郑州市三环城快速化改造方案探讨

郑州市三环城快速化改造方案探讨

0提出城市快速路优化方案郑州的三环路始于1993年。根据当时的城市发展规模，采用了“河口”环形布局，分为四个方向：北环、西环、南环和中环。2001年进行了全面改造，设计速度为60km。在公交车开通初期，尤其是在交通高峰阶段，它对郑州的交通结构做出了很大的改善，尤其是对出境交通的分流。三环线建成通车后,沿线有多处平交路口进行了立交升级改造建设,由于各单项工程设计建设年代不同,且由分属不同项目建设管理单位(城建部门和公路部门)邀请国内多家设计单位进行设计,技术标准不尽统一,全线缺少有效系统梳理,路线情况比较复杂,该项升级优化方案在充分结合现状道路、桥梁资源的基础上,通过对道路交通组成和需求的调查分析,运用计算机交通仿真成果,并参照2009年10月颁布的《城市快速路设计规程》的相关技术规定,提出了郑州市三环快速路优化方案。经市政府先后邀请国内数十位知名专家的多轮评审,最终通过了该方案。1三环路建设过程郑州市三环线全长44.1km,建设过程大致分为三个阶段,概述如下。1.1立交立交郑州市三环线建设初期道路沿线尤其是环线外围土地尚未开发,除少数几条主干路与其采用平面交叉外,次干路、支路多未延伸至此,主要是以解决过境交通为目的进行修建的,设计车速为50km/h(部分路段60km/h),主线机动车道为双向4车道,全线只有花园路一座二层苜蓿叶互通立交及少量铁路分离式立交(或跨线桥),交通组成以过境货运车辆为主(郑州市白天时段禁止货车入市),行人和非机动车较少,道路能够满足通行能力需求,较为通畅。1.2环:改造前的道路体系到了上世纪末,随着郑州市城市建设的高速发展,城市框架不断拉大,三环以内土地资源得以充分地开发利用,部分区域已扩展至三环以外,交通需求陡然猛增,三环线(尤其是北三环、中州大道)交通组成亦发生了较大改变,除原有的过境货运车辆外,小型客车、公交车增速迅猛,同时,非机动车数量也明显增多,三环线的交通功能已开始向城市主干路功能转换,基于此,郑州市于1998年开始逐步对三环线进行升级改造,道路等级按城市快速路标准,设计车速60km/h,主线采用双向6车道,两侧各增加了10m宽的辅道,作为机非混行车道,以提高公交车辆、沿线单位、居住区车辆和非机动车的服务水平,同时在道路两侧设置了人行道和15~30m宽度不等的城市发展控制公共绿地,为以后的拓展创造了有利条件。(1)北三环:改造后道路红线宽60m,主线机动车道增至双向6车道,辅道宽10m,为机非混行,横断面布置形式如图1所示。(2)西三环及南三环:控制用地线宽100m(其中道路红线70m),主车道双向6车道,辅道宽10m,机非混行,典型横断面布置形式如图2所示。(3)中州大道:改造后控制用地线宽80m(其中道路红线50m),北三环—郑汴路段,主线双向6车道,辅道双向2车道;郑汴路—航海路段,双向8车道;航海路—南三环路段,主线双向6车道,辅道双向2车道。典型横断面布置形式如图3所示。2007~2008年对中州大道陇海铁路以北段按景观大道进行改造,道路红线100m,主线双向10车道,辅道双向4车道,典型横断面布置形式如图4所示。(4)该阶段及以前主要建成立交节点建设基本情况详见表1所列。1.3基于市路网建设的景观设计目标指导近年来,随着郑州市以绕城高速、四环路(绕城公路)为代表的一批交通基础设施相继建成通车,紧邻三环线的郑东新区、国家经济技术开发区、国家高新技术产业开发区等一批新城区的规模化快速发展,郑州市城市外围路网格局发生了巨大变化,三环线的交通功能定位亦随之发生了改变,重点体现在两方面:一方面需在城市路网格局中发挥城市主干路的交通功能,满足周边城市路网与其连通并贯通的要求;另一方面,还需满足对郑州市绕城高速、四环路、连霍高速、京珠高速公路等出入市车辆的转输和分流功能要求,减轻市区路网的交通压力。在这样的建设背景下,2011年,郑州市委、市政府提出实现三环快速化,打造三环景观大道的建设目标。在此目标指导下,该项设计方案从以下四方面着重进行了优化研究:(1)优化现有地面道路(含跨线桥)系统:对现状道路断面、交叉口进行优化调整,使道路断面车道匹配,变封闭的右进右出平交道口为十字贯通的信控交叉路口,服务短途交通、公共交通和人非交通,使地面道路实现城市主干路的交通功能转变。(2)新建高架桥快速路系统:利用现状道路隔离绿化带空间,架设高架桥,快慢分离,服务中长距离快速交通,实现出入市车辆的分流集散功能。(3)道路生态景观系统:结合道路沿线绿地景观设计,确定工程建筑的景观环境实施方案,实现工程与环境的和谐统一,贯彻以人为本的设计理念。(4)高架桥系统与地面道路、现状立交的交通转换系统:对现状立交节点进行升级改造,优化上下桥匝道方案,实现高架桥系统与地面道路系统的高效转换,同时对现状立交进行改建、扩建,新建部分立交,完善交通功能,提高通行能力。2三阶段快速设计优化方案2.1地板系统2.1.1下挖深度2道北三环:现状地面主线双向6车道维持不变,辅道由10m宽扩至12.5m,设置两个机动车道(宽7.5m)和5m宽的非机动车道,人行道向外移,宽度3m不变。中州大道:陇海铁路至南三环,地面主线增至双向10车道,辅道双向2车道不变。陇海铁路以北至北三环段维持现状地面10车道断面不变。南三环:地面主线双向6车道不变,局部路段(立交衔接段)增至双向8车道,辅道10m宽不变,仍为双向2车道,机非混行。西三环:地面主线增至双向8车道,辅道双向2车道不变。各路段车道设置情况如图5所示。2.1.2道路转换交通转换的限制北三环和中州大道,桥墩位于主线车道与辅道之间,由于隔离花坛较窄,不具备设置加减速车道的空间,再加之桥墩对行车视线的阻挡,如果在路段中间进行交通转换,容易相互干扰,极易发生交通事故,因此,该项优化方案将路段上隔离花坛断口全部封闭,不允许在路段上进行主辅车道间的交通转换。在路口处主线车道与辅道上分别设置左转、直行、右转车道,减少车辆在路口处频繁变换车道对通行能力的影响,实现主辅车道的交通转换需求。2.1.3环地面道路与周边路网互通对全线道路交叉口进行梳理,利用架设高架桥的有利条件,取消三环线现状交叉口右进右出的交通组织形式,在不影响快速车辆(高架桥部分)通行能力的前提下,打开所有路口,采用信控路口,实现三环线地面道路与周边相交路网的互通互连,强化地面主干路系统的交通服务功能。2.1.4地面道路方案三环线现状立交桥下地面道路多是为服务于邻近区域车辆和非机动车、行人设置的,道路等级低,线形条件差,无法与三环线地面道路作为城市主干路的交通地位相匹配,结合对现状立交的改造方案和高架桥设计方案,该项方案设计统一对桥下地面道路的线形、路面宽度、桥下净空(不低于4.5m)、人行地道、天桥等方面进行了升级优化,使桥下地面道路与标准路段匹配贯通。2.1.5快线公交专用道三环线优化方案,在四个方向的地面道路主线最外侧均设置快线公交专用道,快线公交停靠站设置在主辅隔离绿化带上,乘客就近通过信控路口处的斑马线进出站台上下车。普通公交车道设置在辅道外侧车道上,设置港湾式公交停靠站。2.1.6非正数全线在辅道处均设置宽度不小于5m的非机动车道,非机动车道与机动车道之间采用隔离护栏分隔。2.1.7行人过街通道间距三环线优化方案,全线设置有宽度不小于3m的人行道。打开各相交道路交叉口,行人通过信控路口穿越三环线,同时新建天桥或地道,将可穿越三环线的人行过街通道间距控制在400m之内。2.1.8环能力需求分析为使实施后的三环线能够更好地服务于周边区域,需对与三环线相交或是邻近的现状市政道路进行改造,规划路网建议随三环线建设尽快实施。北三环及中州大道周边路网比较完善。西三环中原路以北区域,三环线以外区域尚未完全开发,现状中原路、郑上路、农业路、科学大道基本满足进出三环需求。三环线以内基本属建成区,需通过修建鸿运路、五龙口南路、东风路、西站路,进一步加强进出三环线路网密度。中原路以南区域,三环线以外仅有中原路、老郑密路与三环连接,主干路路网严重缺乏,该区域与三环连接较为困难,急需打通航海路、桐柏路、长江路等主干路与三环连接(航海路、长江路采用立交形式、桐柏路为平交信控路口)。南三环相交的主干路有黄郭路、大学路、京广路、连云路、碧云路、花寨路,路网比较完善,进出三环较为便捷。只需进一步完善区域次干路、支路路网即可。2.2快速桥系统2.2.1全球框架该项方案根据现有道路断面、在控制红线范围内设置双向6车道高架桥,形成全封闭的快速路系统,具体设置段别如图6所示。2.2.2双幅桥方案按照现状道路横断面形式,三环线共分为两种高架桥断面布置形式:(1)北三环、中州大道利用现有主线与辅道间的绿化隔离带,设置双幅桥,单幅桥宽13m,布置3个车道,布置断面如图7、图8所示。(2)西三环、南三环利用主线中央绿化隔离带,设置单幅桥,桥面宽25.5m,设置双向6车道,布置断面如图9所示。2.2.3dg2004响高架桥上下桥匝道处由于车辆频繁的车道转换,存在较多的交织段,对主线通行能力影响较大,拥堵现象较为突出。该项设计方案在调研了相关城市高架快速路成功经验后,上下桥匝道处在设置加减速车道的基础上,增设了一条辅助车道,使上下桥匝道段的高架桥车道数由双向6车道增至双向8车道,通过交通仿真模拟分析对比,效果比较理想。2.2.4局部转变地面道路线形的方案郑州市三环线的地面道路系统和高架桥快速系统,交通地位几乎同等重要,既要满足高架快速路设计车速80km/h的线形、纵坡等技术指标要求,又要使地面道路(主线设计车速50~60km/h,辅道40km/h)顺直、通畅,这与以往高架优先,局部牺牲地面道路线形的设计思路有所不同,亦是该项方案设计的一个重要研究课题,通过对国内众多大城市高架桥的参观调研,该项方案主要提出了以下优化意见:(1)桥梁布跨充分结合地面道路的交通要求,不惜大量采用非标准跨径,对地面道路(含原路面二层跨线桥)交通产生不利影响的节点,均采用大跨径,减少桥墩对地面交通的影响,提高地面道路的通行能力,即交通决定线形。(2)为保证地面道路主线及辅道机动车道的顺直,将匝道外移3.6m,使高架桥与上下桥匝道之间留有足够的地面道路空间,满足地面道路的车道数量和线形要求。(3)将高架桥变宽段由平行接入式优化调整为斜接式,减少桥下不规则墩柱对地面道路的影响。改为斜接式后,原来的门架墩也可相应取消,优化为双柱墩,满足了地面道路作为景观大道对桥梁结构外观的设计要求。2.2.5桥面布置的设计随着近年来极端异常雨雪天气的增多,桥面积水也是影响道路通行能力的重要因素,该项方案设计利用高架桥架设高度较高(需跨越现状二层立交或跨线桥、人行天桥等,也是道路景观设计的空间尺度要求)的便利,桥面纵坡设置在3‰以上,桥面最低点设置在上下桥匝道处,利用匝道路面排水,同时在墩位处设置多组收水口和落水管,使桥面雨水尽快汇入地面雨水排放系统。2.3环、东北部根据郑州市委、市政府要把三环线尤其是北三环打造为景观大道的建设要求,三环线建设需结合道路沿线15~30m的绿化景观改造工程统筹考虑,并与之融为一体,该项方案设计时在道路景观方面也进行了多次认真的分析讨论,在以下几个方面进行了优化研究:(1)桥梁结构方面:上部结构采用等截面预应力钢筋混凝土连续箱梁,下部采用独柱花瓶墩,标准跨径30m,全部采用清水混凝土浇筑,线形流畅、色调质朴,便于同周边环境实现有机的结合。(2)空间尺度:三环线大致分为两种断面:北三环、中州大道为双幅桥,单幅桥宽13m,两桥间距约16~18m不等,考虑地面道路行车的视觉空间、采光、两侧建筑距离、高度及桥上车辆视线景观等多方面的因素,结合现状已建桥梁的控制高程,在不过多增加投资的前提下,箱梁底净空控制在8m以上(桥面标高为10m)。西三环、南三环利用主线中央绿化隔离带设置单幅桥,桥面宽25.5m,桥下设置8m宽中央隔离绿化带。由于桥下车道靠近高架桥边部,高架桥对地面道路的行车景观视野和采光影响较小,箱梁底最小净空控制在6m左右,大多路段受现状立交的影响,达到了10m以上,因此,整个高架桥系统范围无论地面还是桥上行车视野均较为通透、开阔,与道路两侧建筑高度、距离关系等基本符合景观尺度要求。(3)三环线高架桥断面宽度、线形变化段较多,导致下部墩位布置极不规则,对地面道路车道布置影响较大。众所周知,设置门架型桥墩是解决该类问题的有效简便手段,但由于其对景观存在不利影响,在该项方案设计中充分考虑工程景观的高标准要求,多次论证优化高架桥、地面道路线形及断面,最终在兼顾各方需求的基础上,取消了路段上设置的门架墩,对桥墩形式进行了优化调整,实现了较好的景观设计要求。(4)考虑高架桥及地面道路高速行驶车辆产生的噪音对沿线居民的影响,在绿化带中设置以高大乔木(如郑州的市树悬铃木)为主的生态林防噪带,同时,在噪音敏感路段(如医院、学校、居民区)设置隔音屏,减轻噪音的影响。(5)结合高架桥立面景观要求,统筹考虑绿化、智能交通、景观照明等附属专业预置构件,随桥梁结构一体化实施,避免后期在主体上外挂影响桥体外观装饰效果。2.4桥梁系统、地面道路和当前交叉口系统的交通过渡系统2.4.1交通组织方案比选高架桥与地面道路的合理交通转换是保障三环线交通畅通的又一重要问题。与其它大城市快速路系统不同,郑州三环线由于紧邻中心城区,区域内路网密集,三环线平均每隔300~400m就有一个相交路口,按照郑州市总体规划,原则上所有的现状及规划城市道路与三环线相交节点均应保持贯通并连通,上下桥匝道的设置空间极为受限,在做了多个比选方案,经过反复论证后,结合近远期交通规划,本着优先服务主次干道交通的原则,确定了该方案,下面以北三环为例做一简单介绍。2.4.1.高速公路匝道改造北三环是四个环线中交通压力最大的,尤其是北三环文化路、索凌路、丰庆路区段拥堵现象非常严重。通过交通量预测及交通仿真研究,只有使高架桥和地面道路及时分流平衡交通压力,共同发挥作用,才能根治这一问题。据此,方案中在文化路与索凌路之间设置了一对上下桥匝道,将现状文化路跨线桥进行升级改造,增设北向东、西向北两条左转匝道和东向北、北向西两条右转匝道,使高架桥上的车辆能够尽快向文化路、索凌路、丰庆路等主干道疏散。同时,也使上述道路进入北环的车辆能够及时进入高架桥系统,再配以科学的交通智能诱导系统,适时对地面道路与高架桥系统的交通流量进行疏导分配,互为平衡,以期达到较好的交通效果。北三环科学大道—南阳路之间为铁路编组站,快速系统为上跨编组站彩虹桥,现状桥梁为双向4车道,且改造条件极为困难。为减轻高架桥的交通压力,平衡快速高架系统与地面道路系统的交通流量,在彩虹桥西侧和彩虹桥东侧南阳路立交处各增设一对上下桥匝道。通过该路段地面道路系统增设的下穿编组站双向6车道隧道加以连通,实现地面道路系统完成对高架桥拥堵路段的交通分流目的。2.4.1.标志诱导进入辅道(1)地面道路车辆上桥。辅道车辆通过交叉口可直接上桥,主线车辆通过交叉口进入辅道上桥,为了保证主线车辆顺利快捷地上桥,提前2个路口设置标志诱导其提前进入辅道。(2)主线车辆下桥。对应下桥匝道处设置左转、直行、右转车道,让辅道右转的车辆提前进入匝道外侧,匝道车道与辅道内侧车道采用隔离栏杆进行分离,内侧辅道只设置左转和直行车道,避免因出现交织而拥堵。2.4.2桥梁与现状的交叉口交通变化各节点优化方案如下。2.4.2.新建上下桥匝道北三环—文化路立交,新建部分互通式立交,增设北向东、西向北、东向北、北向西四条转向匝道,完善立交功能,实现与高架桥的联系。北三环—南阳路路立交,新建上下桥匝道,增强与高架桥的交通联系,平衡分流交通。北三环—中州大道立交,现状立交是基于早期三环线“口”字型路网布局确定的单喇叭立交,随着郑东新区的发展,北环需向东延伸至东四环,该路口成了“十”字路口,与北三环东延段郑东新区龙湖中环路立交相连。同时,受现状箱涵及地下管线的影响,需进行较大的方案调