huán)交叉口南北兩側(cè)各布設(shè)兩條平行式匝道以上下西中環(huán)主線。其中，下匝道坡腳至交叉口停車線的距離宜≥140 m，以滿足匝道車輛和地面車輛轉(zhuǎn)換車道所需交織長度及紅燈期間車輛受阻排隊長度的要求。上匝道坡腳至交叉口停車線的距離宜為50~100 m。非機動車和人行交通設(shè)置在輔路上，交通轉(zhuǎn)換通過平面交叉口實現(xiàn)。

2.4.3 菱形立交

除上述干路外的其余干路與中環(huán)線交叉時，采用菱形立交。其交通組織特點是：①中環(huán)線主線上跨或是下穿橫向道路，保證主線交通連續(xù)。②輔路與橫向干路平交，設(shè)置進出口車道展寬的信號控制交叉口。③非機動車輛和人行的交通轉(zhuǎn)換通過平面交叉口實現(xiàn)。

2.4.4 橫向道路下穿交叉

在一些不具備主線下穿條件的干路交叉口，或考慮到路網(wǎng)布置的均衡，方便車輛及行人穿過環(huán)線而布設(shè)橫向道路下穿地道。其特點為：橫向道路的直行交通（含機非交通）下穿中環(huán)線，橫向道路的右轉(zhuǎn)交通通過輔路和中環(huán)線形成右轉(zhuǎn)交叉口，行人則通過在輔路上單獨設(shè)置的通道和下穿通道連通，從而實現(xiàn)行人直行過街。具體設(shè)置位置如下：①西渠路橫向下穿北中環(huán)。②五一路橫向下穿北中環(huán)。③南十方街橫向下穿太行路。④西太堡街橫向下穿太行路。⑤塢城東街橫向下穿太行路。⑥學(xué)府街橫向下穿太行路。⑦南屯路橫向下穿南中環(huán)街。⑧千峰南路橫向下穿南中環(huán)街。⑨義井街橫向下穿西中環(huán)。⑩一條30 m規(guī)劃路橫向下穿西中環(huán)。

2.4.5 右進右出交叉口

支路接入中環(huán)線一般采取右進右出交叉口的布置方式。

2.4.6 和鐵路的交叉

中環(huán)線有5處位置與鐵路的交叉，均采用主線上跨或高架，輔道下穿的布置方式。

2.5 人行過街及公共交通設(shè)施布設(shè)

①中環(huán)線人行過街一般通過交叉口實現(xiàn)。②人流密集路段和長距離無過街條件路段設(shè)置人行天橋或地道過街。③公交站臺結(jié)合交叉口和人行過街設(shè)施位置設(shè)置，平均間距500~1 000 m。

2.6 路基路面設(shè)計

2.6.1 路基設(shè)計

①路基必須密實、均勻、穩(wěn)定，應(yīng)具有足夠的強度、穩(wěn)定性、抗變形能力和耐久性。②應(yīng)特別重視路基防排水設(shè)計，使路基處于干燥或中濕狀態(tài)。路槽底面距地下水或地表長期積水位的高度應(yīng)大于路基臨界高度。在公路自然區(qū)劃中，太原為Ⅲ1區(qū)，對應(yīng)粉土的路基臨界高度為：干燥2.4~3 m，中濕1.7~2.4 m。③路基頂面設(shè)計回彈模量應(yīng)＞30 MPa，并充分考慮道路運行中的各種不利因素，采取措施減小路基回彈模量的變異性，保證其持久性。經(jīng)計算，30 MPa的回彈模量在太原地區(qū)對應(yīng)的路基頂面設(shè)計彎沉值為2.82 mm。④路基設(shè)計高度應(yīng)使其邊緣低點的設(shè)計高度不低于路基土的毛細水上升高度，且需滿足防凍要求。⑤黃土路段應(yīng)查明黃土的分布范圍和地層特性，土的物理、力學(xué)、和水理特性。要在道路沿線的水文、地質(zhì)條件等基礎(chǔ)上進行路基設(shè)計，滿足路基變形和穩(wěn)定性要求。⑥路基工作區(qū)（受車輛荷載影響區(qū)域）深度范圍內(nèi)的路基壓實度必須保證，特別是路床范圍?？紤]路面結(jié)構(gòu)材料及各層厚度，經(jīng)近似計算，中環(huán)線路床頂面下1.8 m范圍為其路基工作區(qū)深度。⑦管道溝槽回填應(yīng)滿足“土質(zhì)路基壓實度”要求，如果達不到上述壓實度要求，而近期需要鋪筑路面時，則必須采取防止沉陷的措施，如采用石灰土或砂礫分檔壓實回填等。

2.6.2 路面設(shè)計

①必須進行路基路面結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計，以保證路面結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性；相鄰結(jié)構(gòu)層之間的剛度不能相差太大且應(yīng)緊密結(jié)合，以免上層結(jié)構(gòu)底面出現(xiàn)過大的拉應(yīng)力。②面層應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強度、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞、抗水損及耐磨、平整、抗滑、低噪音等表面特性的要求；基層應(yīng)具有足夠的強度和擴散應(yīng)力的能力；墊層應(yīng)具有一定的強度和良好的水穩(wěn)定性。③路面設(shè)計以雙輪組單軸100 kN為標準軸載，各種車型軸載需換算為標準軸載進行設(shè)計。④交叉口進口道、長距離大縱坡路段和公交停靠站路段，應(yīng)進行特殊設(shè)計。⑤采用路表彎沉值、半剛性材料基層層底拉應(yīng)力、瀝青層剪應(yīng)力作為設(shè)計指標。根據(jù)快速路路表設(shè)計彎沉值公式ld=600×Ne-0.2，結(jié)合交通量預(yù)測資料計算的ld=0.17 mm。（Ne為設(shè)計基準期內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次）

中環(huán)線路面結(jié)構(gòu)組合為主路機動車道(總厚76 cm），由上至下分別為：①4 cm SBS瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA-16）,改性乳化瀝青粘層油。②6 cmSBS中粒式瀝青混凝土（AC-20），改性乳化瀝青粘層油。③10 cm粗粒式密級配瀝青碎石（ATB-25)，改性乳化瀝青粘層油。④1 cm瀝青表處下封層，乳化瀝青透層油。⑤20 cm水穩(wěn)碎石（水泥含量不大于5%）。⑥36 cm水穩(wěn)碎石（水泥含量不大于3%）。

3 附屬工程設(shè)計

3.1 交通安全設(shè)施與管理設(shè)施設(shè)計

本項目的交通安全和管理設(shè)施等級為A級。其設(shè)計原則如下：①中間帶設(shè)置連續(xù)的中央分隔護欄和防眩設(shè)施。②橋梁和≥3 m高路堤的路段設(shè)置路側(cè)護欄。③平面交叉口進行交通渠化、人車分隔和設(shè)置交通信號燈。④高架道路離開周邊建筑物的距離按＞12 m控制。⑤中央分隔帶活動護欄的防撞等級與中央分隔護欄的防撞等級一致。⑥交通標志的設(shè)置應(yīng)系統(tǒng)連續(xù)，避免信息不足、過載和矛盾；指路標志應(yīng)按照交叉口預(yù)告標志、告知標志、確認標志的次序設(shè)置。

3.2 管線、排水、照明、綠化

①中環(huán)線同時也是主管線走廊，管線工程須與道路工程同步規(guī)劃、同步設(shè)計，并按照城市規(guī)劃為遠期發(fā)展留有余地。②雨水口的布置應(yīng)確保道路地面水迅速排除，雨水不應(yīng)流入路口范圍，不應(yīng)橫向流過車行道，不應(yīng)由路面流入橋面或地道。③道路照明除滿足平均照度、照度均勻度和眩光指標外，還應(yīng)滿足節(jié)能指標的要求。④道路綠化布置應(yīng)喬木、灌木與花卉相結(jié)合。道路彎道內(nèi)側(cè)及交叉口視距三角形范圍內(nèi)，不得種植高于最外側(cè)車行道路面標高1 m的樹木，彎道外側(cè)應(yīng)加密種植以誘導(dǎo)視線。

4 結(jié)束語

太原市中環(huán)線作為具有連續(xù)交通流的快速環(huán)路，設(shè)計中涉及到的專業(yè)內(nèi)容眾多。以上是筆者結(jié)合太原市中環(huán)線道路工程設(shè)計實踐，總結(jié)的道路工程專業(yè)設(shè)計要點、設(shè)計方法及設(shè)計中的注意事項，以期能對類似工程提供參考。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 37—2012 城市道路工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 152—2010 城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 193—2012 城市道路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50688—2011城市道路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2011.