浅议106国道（北京段）高速公路设计

摘要：106国道是北京经开封通往广州的国道干线公路，其北京段又称京开路，位于北京市南部。本文介绍了该高速公路的设计依据、标准、规模及采取的工程措施，具有重要的借鉴作用。

关键词：道路桥梁 高速公路

现况旧路为1985年改建，玉泉营立交～黄村为四幅路，黄村以南为单幅路， 交通 量已达15000辆/日以上，交通拥堵严重。现况路线线形基本满足高速公路要求，改建旧路可少占地、少拆迁，总体上比另辟新线有效、 经济 。将旧路改建为高速公路需在主路两侧设辅路，供地方交通和非机动车使用。

106国道是国家规划的干线公路，与北京市的三环、四环、公路一环、公路二环相交，是北京市规划路网的一部分，已纳入首都地区总体规划之中。106国道（北京段）高速公路的建成，对于促进北京市南部地区的经济 发展 ，进一步提高北京市的辐射能力和对外开放水平，彻底解决沿线交通拥堵状况，都将具有重要的意义和深远的 社会 影响 。

106国道（北京段）高速公路设计具有以下特点：

1、技术标准采用适当。

2、在满足交通功能的前提下，进行优化设计，立交及结构选型合理，既适用又经济。

3、利用钢渣做原材料有利于环保。

4、辅路外移，保留绿化带，美化环境。

一、设计依据

1、根据交通部关于《106国道线玉泉营至固安大桥公路初步设计的批复》及其附件《106国道线玉泉营至固安大桥公路初步设计审核意见》。

2、首都规划建设委员会办公室关于《106国道（北京段）改建工程初步设计审查会会议纪要》。

3、北京市首都高速公路发展有限责任公司关于《京开高速公路施工图设计阶段进一步优化的意见》、《106国道（北京段）改建工程施工图设计方案讨论会议纪要》。

二、项目简介

1、设计标准

(3)路面：主辅路均为沥青路面，收费站广场为钢筋水泥混凝土路面。设计轴载：BZZ-100。

2、工程规模

(1)道路和桥梁工程

(2)交通工程

高速公路段沿主路两侧及中央分隔带设置单柱单面波形钢板护栏，在高速公路段主辅路之间设置冷拔丝焊网隔离栅。同时本设计段按照国标和规范设置了完善的交通标志、标线及其它设施。

本段设主路收费站1处，出入口匝道收费站6组。

重现环境保护工程，充分利用现有绿地，保持原有林带，通过绿化美化工程使道路与周围环境及 自然 景观相协调，并尽可能降低道路交通产生的噪音及废气污染对周围环境的影响。

3、设计概预算

三、设计要点

1、总体设计

总体设计是综合考虑建设规模、设计标准以及环境保护等 问题 ，并在征求地方政府、环保及水利等部门意见的前提下作出的。

(2)道路功能和技术标准的总体运用。本段为平原地区，主路按高速公路标准设计，与河北交接处按一级公路设计，辅路按三级公路标准设计。主路补强地段道路排水采用横坡分散排水。根据地方交通量的大小，辅路宽度分别采用85米和7米。在不过多增加工程量的条件下，平纵线形尽可能采用了较高的技术标准，以提高道路的服务水平和运营效益。

(3)综合考虑拆迁、占地，又考虑居民出行方便和易于使用，在居民多、房屋密集的村镇一般选用主路上跨，在桥头引道合适位置设置通道，这样一座跨线桥与两座通道合在一起，使沿线地方交通和居民出行非常方便。在居民少的村庄，采用支路上跨，减少主路的起伏，尽量降低工程造价。本设计在广泛听取各方意见的基础上，原初步设计由七处主路上跨、五处支路上跨，优化为五处主路上跨、七处支路上跨。

(4)旧路改建重点在于有效利用旧路，处理好新旧路基之间、新旧路面结构之间的各种技术问题，做到技术合理经济可行。

(5)榆垡镇为三幅路，路线标准为一级公路，1996年修建，路况良好，其与河北省固安大桥相接的断面为二幅路，而河北省近期无建设计划。利用榆垡段现有旧路，再过渡到二幅路，最终与河北省相接，待河北省改建为高速公路时，北京段再改建为高速公路，以节省近期资金。

2、路线设计

(1)平面设计

旧路路线基本上满足高速公路要求。另外设计过程中注意体现经济、适用、美观的设计思想。

依照施工组织计划，主辅路分期施工，两侧辅路单独设计。另外辅路线形还受控于主路的走向，以及大庄村南电站、国家粮食储备仓库、沿线各立交、沿线两侧绿化带、榆垡镇规划等。

在设计过程中，通过三维透视，结合纵断面对平曲线最小半径1700米处进行上下行行车效果检验，确认虽然平面受建筑物控制而布设较小半径曲线，但路线服务等级并未因此降低。

(2)纵断面设计

路线纵断面设计主要控制点：起点与前段设计相接、大庄村南电站之高压传输线路、沿线各立交之要求最高或最低标高、辛立村天堂河桥、榆垡镇大街标高、河北省固安大桥。

辅路纵断面设计除受上述各要素控制外，另需要顾及各出入口高程、与两侧相交道路的高程及主路间的高差等。

根据《京开公路初步设计》以及交通部对《初步设计》的批复，并按以上各要点，依据《公路路线设计规范》进行设计。在设计过程中运用三维透视反复检验修改设计结果，以达到满意效果。

全线最小坡长459米，竖曲线占路线总长的41%，平均每公里变坡1.34次。

凸型竖曲线最小半径：高速公路段20000米，一级公路段30000米。

3、路基、路面及排水、

(1)路基横断面

(2)路基、路面排水

设计指标：主路路面和路肩表面排水设计降雨重限期为5年，路界内坡面排水设计降雨重限期为15年。

总体上将主路雨水通过道路纵、横坡及路肩上设置的拦水缘石汇集，通过导水槽或急流槽导入主路外侧的边沟内。辅路排水则直接通过道路横坡排入其外侧边沟内。

一级公路超高路段中央分隔带内排水：超高一侧的路面雨水通过中央分隔带开口，导入另一侧主路。一级公路辅路边沟为土边沟，主路路面雨水通过导水槽排到辅路路面上，再通过辅路路肩设置的拦水缘石汇集，通过急流槽排入土边沟。

(3)路基防护

本段路基防护有四种形式：路基边坡植草防护、六棱花饰防护、扶臂挡墙和砂浆砌片（料）石挡墙防护。四种防护形式适用条件为：路基边坡高度小于3米时，采用植草防护；大于3米时，路基先放坡3米，然后采用浆砌片石挡墙收缩坡脚，以达到减少拆迁的目的。3米放坡地段采用六棱花饰防护加植草皮。由于庞各庄北分离式立交范围内受拆迁占地所限，路基两侧均采用扶臂挡墙防护。

(4)路面设计

①设计标准

②累计作用轴次

③路面结构组合设计

高速公路路面结构如下：

面层：表面层为4厘米沥青玛蹄脂碎石混合料，SMA-16 4.5%SBS改性。

中面层5厘米粗粒式沥青混凝土，AC-25I。

底面层7厘米粗粒式沥青混凝土，AC-30II。

基层：38厘米二灰砂砾，七天无侧限抗压强度≥0.8MPa。

底基层：40厘米天然砂砾。

总厚：94厘米。

收费站路面结构如下：

面层：25厘米钢筋混凝土。

基层：30厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度≥0.8MPa。

总厚：55厘米。

辅路路面结构如下：

基层：34厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度≥0.8MPa。

底基层：30厘米天然砂砾。

总厚：72厘米。

一级公路路面结构如下：

面层：表面层4厘米中粒式沥青混凝土，AC-16I。

底面层8厘米粗粒式沥青混凝土，AC-25I。

基层：38厘米二灰砂砾，七天无侧限抗压强度≥0.8MPa。

底基层：32厘米天然砂砾。

总厚：82厘米。

分离式立交及匝道路面结构如下：

面层：上层2厘米沥青石屑，下层4厘米中粒式沥青混凝土，AC-20I。

基层：32厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度≥0.8MPa。

底基层：20厘米天然砂砾。

总厚：58厘米。

4、桥梁

在满足使用功能的前提下，因地制宜地选择桥梁结构形式，做到技术先进，经济合理，安全可靠，轻巧美观，施工方便。

(1)简洁明快的跨线、跨河桥-简支梁、板桥

桥梁设计本着技术先进、经济合理、美观适用的原则，尽可能做到标准化、系列化，和利于工厂化施工。结合平原区地形特点和水文地质条件，桥梁结构多采用预应力混凝土T梁、预应力混凝土空心板桥 。桥梁下部结构多采用钻孔灌注桩基础。

①预制安装预应力混凝土简支T梁

②预制安装预应力混凝土空心板

(2)轻巧优美的人行天桥

人行天桥上部结构采用钢箱连续梁，有效降低了结构高度，增大了跨越能力（主桥跨径38米+34米），外形美观，结构轻巧。下部采用独柱和钻孔灌注桩基础，与上部结构相协调。整座桥梁显得轻盈利落，造型优美。

(3)结构形式合理、施工简便的通道

本段共设置9座通道，为施工简便，通道采用了相同的结构形式，上部结构均为8米的钢筋混凝土实心板，下部均为薄壁桥台。在设计过程中发现大兴县境内地质条件较差，若采用扩大基础，还需对地基进行处理，鉴于以往的经验这样做既不十分经济也不方便施工。经比较，最后采用了钻孔灌注桩基础。实践证明，此举大大方便了施工，缩短了工期。

5、路线交叉

本次设计共设支线上跨分离式立交7处，主线上跨支线分离式立交5处，人行通道9处。

6、 交通 工程

(1)安全设施包括交通标志、道路标线、护栏、隔离栅及其它

①交通标志

交通标志的布设能给使用者提供明确、及时、完善、清晰和足够的信息，并满足夜间行车的视觉要求。遵循全线均衡而不过于集中的布局形式，版面注记及结构形式与道路线形和周围环境协调一致，满足了视觉及美观的要求。

②道路标线

为了使道路标线具备黑夜同白天一样的清晰度，对于广场减速标线和导向箭头采用成型标线现场粘贴的方式，其余标线均采用热塑反光材料施划。

在高速公路段主路路缘线外侧、匝道车行道边缘线及匝道出入口标线上均连续设置突起路标（反光道钉）；在匝道出口三角带端头和收费岛岛头设置玻璃钢防撞消能筒；在辛立村主收费广场内设置活动式导向标。

③护栏

采用圆柱式立柱加钢防阻块的等截面波形梁护栏，普通路基段采用打入式，桥跨及通道处采用法兰盘基础，当立柱置于涵洞之上或立柱下方遇有通信管线等无法打入的地方时采用混凝土基础。本设计将标准型波形梁均按加强型加工，以便于栏式轮廓标的安装。

④隔离栅

选定冷拔丝焊网隔离栅作为本次设计的结构形式。设计中适当加高了隔离栅的高度，并使用了横丝加强的双丝结构，外框断面也适当加大，有效地加强了隔离栅的强度及使用效果。

⑤其它

A、钢防撞架：高速公路段沿线共设置9座通道，道桥设计中按限高25米进行控制。为保证桥梁结构的安全性，在通道两侧出入口处均设置钢防撞架对穿行车辆进行限制。

B、中央防眩设计：为降低夜间行车时对向车辆眩光对驾驶员的视线的 影响 ，在全线一般路基段采用植绿篱防眩，在桥跨路段采用防眩板防眩。

C、轮廓标设计：为保证夜间行车的安全及突出路线线形，在所设的波形梁护栏及防撞护栏上连续设置栏式轮廓标。轮廓标为前进方向左右侧对称布置。轮廓标反光片的颜色分为黄、白两种，黄色反光片安装在车辆前进方向的左侧，白色反光片安装在车辆前进方向的右侧。

D、里程碑：设置在非高速公路路段前进方向的右侧，每隔一公里设置一块。

E、百米桩：设置在公路右侧各里程碑之间，每隔100米设置一个。

F、公路界碑：设置在道路两侧占地线上，每隔200米左右设置一块，在地形变化点和占地线折点处必须加密设置。

(2)收费系统（土建工程部分）

①收费岛

此次收费岛设计包括双向收费岛和单向收费岛两种，其中双向收费岛长为36米，岛宽为2.2米；单向收费岛长为32米，岛宽为2.2米。岛身采用填土方式进行修筑。并且对每个与收费亭之间同时具有强、弱电联系的设备均采用两根钢管将其基础与收费亭连接。

收费岛岛头正面粘贴混凝土专用反光膜，同时在收费亭防撞柱面对来车侧粘贴工程级反光膜，以警示来车。

②收费亭

此次收费亭设计包括双向收费亭和单向收费亭设计。收费亭采用型钢制作骨架，并用不锈钢板贴面。收费窗口采用推拉窗。亭顶须做防水处理，同时对亭身进行保温处理，以保证收费亭的隔热和密封性能。

(3)绿化美化

全线绿化工程包括路段绿化和立交绿化两部分。

路段绿化区域包括中央分隔带、主辅路分隔带和辅路右侧边沟平台。高速公路段中央分隔带的绿化设计采用间隔种植桧柏组团；一级公路段中央分隔带的绿化设计采用种植双排连续桧柏绿篱；全线中央分隔带空隙处种植地被植物野牛草。主辅路分隔带根据道路工程的不同横断面形式，分别种植垂柳、连翘组团、珍珠梅组团并在空隙处种植地被植物野牛草或仅覆盖种植野牛草。同时沿挡土墙墙根间隔种植 中国 地锦对挡土墙进行垂直绿化，主路护坡上种植美国地锦。

立交绿化仅包括立交处主线段绿化和匝道段绿化。主线段绿化同上，特殊地段可根据实地情况酌情调整。匝道段绿化分为匝道护坡绿化和边沟外侧平台绿化：匝道护坡全面覆盖种植美国地锦，匝道边沟外侧平台绿化采用种植连续蔷薇绿篱，其余空隙处种植地被植物野牛草。

7、初步设计文件批复意见执行情况

(1)根据批复意见，平面线形进行了优化。

(2)纵断设计充分利用旧路，最小纵坡不考虑±03%规范限制，凸形竖曲线半径按视觉要求取20000米。

(3)大兴的土质多为粉细砂，因此作石灰土的土源难以保证。路面底基层仍为级配砂砾。辅路面层由4+4调整为3厘米细粒式沥青混凝土+5厘米中粒式沥青混凝土。

(4)路基挡墙为扶臂挡墙，增加了先放坡3米再接浆砌片石挡墙的形式。

(5)天堂河桥仍按百年一遇洪水位标高控制。

(6)本设计在广泛听取各方意见并征得地方政府同意的基础上，由原初步设计七处主路上跨、五处支路上跨，优化为五处主路上跨、七处支路上跨。

(7)其它按批复执行。

四、新技术、新材料、新工艺的采用

1、路基

(1)用CBR值控制路基材料，和国际接轨，既保证了路基的水稳定性，又便于对外交流。

(2)路基防护采用先放坡3米，然后接浆砌片石挡墙收缩坡脚，放坡范围采用六棱花饰护坡，带内绿化，这样将工程防护与边坡绿化结合起来，因地制宜，减少了拆迁，降低了工程造价。

(3)拆迁非常困难的庞各庄镇，采用北京市成熟的扶臂挡墙技术，因此施工速度相当快。

(4)中央分隔带采用浅碟式断面，路缘带不设混凝土平缘石和立缘石，这样施工节省劳力，减轻劳动强度，同时又减少行车事故。

2、路面

(1)路面表层采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-16），很好地满足了路面的高温抗车辙性、低温抗裂性及抗水性，同时还耐磨、抗滑，并具有低噪音、防眩等优点。

(2)首钢附近堆积了几千万吨的钢渣，既占地，又污染环境，严重影响附近居民的生活。本工程辅路路面基层采用石灰粉煤灰稳定钢渣，既利于环保，又变废为宝，具有良好的 经济 效益和深远的 社会 效益。

(3)路面补强结构设计时，充分考虑了旧路，减少了铲除旧路所带来的废料而影响环境的隐患, 提高了工程进度。

(4)大兴的土层多为粉细砂，作石灰土的土源难以保证，永定河离该路不远，采用级配砂砾代替石灰土作底基层，具有施工进度快、管理方便等优点。

3、桥梁

因地制宜选择结构形式，施工工艺方便合理，工期短，造价低。

4、交通工程

(1)挤压成型铝合金板标志：本标志是指采用挤压成型铝合金板作为版面材料制作的交通标志。此种标志具有以下优点：

①板材宽度一定，长度可以根据标志的尺寸裁剪，避免了铝合金平板的多边裁剪和焊接及过多下脚料的浪费。

②所有底膜均可以采用连续滚筒进行机械贴膜，避免了大尺寸版面因机械工作宽度的限制而只能人工贴膜的 问题 。

③标志底板正面无铆接点、无焊缝，背面有加强肋，易保证版面平整度，避免贴膜时出现褶皱和气泡。

④生产和存放时对场地、空间的要求相对较小。

⑤可以成捆包装，运输方便。

⑥养护、更新及改造方便。例如若交通功能发生变化而需要更改版面 内容 时只需将所涉及的板条拆下更换即可，避免了整块版面的拆装和更新。为配合上述版面材料，标志的立柱、法兰盘和扣压块均采用了配套的材料和尺寸。

(2)公益标志-系安全带

为提高驾驶员的交通法规意识，在高速公路段增设了“系安全带”标志。标志版面以醒目的警告黄色为底膜，上部图案为绿底白图案。

(3)玻璃钢护栏

玻璃钢护栏外观尺寸与技术规范中的混凝土护栏相同，采用玻璃钢材料制作，为中空壳体，2米一节，就位之前搬运方便，就位后须用干燥中砂充填，整体性好，有韧性。颜色为黑黄相间的警告色，表面光洁，易养护。另外，每节护栏上贴有反光膜，夜间视觉好。为使护栏移动方便，护栏底边留有泄砂孔，将封盖打开砂子即可泄出。

5、为提高设计速度和质量，路线设计中采用《LXACD系统》，立交采用了《RICAD系统》，同时利用我院开发的三维动画软件反复检验，大大提高了设计速度，在不过多增加工程量的情况下，使平纵线形配合更好，并尽可能选用较高的技术指标，以提高道路的使用效果和服务水平。桥涵设计使用《桥梁综合 计算 程序》、《中小桥涵CAD系统》、《PIER桩计算程序》等。概算中使用了《工程概预算编制CAD系统》。因设计手段先进，在较短的时间里完成了设计，为业主招投标赢得了时间，为工程顺利实施奠定了基础。