城市道路與鐵路立交的節(jié)點設計實例及方案比選研究

趙曉娟，程京偉

(北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082)

城市道路與鐵路立交的節(jié)點設計實例及方案比選研究

趙曉娟，程京偉

(北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082)

通過對北京市一條城市主干路穿既有及規(guī)劃鐵路立交方案的設計分析，對道路與鐵路交叉的節(jié)點方案進行了研究。主要對上跨和下穿兩種交叉方式進行對比，探討如何根據(jù)現(xiàn)況地形、地質(zhì)、道路用地及現(xiàn)場實際情況等諸多因素的影響，選擇合理的節(jié)點方案，確保設計合理、工程安全。

城市道路；鐵路；立交設計；上跨；下穿；方案選擇

1　概　述

在我國，鐵路運輸是城市重要的對外交通方式，起步早，發(fā)展時間也較長。隨著近年我國城市規(guī)模的擴張，城市道路建設規(guī)模也不斷擴大，在很多地區(qū)新建城市道路與既有或新建鐵路出現(xiàn)了交叉。因此，這就需要我們對城市道路與鐵路進行專門的節(jié)點方案研究。

本文主要以東壩南二街跨現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線及規(guī)劃京沈客運專線為例，通過對上跨和下穿兩種設計方案在交通功能、建設條件、技術標準、可行性、對環(huán)境的影響及施工的難易程度等方面的對比分析，給相關設計人員在道路與鐵路立交方案選擇上提供一些實用有效的思路。

2　道路與鐵路交叉節(jié)點現(xiàn)況存在的主要問題

由于城市規(guī)劃及投資等原因，早期鐵路等級較低，路基普遍不高，城市道路與鐵路交叉處大多數(shù)采用平面交叉。平交路口相對于立交來說，存在工程簡單、容易實施、占地少、拆遷范圍小、工程投資少等優(yōu)點。但是道路與鐵路平交路口本身存在著不容忽視的問題：平交道口的通過能力大多數(shù)不能滿足日益增長的交通量的需求，每遇鐵路調(diào)車或車輛通過時，堵車現(xiàn)象嚴重，影響交通，尤其是隨著城市的發(fā)展，車輛的增多，擁堵情況就更顯嚴重；平交路口安全性差，無論對于城市機動車或者行人來說，都存在很大的安全隱患；平交道口按要求需有人看守，需設置道口看守房、聯(lián)動道口欄桿、必要的遠程道口視頻監(jiān)控以及完善的道口標志及信號報警系統(tǒng)，管理上比較困難。因此道路與鐵路交叉，多建議采用立體交叉。

3　道路與鐵路交叉的主要設計原則

道路與鐵路的交叉位置應符合城市總體規(guī)劃，需要調(diào)整時，應報有關部門確定。道路與鐵路交叉的形式應根據(jù)道路和鐵路的性質(zhì)、等級、交通量、地形條件、安全要求以及經(jīng)濟效益等因素確定，有條件時應優(yōu)先考慮設置立體交叉[1]。

立體交叉一般應符合下列規(guī)定：

（1）快速路和重要的主干路與鐵路交叉時，必須設置立體交叉；

（2）對行駛有軌電車或無軌電車的道路與鐵路交叉，必須設置立體交叉；

（3）主干路、次干路、支路與鐵路交叉，當?shù)揽诮煌看蠡蛘哞F路調(diào)車作業(yè)繁忙時，應設置立體交叉；

（4）各級道路與旅客列車設計行車速度大于或等于120 km/h的鐵路交叉時，應設置立體交叉；

（5）當受地形等條件限制，采用平面交叉危及行車安全時，應設置立體交叉；

（6）道路與鐵路交叉，機動車交通量不大，但非機動車和行人流量較大時，可設置人行立體交叉或非機動車與行人合用的立體交叉[2]。

立體交叉形式可采用道路上跨或下穿，按具體情況也可采用機動車道上跨、非機動車道下穿的交通組合形式。

4　設計實例分析

4.1項目概況

東壩南二街全線西起東四環(huán)，東至溫榆河大道，全長約11.3 km，東西向貫穿朝陽區(qū)東北部，是東壩組團與中心城之間的一條東西向的重要通道。道路等級為城市主干路，紅線寬45 m，設計速度為50 km/h。

根據(jù)道路規(guī)劃條件，東壩南二街線位與現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線及規(guī)劃京沈客運專線進行交叉。規(guī)劃條件為道路采取下穿方式穿過鐵路，立交段紅線由45 m拓寬至64 m，且道路紅線兩側均已撥地。

現(xiàn)場踏勘時，節(jié)點處發(fā)現(xiàn)現(xiàn)況熱力管溝及正在施工的電力管溝與下穿方案高程存在矛盾。因此，在原有的道路用地等控制條件下，對此節(jié)點又進行了上跨方案研究。

4.2控制條件

4.2.1用地控制條件

鐵路西側道路北側現(xiàn)況為北京市機床電器有限責任公司（已批），道路南側現(xiàn)況為朝陽區(qū)氣象局（已批）和地雅投資管理集團有限公司；鐵路東側現(xiàn)況為將臺洼村，規(guī)劃為東風公園綠地（已批）。正常路段紅線寬度為45 m，立交區(qū)紅線拓寬為64 m。

4.2.2鐵路控制條件

鐵路現(xiàn)況：現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線在駝房營路東側與現(xiàn)況東風北路相交。該段鐵路現(xiàn)狀為3線，南北走向，由西向東分別為鐵路專用線、東北環(huán)正線、鐵科環(huán)線專用線，路基高度約為0.5 m。

鐵路規(guī)劃：在既有東北環(huán)鐵路右側（東側），規(guī)劃有京沈客專正線2條、東側走行線2條，由西向東分別為動車下行走行線（占用既有鐵科環(huán)專用線）、京沈客專下行正線、京沈客專上行正線、動車上行走行線，線間距均為5 m。該段線路與既有鐵路并行等高布置,如圖1所示。

圖1　立交節(jié)點處鐵路控制條件

4.2.3主要管線控制條件

現(xiàn)況熱力溝 (W×H=5 m×3 m,2×DN1 200)位于紅線范圍內(nèi)，道路北半幅，北側機非分隔帶下，在鐵路西側折向北，埋深約5～6 m。

電力管溝（W×H=2.6 m×2.9 m）正在暗挖施工，在星火路至鐵路段除加油站外基本貼南紅線布置，在立交區(qū)折向北，沿道路中線布置，埋深約7～9 m。圖2為立交節(jié)點處主要管線控制條件。

圖2　立交節(jié)點處主要管線控制條件

4.3節(jié)點設計方案

4.3.1下穿方案

東壩南二街下穿現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線及規(guī)劃京沈客運專線，與駝房營路、將臺東路、將臺洼西路為立交形式，并設置輔路與其實現(xiàn)交通銜接。在鐵路東側設置一對垂直人行換乘梯道（逃生梯道），鐵路西側東壩南二街南側按目前撥地資料及現(xiàn)場條件，沿駝房營路增設一人行梯道，如圖3所示。

圖3　下穿方案交通組織

節(jié)點處縱斷面設計主要考慮下穿現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線、京沈客運專線高程要求，與現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線、規(guī)劃京沈客運專線相交時，規(guī)劃京沈客運專線軌頂高程為34.37 m，凈空不小于4.5 m，機動車道最大縱坡3.49%。

該節(jié)點處構筑物包含3座閉合框架、4道U型槽。閉合框架全長約120 m，U型槽全長約402 m。

存在問題：熱力管溝、電力方溝均與下穿方案高程存在矛盾。

4.3.2上跨方案

東壩南二街上跨現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線及規(guī)劃京沈客運專線，與駝房營路、將臺東路、將臺洼西路為立交形式，并設置輔路與其實現(xiàn)交通銜接。本節(jié)點處交通組織設計為：主線上跨（寬23 m），供機動車行駛；兩側修建輔路，寬6.5 m（路口拓寬為10 m），與駝房營路和將臺洼西路形成平交燈控丁字路口；南側修建地下通道（寬7 m），供雙向非機動車和行人通過鐵路。圖4為上跨方案交通組織。

節(jié)點處縱斷面設計主要考慮上跨現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線、京沈客運專線高程要求，與現(xiàn)況京包鐵路東北環(huán)線、規(guī)劃京沈客運專線相交時，規(guī)劃京沈客運專線軌頂高程為34.37 m，上跨橋凈空應滿足提速鐵路200 km/h限界高度不小于7.25 m的要求。機動車道最大縱坡4%。

橋梁凈寬23 m，長526 m，引橋主梁推薦簡支T梁，并采用標準跨徑（25 m，30 m），其結構受力明確，工藝成熟，造價經(jīng)濟?？缭借F路的主橋擬采用等截面混凝土連續(xù)梁，跨徑暫定為32.5 m+51 m+ 32.5 m，梁高約為3 m,采用頂推法施工。橋梁下部結構最大程度對工程范圍內(nèi)的管線進行避讓。

非機動車及行人采用地下通道方式下穿鐵路方案。通道寬約7 m，頂進框架長28.4 m，現(xiàn)澆框架長13.2 m；坡道采用1∶12無障礙坡道，長約112 m。

存在問題：上跨方案存在擋土墻占壓熱力管線情況，而且橋梁下部結構與既有熱力溝間距約為1.5～2.7 m，與電力溝間距約為2 m，實施時均需要做專項咨詢，采取必要的保護措施。規(guī)劃雨水方溝為避讓熱力、電力管溝和擋墻，從橋臺穿過，距橋梁基礎較近，施工時應注意，并采取相應的防護措施。

4.4設計方案比選

4.4.1交通功能方面

兩個方案對機動車來說基本一致，與駝房營路和將臺洼西路都是通過輔路進行交通轉換。對非機動車和行人，下穿方案主路和輔路均有非機動車道和人行道，人和非機動車在東西方向過鐵路時是連續(xù)的，非機動車可騎行；上跨方案僅輔路有非機動車道和人行道，東西向過鐵路采用下穿通道方式，是不連續(xù)的，非機動車需推行，除此之外，受用地及地下管線限制，只可在道路南側設置地下通道，對北側行人和非機動車來說，過鐵路不方便，增加了過街次數(shù)。

4.4.2建設條件方面

下穿方案主要的控制因素是現(xiàn)況熱力溝和在建電力溝，需進行熱力溝和電力溝改移，還有下穿鐵路的凈空要求；上跨方案的控制因素主要有主線上跨鐵路的凈空要求，北側擋墻下壓熱力溝問題以及主橋樁基與熱力溝和電力溝的距離要求。

4.4.3技術標準方面

下穿方案主路最大縱坡為3.49%，而上跨方案的主路最大縱坡達到4%；原下穿方案行人非機動車系統(tǒng)基本上各方向轉換不需要繞行；上跨方案行人非機動車系統(tǒng)存在繞行和通行寬度降低以及自行車推行的情況，受條件影響，只能單側過街，在通行寬度上降低了標準。

4.4.5可行性方面

下穿方案需對現(xiàn)況熱力溝和電力溝進行改移，上跨方案還需解決主橋樁基與熱力溝和電力溝間距問題以及擋墻下壓熱力溝問題。

圖4　上跨方案交通組織

4.4.6對環(huán)境的影響方面

下穿方案對環(huán)境和景觀影響較?。簧峡绶桨笇Νh(huán)境和景觀影響較大，需增加相應的隔音和防護措施。

4.4.7施工的難易程度方面

上跨鐵路橋梁施工方法采用頂推法施工。頂推法節(jié)省用地，工廠預制，設備簡單，工藝成熟，對既有交通影響較小，尤其適用于橋下有鐵路交通的橋梁結構施工。下穿鐵路閉合框架施工方法采用頂進法和現(xiàn)澆法施工，尤其是頂進法作為一種非明挖的施工技術，工作面小，施工難度大，設備要求較高，對下穿時產(chǎn)生的變形控制嚴格。因此，上跨方案對比下穿方案來說更容易實施。

經(jīng)上述比選研究，從方案本身、周邊用地及控制條件來講，下穿方案比上跨方案更適合本節(jié)點。但由于地下管線的特殊性，拆除重建困難，且新建電力管溝于2015年9月份要實現(xiàn)供電，供電期間不可間斷，故本次選擇上跨方案，即采用機動車上跨、非機動車道下穿的交通組合形式。

5　結　語

道路與鐵路立交位置及形式應根據(jù)城市總體規(guī)劃的要求，并根據(jù)道路與鐵路的等級性質(zhì)、交通組成、地形、地下設施、地質(zhì)、環(huán)境、城市景觀及施工管理等因素綜合比較確定。

除此之外，無論道路上跨還是下穿，都需滿足立體交叉的建筑限界。道路下穿時，道路的建筑限界應符合現(xiàn)行道路建筑限界標準的要求；道路上跨時，鐵路建筑限界應符合現(xiàn)行鐵路建筑限界標準的要求[2]。

設計時還需考慮排水因素的影響，立體交叉內(nèi)應形成完整通暢的排水系統(tǒng)，對立交橋下的地面水，宜采用自流排除。當不能自流排除時，尤其是道路下穿時，一般需要設泵站排水，設計時應在立交附近合理選擇泵站位置，報規(guī)劃部門審批。

道路上跨越鐵路時，還應注意橋梁墩臺位置對鐵路信號及行車瞭望條件有無影響，橋梁墩臺基礎距鐵路應有足夠的距離，以保證施工期間既有鐵路的行車安全[3]。

總之，道路與鐵路交叉設計，在技術要求上比一般道路更加嚴格。立交設計時，應綜合考慮各方面因素的影響，權衡各方面的優(yōu)缺點，選擇合理可行的立交方案。

[1]CJJ 152—2010，城市道路交叉口設計規(guī)程 [S].

[2]CJJ 37—2012，城市道路工程設計規(guī)范 [S].

[3]王彬.對道路與鐵路立交設計的研究 [J].鐵道建筑，1996（2）：25-27.

U412.35+2

B

1009-7716（2016）04-0001-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.001

2016-01-25

趙曉娟（1981-），女，河北保定人，工程師，碩士，從事道路交通設計工作。