太原市中环线道路工程设计概要

时间：2024-05-17

尚书侠

（太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002）

1 中环线概述

太原市中环线道路工程由北中环、太行路、南中环和西中环组成。其中，北中环长10km，太行路长11.4km，南中环长10.3km，西中环长12.2 km，四路围合而成的环线总长为43.9 km。中环线规划定位为城市加强型主干路，红线宽50 m。

1.1 总体布置

①本工程根据不同结构布置方式分为主辅路分离断面、主辅路并板断面。主线采用高架、地道、地面三种形式，并在多处重要节点设计有互通立交。②考虑本工程与沿线路网、居住区的有效沟通，按照交通组织设计进行总体布置。

1.2 采用的技术标准

道路等级：加强型主干路（直行连续交通）。

设计车速：主线60 km/h；辅路40 km/h。

道路最小净高:主线5.0 m；自行车、行人2.5 m。

铁路净空：8.5 m。

路面类型：沥青混凝土路面。

2 道路工程设计

2.1 线位布设

线位布设总体依据规划形成，在局部受动迁条件限制路段，对规划线位进行调整，再报规划部门研究、论证，直到确认。

平曲线设计原则：主线设计尽可能采用半径r≥1 000 m的圆曲线；困难条件下，应采用r≥600 m的平曲线。

由于用地原因，中环线主线有两处采用r=260 m的平曲线，采用的超高横坡为2%，车道不需要加宽。根据公式r=602/127（μ+0.02）计算的μ=0.089＜0.1，所以车辆以设计车速在曲线上运行时，很平稳。同时，设超高段的缓和曲线长度需结合道路横断面、超高、路拱横坡及设计车速，取用相应的超高渐变率计算确定，本工程采用的超高渐变率为1/175.

2.2 横断面设计

2.2.1 设计原则

①遵循规划、完善规划，以《太原市城市总体规划》为基础，根据道路等级、功能定位，确定道路的标准横断面；②横断面布置应结合交通组织进行，注意相邻出入口段的车道数平衡；③道路横断面分配必须综合协调交通需要、地下管线埋设的要求；④考虑景观绿化和公交停靠站布置要求，确定中央分隔带宽度和各树穴带宽度，尽量达到25%的道路绿化率。

2.2.2 设计成果

根据通行能力计算结果，本项目需保证主线双向6车道连续流直行交通。高架段采用双向6车道主线和双向6车道辅道形式；地面共板段采用双向8车道标准断面，进出口密集地段（＜760 m）从交通角度考虑主辅路功能，在保证直行单向3车道的基础上，保证2车道的交织辅助车道断面型式，避免交通瓶颈。

高架段和地道段的地面平交口拓宽在保证直行车道数的基础上，增加左右转专用车道。

中环线标准横断面采用双幅路人非共板型式。具体布置为：8.75 m（路侧带）+14.25 m（机动车道）+4 m（中央分隔带）+14.25 m（机动车道）+8.75m（路侧带）=50m。路侧带的具体布置为：8.75m=2.75m（人行道）+1.5m（树穴带）+3m（非机动车道）+1.5m（树穴带）。

2.3 纵断面设计

2.3.1 主要控制条件

①规划或现状河道的堤顶控制标高。②与相交道路、铁路的净空要求。③道路按规划等级的不同，满足不同的纵向线形规范的要求（主线纵坡≤3.5%）。④现状地面及沿线地块的规划地坪标高。⑤道路最小排水纵坡要求（纵坡≥0.3%）。⑥高架段桥梁的净空要求（按≥7 m控制，以减少压抑，改善采光、通风、景观条件）。

2.3.2 设计原则

全线纵断面由高架、地道和地面快速路组成。高架、地道部分纵断线形尽量平顺，控制竖曲线最小半径的取用，在满足与交叉道路净空要求的基础上，考虑结构高度、铺装、横坡、设备设施等因素，确定道路设计标高。地面快速路纵断面与现状地面基本吻合，同时需满足现有道路的最小加罩厚度要求。

2.4 节点设计

中环线上的节点较多，影响节点方案的主要因素有：拟建道路性质定位、相交道路的性质、规划及现状铁路位置和定位、地形地质地貌及动迁条件、规划及现状河流位置等。归纳起来有以下几类处理方式。

2.4.1 互通式立体交叉

中环线布设有9处互通式立体交叉，从北中环顺时针依次为：①北中环和西中环主线通过高架桥定向连接，组成闭合环，保证了环路交通流连续；转向及非机动车交通通过地面信号控制交叉口进行交通转换。②北中环、滨河东西路互通式立体交叉。③北中环、建设路互通式立体交叉。④北中环、太行路互通式立体交叉。⑤太行路、长风东街互通式立体交叉。⑥太行路、南中环街互通式立体交叉。⑦南中环、滨河东西路互通式立体交叉。⑧南中环街、西中环互通式立体交叉。⑨西中环、南内环西街互通式立体交叉。

2.4.2 高架道路自然交叉口

中环线高架桥段与横向道路所形成的交叉口为高架道路自然交叉口，其特点为高架桥为主线交通连续流，横向道路与中环线地面辅路形成进、出口车道展宽的信号控制交叉口。

考虑迎泽西大街的重要性及布设出入口间距的需要，在迎泽西大街和西中环交叉口南北两侧各布设两条平行式匝道以上下西中环主线。其中，下匝道坡脚至交叉口停车线的距离宜≥140 m，以满足匝道车辆和地面车辆转换车道所需交织长度及红灯期间车辆受阻排队长度的要求。上匝道坡脚至交叉口停车线的距离宜为50~100 m。非机动车和人行交通设置在辅路上，交通转换通过平面交叉口实现。

2.4.3 菱形立交

除上述干路外的其余干路与中环线交叉时，采用菱形立交。其交通组织特点是：①中环线主线上跨或是下穿横向道路，保证主线交通连续。②辅路与横向干路平交，设置进出口车道展宽的信号控制交叉口。③非机动车辆和人行的交通转换通过平面交叉口实现。

2.4.4 横向道路下穿交叉

在一些不具备主线下穿条件的干路交叉口，或考虑到路网布置的均衡，方便车辆及行人穿过环线而布设横向道路下穿地道。其特点为：横向道路的直行交通（含机非交通）下穿中环线，横向道路的右转交通通过辅路和中环线形成右转交叉口，行人则通过在辅路上单独设置的通道和下穿通道连通，从而实现行人直行过街。具体设置位置如下：①西渠路横向下穿北中环。②五一路横向下穿北中环。③南十方街横向下穿太行路。④西太堡街横向下穿太行路。⑤坞城东街横向下穿太行路。⑥学府街横向下穿太行路。⑦南屯路横向下穿南中环街。⑧千峰南路横向下穿南中环街。⑨义井街横向下穿西中环。⑩一条30 m规划路横向下穿西中环。

2.4.5 右进右出交叉口

支路接入中环线一般采取右进右出交叉口的布置方式。

2.4.6 和铁路的交叉

中环线有5处位置与铁路的交叉，均采用主线上跨或高架，辅道下穿的布置方式。

2.5 人行过街及公共交通设施布设

①中环线人行过街一般通过交叉口实现。②人流密集路段和长距离无过街条件路段设置人行天桥或地道过街。③公交站台结合交叉口和人行过街设施位置设置，平均间距500~1 000 m。

2.6 路基路面设计

2.6.1 路基设计

①路基必须密实、均匀、稳定，应具有足够的强度、稳定性、抗变形能力和耐久性。②应特别重视路基防排水设计，使路基处于干燥或中湿状态。路槽底面距地下水或地表长期积水位的高度应大于路基临界高度。在公路自然区划中，太原为Ⅲ1区，对应粉土的路基临界高度为：干燥2.4~3 m，中湿1.7~2.4 m。③路基顶面设计回弹模量应＞30 MPa，并充分考虑道路运行中的各种不利因素，采取措施减小路基回弹模量的变异性，保证其持久性。经计算，30 MPa的回弹模量在太原地区对应的路基顶面设计弯沉值为2.82 mm。④路基设计高度应使其边缘低点的设计高度不低于路基土的毛细水上升高度，且需满足防冻要求。⑤黄土路段应查明黄土的分布范围和地层特性，土的物理、力学、和水理特性。要在道路沿线的水文、地质条件等基础上进行路基设计，满足路基变形和稳定性要求。⑥路基工作区（受车辆荷载影响区域）深度范围内的路基压实度必须保证，特别是路床范围。考虑路面结构材料及各层厚度，经近似计算，中环线路床顶面下1.8 m范围为其路基工作区深度。⑦管道沟槽回填应满足“土质路基压实度”要求，如果达不到上述压实度要求，而近期需要铺筑路面时，则必须采取防止沉陷的措施，如采用石灰土或砂砾分档压实回填等。

2.6.2 路面设计

①必须进行路基路面结构的综合设计，以保证路面结构的强度、刚度、稳定性和耐久性；相邻结构层之间的刚度不能相差太大且应紧密结合，以免上层结构底面出现过大的拉应力。②面层应满足结构强度、高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳、抗水损及耐磨、平整、抗滑、低噪音等表面特性的要求；基层应具有足够的强度和扩散应力的能力；垫层应具有一定的强度和良好的水稳定性。③路面设计以双轮组单轴100 kN为标准轴载，各种车型轴载需换算为标准轴载进行设计。④交叉口进口道、长距离大纵坡路段和公交停靠站路段，应进行特殊设计。⑤采用路表弯沉值、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力作为设计指标。根据快速路路表设计弯沉值公式ld=600×Ne-0.2，结合交通量预测资料计算的ld=0.17 mm。（Ne为设计基准期内一个车道上的累计当量轴次）

中环线路面结构组合为主路机动车道(总厚76 cm），由上至下分别为：①4 cm SBS沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-16）,改性乳化沥青粘层油。②6 cmSBS中粒式沥青混凝土（AC-20），改性乳化沥青粘层油。③10 cm粗粒式密级配沥青碎石（ATB-25)，改性乳化沥青粘层油。④1 cm沥青表处下封层，乳化沥青透层油。⑤20 cm水稳碎石（水泥含量不大于5%）。⑥36 cm水稳碎石（水泥含量不大于3%）。

3 附属工程设计

3.1 交通安全设施与管理设施设计

本项目的交通安全和管理设施等级为A级。其设计原则如下：①中间带设置连续的中央分隔护栏和防眩设施。②桥梁和≥3 m高路堤的路段设置路侧护栏。③平面交叉口进行交通渠化、人车分隔和设置交通信号灯。④高架道路离开周边建筑物的距离按＞12 m控制。⑤中央分隔带活动护栏的防撞等级与中央分隔护栏的防撞等级一致。⑥交通标志的设置应系统连续，避免信息不足、过载和矛盾；指路标志应按照交叉口预告标志、告知标志、确认标志的次序设置。

3.2 管线、排水、照明、绿化

①中环线同时也是主管线走廊，管线工程须与道路工程同步规划、同步设计，并按照城市规划为远期发展留有余地。②雨水口的布置应确保道路地面水迅速排除，雨水不应流入路口范围，不应横向流过车行道，不应由路面流入桥面或地道。③道路照明除满足平均照度、照度均匀度和眩光指标外，还应满足节能指标的要求。④道路绿化布置应乔木、灌木与花卉相结合。道路弯道内侧及交叉口视距三角形范围内，不得种植高于最外侧车行道路面标高1 m的树木，弯道外侧应加密种植以诱导视线。