一、概述
在北京市城市總體規(guī)劃中，五環(huán)路位于北京市市區(qū)邊緣，距市中心10-15公里，其走向是沿市區(qū)和遠郊區(qū)之間的環(huán)形隔離帶，它主要連接北苑、望京、東壩、定福莊、垡頭、南苑、豐臺、石景山、西苑、清河10個邊緣集團及奧運場館、科學(xué)城。路線全長約98公里。
根據(jù)北京市城市總體規(guī)劃(1991年至2010年)，北京市五環(huán)路是一條截流、疏導(dǎo)市區(qū)過境交通和連接市區(qū)邊緣集團的全封閉、全立交的高速公路環(huán)。五環(huán)路雖然定性為公路，但由于其所處城市邊緣地區(qū)，沿線又多為建成區(qū)、風景區(qū)，相交的城市道路、鐵路、河道以及市政管線眾多，因此其兼有城市道路特征。
五環(huán)三期的起點位于朝陽區(qū)首都機場高速公路東側(cè)，并接五環(huán)路一期工程首都機場高速公路立交，終點在京津塘高速公路與現(xiàn)況五環(huán)路相接處，路線全長23.0公里。
京沈互通立交位于朝陽區(qū)王四營鄉(xiāng)，是五環(huán)三期中較為復(fù)雜的立交之一。相交道路為京沈高速公路，它的路基寬為34．5米，三上三下六條車道加連續(xù)停車帶。根據(jù)相交道路的性質(zhì)，五環(huán)路在此設(shè)置互通式立交。
二、設(shè)計標準與原則
1．標準
主線計算行車速度——10okm/h；
匝道設(shè)計行車速度——40km/h；
匝道最大縱坡— 4%。
主線橫斷面、路基技術(shù)標準
車道數(shù)—— 2×3條；
單條車道寬度——3.75m；
中央分隔帶寬度——3m；
左側(cè)路緣帶寬度——0.75m；
連續(xù)停車帶(連續(xù))——3.25m；
土路肩寬度——0.75m；
路基寬度——35m；
紅線寬度—— 80m。
變速車道各項指標：
加速車道—— 單車道180m；
減速車道—— 單車道90m；
駛?cè)虢?mdash;— 1/40(1°26`)；
駛出角—— 1/25(2°17`)；
漸變段長度——60m。
2．設(shè)計原則
由于兩條相交道路均為高速公路，同時根據(jù)立交周圍的用地情況，立交設(shè)計應(yīng)遵循以下幾項原則。
(1)由于五環(huán)是環(huán)路，所以五環(huán)向外的方向盡量采用定向匝道，以便發(fā)揮五環(huán)路交通向外輻射的作用，而由五環(huán)路向內(nèi)的匝道指標取值則可以相對低些。
(2)京沈路在朝陽區(qū)范圍內(nèi)都有較完善的輔路系統(tǒng)，因此在修建京沈立交后，也應(yīng)該按需恢復(fù)其輔路系統(tǒng)，方便地方交通和居民出行。
(3)京沈立交的周圍有許多民居和公司、企業(yè)，應(yīng)盡量避免占用大量土地和房屋。
(4)京沈路兩側(cè)輔路下埋設(shè)了大量地下管線，設(shè)計與施工過程中應(yīng)給予重視，盡可能避開管線。
三、方案設(shè)計
目前在五環(huán)路上跨京沈高速路處已建成一座通道橋，該橋為預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)，凈寬21米，凈高3．2米，主要用于行人穿行京沈路及車輛調(diào)頭。五環(huán)路的中線即在現(xiàn)況通道橋的中線，立交北側(cè)為王四營鄉(xiāng)道口村，五環(huán)路所經(jīng)路段有大量民居。立交沿京沈高速公路兩側(cè)分布著許多商家店面和企事業(yè)單位，包括盛華駕校、盛華機動車檢測廠、盛華加油站、愛看國際有限公司、北京世紀服飾有限公司等若干家大單位。另外在通道橋西側(cè)300米、東側(cè)400米處各有一座人行天橋．在通道橋附近有較大面積的綠化，而且絕大部分為直徑10厘米以下的楊樹。
由于京沈路在五環(huán)路中線處現(xiàn)況存有一通道，但凈寬和凈高均不能滿足由此通過的五環(huán)主線的要求，因此，在滿足我們根據(jù)實際情況制定的幾項原則的前提下，如何與京沈高速路相交、五環(huán)主線的穿越方式和各匝道的布設(shè)，就成為該立交亟待解決的問題。我們經(jīng)過實地調(diào)查、方案比較及優(yōu)缺點論證，最后設(shè)計了四種兩路相交的立交型式，并根據(jù)主線和被交道路的跨越、穿越形式，對匝道進行了不同的設(shè)計。
1．方案一。五環(huán)路下穿，京沈路上跨，簡稱“抬高京沈”(見圖1)
本方案主要是加高現(xiàn)有京沈路的路基(最高處加高了3米左右)，使其上跨五環(huán)的凈空達到5米，五環(huán)路從下面穿過。
這一方案能夠有效地保持在該處的南北向交通，只需再做通道即可。京沈路上現(xiàn)有的兩處天橋，由于京沈路的抬高需要拆除。京沈路改建范圍較大，約1.6公里，因為需要重新建新橋，所以斷路施工的時間較長。另外，由于京沈路的輔路需穿過五環(huán)主線，五環(huán)路在京沈路的兩側(cè)需設(shè)兩處凸型豎曲線，以保證輔路下穿，使五環(huán)路存在高填方路段。
此方案由于路基加高必須占用現(xiàn)況輔路，而且需要先修輔路，以利于施工導(dǎo)流。
2．方案二。五環(huán)路上跨，京沈路下穿，簡稱“削平京沈”(見圖2)
此方案是對京沈路進行完全的改造，取消京沈路現(xiàn)狀的通道橋，使京沈路基本與現(xiàn)狀的輔路持平，再將五環(huán)路上跨。其涉及削平處理的京沈路全長約1.6公里。
雖然京沈路變動的范圍較大，但因不需在京沈路上再建橋，因此京沈路斷路施工的時間較短，對京沈路的交通影響較小。實際上五環(huán)路跨京沈路只需一處有豎曲線，便會使五環(huán)線形更加順暢，這樣有利于立交主線和匝道橋梁的布設(shè)，同時使京沈路輔路的布設(shè)變得容易，但是原在該處通過京沈路的南北向機動車須繞行東西原有的通道，距離在1.2公里左右。
由于京沈路削平的工作面可能影響到現(xiàn)狀輔路，所以需要先修好輔路系統(tǒng)，處理方法同方案一。
3．方案三。五環(huán)路下挖，京沈路基本不變，簡稱“五環(huán)下挖”(見圖3)。
本方案現(xiàn)況京沈路的路基保持不變，需將舊橋拆除后擴孔，五環(huán)路下穿，五環(huán)路最深處要挖方2米多，挖方范圍為400米左右。
這一方案對京沈路影響最小，只在橋區(qū)范圍內(nèi)對京沈路做改動。由于京沈路的現(xiàn)況高程不利于匝道布設(shè)，所以立交型式的選擇余地較小，同時輔路系統(tǒng)的布設(shè)只能沿兩側(cè)繞行，其中一側(cè)需上跨五環(huán)路，另一側(cè)則繞行較遠。因整個五環(huán)主線在橋區(qū)范圍內(nèi)都低于地面線，需要設(shè)置一處泵站，由于京沈立交處于北京東側(cè)，屬排洪防澇的重點區(qū)域，這一方案難以滿足防洪要求。在施工組織方面，由于京沈路現(xiàn)況輔路保有較好，可以在前期承擔疏導(dǎo)交通的任務(wù)。
4．方案四。五環(huán)路上跨，京沈路不變，簡稱“五環(huán)上跨”（見圖4）。
本方案是維持京沈路現(xiàn)況道路不變，在五環(huán)主線上做較長的橋梁，上跨京沈路。其對京沈主路的交通影響最小，輔路系統(tǒng)的布設(shè)沿京沈兩側(cè)繞行，南北向的交通仍可利用現(xiàn)有通道。由于京沈路的現(xiàn)況高程較高，橋梁的長度和寬度都會增加，所以此方案的造價較高。又因為京沈路的現(xiàn)況高程不利于匝道布設(shè)，因此立交的型式選擇余地較小。
5．方案比選
由于京沈路現(xiàn)狀通道過窄，同時凈空不夠，使得五環(huán)路在現(xiàn)狀條件下，無論上跨或下穿京沈路都比較困難，經(jīng)過方案比較并報請有關(guān)部門批準，決定采用方案二，即“削平京沈”。要拆除京沈高速現(xiàn)有通道，考慮道路排水及管線布置，將京沈路改為與其輔路高度基本持平，使五環(huán)主線和匝道全部上跨京沈高速公路，以解決五環(huán)路和京沈高速公路的相交的出入問題。由于五環(huán)路上跨，京沈路的輔路系統(tǒng)也可以很方便地穿過五環(huán)。京沈路的高程降低，跨線橋也降低了高程，由此減少了占地。本立交共設(shè)8條匝道，為體現(xiàn)五環(huán)路的外向功能，五環(huán)路出京方向的匝道和部分進京的匝道，均應(yīng)設(shè)計成線形標準較高的定向匝道，而由五環(huán)路向北京市內(nèi)行駛的一條匝道則應(yīng)采用環(huán)形匝道。
四、施工圖設(shè)計中技術(shù)難點的處理
選定了“削平京沈”作為施工圖的型式，在具體的立交設(shè)計中遇到以下幾方面的問題需要著重考慮：
1．地下現(xiàn)有管線的處理
沿京沈路兩側(cè)分布著包括雨水、污水、煤氣、電信、電力、乙烯等多條地下管線，這對立交線形的布設(shè)及橋梁樁位的布設(shè)有了許多限制，在滿足立交線位和交通需求的同時，我們對各種地下管線加以保護，并在設(shè)計中采取如下措施：
(1)通過對管線的預(yù)埋位置、長度、埋深做了詳細調(diào)查后，根據(jù)管線的位置，調(diào)整了匝道線形及匝道橋的橋梁跨徑，或調(diào)整承臺尺寸，使其樁位可以盡量躲開管線。
(2)部分必須遷移的管線放在京沈輔路廢棄的邊溝里，這樣，既保護了這些管線，又沒有額外占用土地。
(3)乙烯管線穿過五環(huán)主線及兩側(cè)匝道處，修建一座2．4米高、4．4米寬的過路箱涵，在保護乙烯管道的同時，也便于維護人員人內(nèi)檢修。
(4)北側(cè)輔路附近有“三氣”(乙炔、氧氣、氮氣)的排氣立管，還有“三氣”負極檢測樁。為方便“三氣”的排氣和檢測，避免立管和樁的移動，在確定了排氣管和檢測樁的詳細位置后，重新調(diào)整了輔路線形，使其繞過了立管和樁。
2．避免二次征地
(1)由于京沈立交的占地線是初步設(shè)計時確定的占地線，但在施工圖設(shè)計時立交型式做了調(diào)整，因此立交部分位置的占地線就不能夠滿足需要了，為避免二次征地，我們在一條匝道的外側(cè)做了土工格柵加筋土擋墻，用該匝道原放坡的位置做輔路及外側(cè)排水邊溝，以滿足占地線的要求。
(2)為了保留京沈西側(cè)現(xiàn)有天橋，我們根據(jù)京沈路的實際情況，利用現(xiàn)狀的連續(xù)停車帶再做適當加寬，以做為出入京沈路匝道的加減速車道，這樣既保留了現(xiàn)有天橋，又避免了對京沈路兩側(cè)建筑的大量拆遷。
3．橋梁的布置
立交橋梁由三部分組成，第一部分是主線跨線橋，五環(huán)路上跨京沈路，與京沈高速公路斜交，斜交角度為87．7度。本橋為雙幅，西側(cè)為22孔25米預(yù)應(yīng)力砼T梁橋，東側(cè)為9孔25米預(yù)應(yīng)力砼T梁橋接2×25米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁接11孔25米預(yù)應(yīng)力砼T梁橋，橋全長557米，下部為肋板式橋臺接鉆孔灌注樁，橋墩為柱式橋墩接鉆孔灌注樁。
第二部分是匝道橋，共四座，分別為E、F、G、H匝道橋，均為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。其中E匝道橋的布孔為4×32+3×30+3×30，橋全長315米。F匝道橋的布孔為3×32+4×32，橋全長231米。G匝道橋的布孔為3×30+3×30+3×30，橋全長277米。這三座橋的橋臺下部均為肋板式橋臺接鉆孔灌注樁。橋墩為獨柱式橋墩接鉆孔灌注樁，共用墩為雙柱式橋墩接鉆孔灌注樁。H匝道橋為一聯(lián)2×25預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋全長53．5米。橋臺下部為肋板式橋臺接鉆孔灌注樁，橋墩、共用墩均為雙柱式橋墩接鉆孔灌注樁。
第三部分是通道橋，共四座，橋長為147．2米，分別位于G、F、C、D匝道，是為輔路穿越五環(huán)匝道所設(shè)置的，均與輔路斜交，但斜交角度不等，其上部均為1孔20米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，下部為重力式橋臺接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
4．臨時收費站
五環(huán)路施工圖是按不收費的高速公路設(shè)計的，但在施工后期又決定要收費，因此在沒有收費設(shè)計的基礎(chǔ)上，增加臨時收費設(shè)施。收費系統(tǒng)為計程式收費，采用進口發(fā)卡出口收費的方式。
在京沈立交范圍內(nèi)，根據(jù)主線及匝道的線位位置及縱坡，共增設(shè)5處收費站，其中一處建在H匝道出口與京沈路相接處，將京沈路做局部加寬處理，作為收費廣場。其它四處因條件和位置所限，需設(shè)在五環(huán)主路上，在充分利用緊急停車帶的情況下，也在局部加寬，均采用兩個收費島和兩條發(fā)卡車道或兩個收費島和兩條收費車道，并在主線兩側(cè)做鋼筋混凝土扶臂式路肩擋墻，使之滿足甲方業(yè)主提出的設(shè)計要求，并不進行二次征地。
5．輔路的布設(shè)
京沈路原有比較完善的輔路系統(tǒng)，方便地方交通和附近居民的出行，在修建了京沈立交后，輔路在立交處被阻斷，為恢復(fù)立交范圍內(nèi)的地方交通，設(shè)4條輔路，其中輔路兩條是為恢復(fù)京沈路現(xiàn)狀輔路而設(shè)置的，另外兩條輔路則為解決道口村居民的出行而設(shè)置的。
五、施工圖的組織設(shè)計
京沈立交是定向全互通式立交，在立交范圍內(nèi)包括五環(huán)主線1300米，匝道全長4401米，輔路全長3633米，改建京沈路1350米，共有土方工程605128立方米，鋪設(shè)路面134810平方米，修建橋梁面積為28176．2平方米，對京沈路的斷道改建，要求2002年6月25日前完成，因此合理組織安排施工工序，按部就班、有條不紊地進行各部分的施工，也是對我們設(shè)計、施工部門的一次考驗。
在施工中應(yīng)先修好輔路系統(tǒng)，并在京沈路兩端的天橋處與現(xiàn)有的出人口相接，使在京沈路上行駛的車輛在此處導(dǎo)人輔路，沿輔路繞行，再于京沈立交另一側(cè)的出人口重新進人未改動的京沈路段行駛。將兩條京沈輔路的路基寬度設(shè)置為10.5米，并建議除表面層外，其下各結(jié)構(gòu)層均按全寬10．5米鋪筑至邊坡，以加大來往車輛行駛范圍，待京沈路改造完畢，恢復(fù)交通后，再將輔路的表面層按9米路面鋪設(shè)。在輔路導(dǎo)交通期間，輔路外側(cè)暫不做大邊溝，而挖一條臨時土溝以供輔路排水。
六、京沈主路通車后的體會
1．在大型全互通式立交橋的設(shè)計中，立交型式的選擇很重要，必須結(jié)合相交道路的類別、周圍地區(qū)的性質(zhì)、計算車速、交通量、車輛組成、環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟、安全、地形及土地的有效利用等各方面的情況，才能設(shè)計出交通組織合理、平面布局緊湊、空間利用充分、經(jīng)濟實用的合理方案。
2．在立交設(shè)計前，前期調(diào)查不可缺少，特別要詳細調(diào)查、了解當?shù)氐牡匦?、地貌、地物，對地下管線、地下排水設(shè)施等未知地物也要進行認真的探測，不能因其小而忽略其對立交設(shè)計的影響，有時候，會因為這些貌似細小的環(huán)節(jié)，影響立交整體線形的確定。
3．立交設(shè)計過程中，注意道路、橋梁、排水、管線綜合、拆遷占地等各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，從設(shè)計伊始，就要把問題考慮全面，以免留有后患。
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