天津中環(huán)線八里臺(tái)立交橋的“延年益壽”

朱兆芳，張欣紅，劉銳晶

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，天津市 300051）

0 引言

我國(guó)城市交通擁堵，空氣PM2.5超標(biāo)，霧霾嚴(yán)重，已成為建設(shè)我國(guó)環(huán)境友好型和諧城市的最不和諧因素，為全民所關(guān)注。

抑制交通需求的舉措有利于城市社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，符合中國(guó)國(guó)情。城市發(fā)展規(guī)模應(yīng)是有限的，必須抑制城市規(guī)模，同時(shí)限制城市中心區(qū)的面積。對(duì)于中心城區(qū)的道路及交叉設(shè)施不應(yīng)無(wú)限制擴(kuò)容，應(yīng)通過(guò)科學(xué)疏導(dǎo)，充分利用周邊路網(wǎng)來(lái)減輕交通壓力，使其“延年益壽”。

在特大城市發(fā)展中，在快速路、高速公路骨架建成的同時(shí)，中心市區(qū)道路交通、交叉口設(shè)計(jì)應(yīng)如何貫徹節(jié)約、環(huán)保、低碳及可持續(xù)發(fā)展精神，對(duì)已建20年以上的城市互通立交應(yīng)如何處理，本文結(jié)合天津中環(huán)線八里臺(tái)立交實(shí)例進(jìn)行分析論述。

1 20世紀(jì)80年代八里臺(tái)立交建成

1.1 “三環(huán)十四射”道路網(wǎng)骨架

1985年，根據(jù)天津市綜合治理城市交通的決定，開(kāi)始建設(shè)“三環(huán)十四射”道路網(wǎng)骨架（見(jiàn)圖1）。工程從中環(huán)線（見(jiàn)圖2）啟動(dòng)，長(zhǎng)34.5 km，于1986年建成，成為中心市區(qū)一條綜合性交通運(yùn)輸大動(dòng)脈，聯(lián)系中心市區(qū)和各分區(qū)間的交通，同時(shí)溝通對(duì)外客貨運(yùn)輸。外環(huán)線為新辟路，位于中心市區(qū)邊緣帶，1987年建成，長(zhǎng)71.44 km，以貨運(yùn)為主，途經(jīng)4個(gè)郊區(qū)，連接14條放射性干道，把市區(qū)、郊區(qū)連接起來(lái)，截流、疏導(dǎo)過(guò)境交通和市外圍工業(yè)區(qū)、居住區(qū)及中心區(qū)外圍組團(tuán)的交通，起到部分公路內(nèi)環(huán)的作用，是快速路。內(nèi)環(huán)線位于市核心區(qū)，是一條連通天津市行政、商貿(mào)、金融中心的客運(yùn)干道，全長(zhǎng)14.55 km，限于拆遷、投資，從1982年起，歷時(shí)10年，于1992年建成。14條放射線與18條市區(qū)出口道路共同保證市區(qū)及對(duì)外交通的銜接通暢，14條放射線配合環(huán)線建設(shè)97.51 km。為加強(qiáng)環(huán)線與放射線間的聯(lián)系，逐步修建了5個(gè)節(jié)點(diǎn)立交。

圖1 “三環(huán)十四射”道路網(wǎng)骨架

圖2 中環(huán)線

1.2 中環(huán)線西半環(huán)工程

1985年率先啟動(dòng)了中環(huán)線西半環(huán)工程。中環(huán)線設(shè)計(jì)車速為60 km/h；西半環(huán)為三幅式斷面，6 m人行道+6 m(8 m)非機(jī)動(dòng)車道+2 m分隔帶+22 m(18 m)機(jī)動(dòng)車道+2 m分隔帶+6 m(8 m)非機(jī)動(dòng)車道+6 m人行道，共50 m；東半環(huán)為四幅式斷面，5 m人行道+6 m非機(jī)動(dòng)車道+1.5 m分隔帶+12 m機(jī)動(dòng)車道+1 m中央帶+12 m機(jī)動(dòng)車道+1.5 m分隔帶+6 m非機(jī)動(dòng)車道+5 m人行道，共50 m。

1.3 八里臺(tái)立交橋

八里臺(tái)立交橋位于中環(huán)線與衛(wèi)津路交口處，是天津市中環(huán)線上重要的交通樞紐之一，也是天津的首座城市互通式立交橋。

八里臺(tái)路口相交道路路面較窄，舊路12～14 m寬，路口為紅綠燈控制。根據(jù)調(diào)查，路口機(jī)動(dòng)車總量達(dá) 9 22 veh／h，（為 1 567 pcu/h）（見(jiàn)圖3、表1 ），高峰時(shí)非機(jī)動(dòng)車16 611 veh／h（見(jiàn)圖4、表2）。由于舊路窄，路口附近受橋梁及無(wú)軌終點(diǎn)站影響，車輛受阻嚴(yán)重，其中南、西面受阻車比例均超過(guò)80%，經(jīng)常出現(xiàn)200 m以上的壓車，最大排隊(duì)長(zhǎng)大于250 m。根據(jù)當(dāng)時(shí)的車道布置，通行能力為1 722 pcu/h，飽和度大于1，已屬阻塞狀態(tài)，其它兩個(gè)方向飽和度已接近飽和，已為市區(qū)南部交通卡口之一。

圖3 改造前機(jī)動(dòng)車流量流向示意圖（單位：pcu/h）

表1 1984年平交色燈路口機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（9：00-10：00）流量表

圖4 改造前非機(jī)動(dòng)車流量流向示意圖（單位：pu/h）

表2 1984年平交色燈路口非機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（7：00-8：00）流量表

根據(jù)天津市規(guī)劃，中環(huán)線為快速干道，按20年發(fā)展估算路口機(jī)動(dòng)車總量將達(dá)6 914 pcu／h，立交通行能力10 403 pcu／h。八里臺(tái)立交橋東西方向全長(zhǎng)847.62 m，橋面高度12.97 m，南北長(zhǎng)495.984 m，橋面高度6.99 m，現(xiàn)狀橋梁地袱長(zhǎng)度為3 600 m，立交橋面積34 600 m2,其中橋梁結(jié)構(gòu)面積為23 120 m2，設(shè)計(jì)荷載為汽車—20級(jí)，掛車—100。八里臺(tái)立交橋占地7.4 hm2，設(shè)計(jì)為三層扁平狀苜蓿型立交橋（見(jiàn)圖5），投資2 400萬(wàn)元。

圖5 八里臺(tái)立交

設(shè)計(jì)中，首次采用架空匝道，從立面效果看給人以通透開(kāi)闊感。底層凈空為3 m，主要是考慮今后發(fā)展微型汽車，這樣可取代部分非機(jī)動(dòng)車，同時(shí)也為立交遠(yuǎn)期發(fā)展留有余地，上層飽和時(shí)小型汽車可部分疏散到底層。根據(jù)景觀要求，首次在立交橋上使用高桿燈。1985年7月1日實(shí)現(xiàn)了全線通車。當(dāng)時(shí)，該工程規(guī)模之大、建設(shè)速度之快，都是從沒(méi)有過(guò)的。人們當(dāng)時(shí)把中環(huán)線比作一道“彩虹”，而八里臺(tái)立交橋就是“彩虹”上的一顆“明珠”。

實(shí)踐證明，隨著八里臺(tái)立交橋的建成，這一區(qū)域的交通擁堵得到了極大緩解。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通車后的第二年，由于平交路口改建立交后，路口通行能力提高6倍（10 403 pcu/h），吸引了周圍干路交通，使立交流量增加1倍左右，達(dá)到了1 932 veh/h，折合成標(biāo)準(zhǔn)車車流量3 284 pcu/h，從而減輕了周圍路段與路口的壓力，使路口流量飽和度迅速下降(即由接近l下降為0.3)；車速大大提高，由8.53 km／h增加到47.1 km／h，提高近5倍左右(見(jiàn)圖6、圖7，表3、表4 )；非機(jī)動(dòng)車 1 3 730 veh/h，減少 2 881 veh。

圖6 改建后機(jī)動(dòng)車流量、流向示意圖（單位：pcu/h）

圖7 改建后非機(jī)動(dòng)車流量、流向示意圖（單位：pcu/h）

表3 1985年改建立交后機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（9：00-10：00）流量表

表4 1985年改建立交后非機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（7：00-8：00）流量表

2 20世紀(jì)末中心市區(qū)交通結(jié)構(gòu)的變化

隨著城市的擴(kuò)大、交通量的增加，大城市道路客、貨運(yùn)交通組織相應(yīng)調(diào)整，中心市區(qū)貨運(yùn)車輛逐漸外移，因此中心市區(qū)的道路交通結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。

天津中環(huán)線西半環(huán)1985年與1998年兩次交通調(diào)整數(shù)據(jù)顯示：

（1）路段機(jī)動(dòng)車平均斷面流量增長(zhǎng)迅速，1985年平均為 9 77 veh/h，1998年增加為 3 775 veh/h，增 2 .86倍,其中摩托車流量增加近6倍，占機(jī)動(dòng)車總量8.5%；

（2）非機(jī)動(dòng)車平均斷面流量增長(zhǎng)不大，由9 123 veh/h增為12 630 veh/h,僅增0.38倍；

（3）車種組成發(fā)生了質(zhì)的變化，將兩個(gè)年份貨、客車，大、小車平均流量進(jìn)行對(duì)比，貨車、大車的比例分別由原68.7%、47.9%下降為13.4%、6.6%,客車、小車的比例分別由原31.3%、52.1%上升為86.6%、93.4%,即車種由貨車、大車為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥蛙?、小車為主?/p>

3 21世紀(jì)八里臺(tái)立交橋狀況

3.1 八里臺(tái)立交機(jī)動(dòng)車流量調(diào)查

八里臺(tái)立交橋建成至今已有29年，已超出立交20年設(shè)計(jì)年限。如今，位于和平區(qū)、河西區(qū)和南開(kāi)區(qū)交界處的八里臺(tái)立交橋，依然是全市最繁忙的立交橋之一。

根據(jù)交通流量調(diào)查資料，1998年、2004年、2010年八里臺(tái)立交橋機(jī)動(dòng)車流量總量分別達(dá)到9 836 pcu/h、10 414 pcu/h、14 420 pcu/h（見(jiàn)表5～表7 ）。

表5 1998年立交機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（9：00-10：00）流量表

表6 2004年立交機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（9：00-10：00）流量表

表7 2010年立交機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)（9：00-10：00）流量表

立交東向路段非機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)流量為23 902 veh／h；立交西向路段非機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)流量為12 504 veh／h。

如今，車流量更是遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)通行能力。面對(duì)日益增多的機(jī)動(dòng)車輛，如今的八里臺(tái)立交橋也顯得有些“力不從心”。

3.2 八里臺(tái)立交橋大修

為充分發(fā)揮老設(shè)施作用，2013年對(duì)八里臺(tái)立交橋進(jìn)行了12項(xiàng)大修。此次大修共涵蓋12項(xiàng)工程，包括更換F線第20跨損壞T梁、更換全橋地袱、T梁翼緣板維修、改性瀝青伸縮縫更換為鋼伸縮縫、橋梁堿蝕混凝土維修、T梁橫隔鋼板補(bǔ)焊、局部橋面混凝土維修、橋梁鉸縫混凝土維修、橋臺(tái)蓋梁裂縫修補(bǔ)、鋼伸縮縫混凝土裂縫修補(bǔ)、更換支座和增設(shè)限高架等。

此次維修加固工程中最重要的工程就是將復(fù)康路主橋跨越衛(wèi)津路主橋的第20跨10片T梁全部拆除更換。新梁采用后張預(yù)應(yīng)力T梁，更加堅(jiān)固，同時(shí)高度由原有的1.3 m縮減到1.2 m，給橋下原有的4.5 m凈高又增加了一定的空間。

3.3 八里臺(tái)立交橋下輔道改造

對(duì)八里臺(tái)立交橋下環(huán)島及輔道進(jìn)行改造，調(diào)整底層交通組織，將原有的環(huán)島交通改為交通信號(hào)燈控制，車道施畫標(biāo)線，減少車流交織現(xiàn)象。

（1）通過(guò)拆除綠化來(lái)減小環(huán)島面積及利用橋跨，增加橋下信號(hào)燈路口面積；拓寬進(jìn)出口車道的寬度，增加橋下信號(hào)燈路口通行能力。

（2）橋下輔道進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)。現(xiàn)狀橋下機(jī)非混行車道寬8～10 m，缺少交通劃線標(biāo)志和信號(hào)燈。通過(guò)拆除部分綠化及橋下鋪裝，拓寬進(jìn)出口車道（見(jiàn)圖8）。

圖8 改造后的八里臺(tái)立交橋橋下交通組織圖

（3）在立交外新增右轉(zhuǎn)地面道路作為右轉(zhuǎn)專用車道（見(jiàn)圖9），復(fù)康路右轉(zhuǎn)利用現(xiàn)停車場(chǎng)道路作右拐專用車道（見(jiàn)圖10)，提前分流右轉(zhuǎn)交通，將各方向右轉(zhuǎn)交通引出立交范圍，減小橋下環(huán)島交通壓力。

圖9 在立交外新增右轉(zhuǎn)地面道路作為右轉(zhuǎn)專用車道

圖10 復(fù)康路右轉(zhuǎn)利用現(xiàn)停車場(chǎng)道路作右拐專用車道

（4）新增9 m寬機(jī)非混行車道，2 m寬人行道。

通過(guò)以上改建，有效改善了橋下機(jī)動(dòng)車通行的效率。

3.4 改造后效果

（1）據(jù)統(tǒng)計(jì)，八里臺(tái)立交橋下色燈路口交通事故、交通擁堵報(bào)警數(shù)由改造前日接警量20余起下降到一周接警僅為1起。

（2）高峰時(shí)段通過(guò)八里臺(tái)橋下信號(hào)燈路口的通行時(shí)間由5～10 min縮減為1～3 min，通過(guò)路口一般不超過(guò)2個(gè)信號(hào)周期，路口通行效率得到明顯提高。

（3）通過(guò)增設(shè)交通信號(hào)燈并優(yōu)化配時(shí)，路口通行秩序明顯改善，各方向非機(jī)動(dòng)車、行人通行安全得到了有效保障，車輛通行效率和安全性明顯提升，贏得了群眾廣泛贊譽(yù)，取得了良好的社會(huì)效果。

4 八里臺(tái)立交“延年益壽”措施

八里臺(tái)立交自1985年建成經(jīng)歷了其初期、中期、晚期，通過(guò)結(jié)構(gòu)大修及底層交通改造，總體質(zhì)量狀況良好，為老設(shè)施提供了“延年益壽”的條件，雖已過(guò)設(shè)計(jì)年限，但沒(méi)有必要全部拆除重建。

（1）通過(guò)調(diào)整立交口相交道路的等級(jí)及功能為立交減負(fù)。

立交東西向道路復(fù)康路、吳家窯大街是2003年版“四個(gè)二”的快速路系統(tǒng)中的“南一”，南北向衛(wèi)津路為西縱快速路。2009年深化完善中心城區(qū)快速路網(wǎng)，促進(jìn)中心城區(qū)及外圍地區(qū)一體化發(fā)展，通過(guò)“路網(wǎng)完善、系統(tǒng)挖潛、綜合協(xié)調(diào)”等方案，將南橫西縱中段降級(jí)為主干路，形成了“兩環(huán)+十字+放射線”快速路系統(tǒng)，復(fù)康路、吳家窯大街、衛(wèi)津路降級(jí)為主干路，八里臺(tái)立交橋等級(jí)由樞紐改為一般，避免了快速交通的引入，從而大大減輕了立交的交通負(fù)擔(dān)。

（2）科學(xué)的交通組織給八里臺(tái)立交減負(fù)。

八里臺(tái)立交橋上交通已達(dá)飽和，立交東、北、南、西向引路緊臨3個(gè)大交通量色燈平交口，即吳家窯大街與氣象臺(tái)路口、南開(kāi)大學(xué)與同安道路口、衛(wèi)津路與平山道及紫金山路多叉口（見(jiàn)圖11）。

圖11 3個(gè)大交通量色燈平交口位置示意圖

從29年交通流向顯示，南口左拐及西口右拐這一對(duì)轉(zhuǎn)向交通一直較大，保持著主流特點(diǎn)，可利用西口慶豐路分流西拐南的右拐交通流，北口南開(kāi)大學(xué)及同安里口禁止左轉(zhuǎn)交通，吳家窯大街與氣象臺(tái)路口禁止南口左拐交通流，衛(wèi)津路與平山道及紫金山路多叉口禁止平山道左拐及衛(wèi)津路下橋左拐平山道及紫金山路的交通流，利用周邊道路合理分流流量，控制進(jìn)入立交交通量，減輕立交交通負(fù)荷度。

通過(guò)以上交通組織控制流量，在立交橋能承受的通行能力范圍內(nèi)，通過(guò)降負(fù)確保安全使用，讓八里臺(tái)立交橋“延年益壽”。

5 建議

（1）中心市區(qū)環(huán)線上設(shè)計(jì)互通立交，在環(huán)線方向立交橋應(yīng)跨越臨近立交的交通量大的主干路平交路口，立交引道應(yīng)設(shè)于交通量較小的次干路處。

（2）中心市區(qū)兩個(gè)主干路相交的交叉口，如交通量達(dá)到設(shè)立交的條件時(shí)，盡量修建主線跨越、橋下保持色燈路口的菱形立交形式。