天津中環線八里臺立交橋的“延年益壽”

朱兆芳，張欣紅，劉銳晶

（天津市市政工程設計研究總院，天津市 300051）

0 引言

我國城市交通擁堵，空氣PM2.5超標，霧霾嚴重，已成為建設我國環境友好型和諧城市的最不和諧因素，為全民所關注。

抑制交通需求的舉措有利于城市社會和經濟發展，符合中國國情。城市發展規模應是有限的，必須抑制城市規模，同時限制城市中心區的面積。對于中心城區的道路及交叉設施不應無限制擴容，應通過科學疏導，充分利用周邊路網來減輕交通壓力，使其“延年益壽”。

在特大城市發展中，在快速路、高速公路骨架建成的同時，中心市區道路交通、交叉口設計應如何貫徹節約、環保、低碳及可持續發展精神，對已建20年以上的城市互通立交應如何處理，本文結合天津中環線八里臺立交實例進行分析論述。

1 20世紀80年代八里臺立交建成

1.1 “三環十四射”道路網骨架

1985年，根據天津市綜合治理城市交通的決定，開始建設“三環十四射”道路網骨架（見圖1）。工程從中環線（見圖2）啟動，長34.5 km，于1986年建成，成為中心市區一條綜合性交通運輸大動脈，聯系中心市區和各分區間的交通，同時溝通對外客貨運輸。外環線為新辟路，位于中心市區邊緣帶，1987年建成，長71.44 km，以貨運為主，途經4個郊區，連接14條放射性干道，把市區、郊區連接起來，截流、疏導過境交通和市外圍工業區、居住區及中心區外圍組團的交通，起到部分公路內環的作用，是快速路。內環線位于市核心區，是一條連通天津市行政、商貿、金融中心的客運干道，全長14.55 km，限于拆遷、投資，從1982年起，歷時10年，于1992年建成。14條放射線與18條市區出口道路共同保證市區及對外交通的銜接通暢，14條放射線配合環線建設97.51 km。為加強環線與放射線間的聯系，逐步修建了5個節點立交。

圖1 “三環十四射”道路網骨架

圖2 中環線

1.2 中環線西半環工程

1985年率先啟動了中環線西半環工程。中環線設計車速為60 km/h；西半環為三幅式斷面，6 m人行道+6 m(8 m)非機動車道+2 m分隔帶+22 m(18 m)機動車道+2 m分隔帶+6 m(8 m)非機動車道+6 m人行道，共50 m；東半環為四幅式斷面，5 m人行道+6 m非機動車道+1.5 m分隔帶+12 m機動車道+1 m中央帶+12 m機動車道+1.5 m分隔帶+6 m非機動車道+5 m人行道，共50 m。

1.3 八里臺立交橋

八里臺立交橋位于中環線與衛津路交口處，是天津市中環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。根據調查，路口機動車總量達 9 22 veh／h，（為 1 567 pcu/h）（見圖3、表1 ），高峰時非機動車16 611 veh／h（見圖4、表2）。由于舊路窄，路口附近受橋梁及無軌終點站影響，車輛受阻嚴重，其中南、西面受阻車比例均超過80%，經常出現200 m以上的壓車，最大排隊長大于250 m。根據當時的車道布置，通行能力為1 722 pcu/h，飽和度大于1，已屬阻塞狀態，其它兩個方向飽和度已接近飽和，已為市區南部交通卡口之一。

圖3 改造前機動車流量流向示意圖（單位：pcu/h）

表1 1984年平交色燈路口機動車高峰小時（9：00-10：00）流量表

圖4 改造前非機動車流量流向示意圖（單位：pu/h）

表2 1984年平交色燈路口非機動車高峰小時（7：00-8：00）流量表

根據天津市規劃，中環線為快速干道，按20年發展估算路口機動車總量將達6 914 pcu／h，立交通行能力10 403 pcu／h。八里臺立交橋東西方向全長847.62 m，橋面高度12.97 m，南北長495.984 m，橋面高度6.99 m，現狀橋梁地袱長度為3 600 m，立交橋面積34 600 m2,其中橋梁結構面積為23 120 m2，設計荷載為汽車—20級，掛車—100。八里臺立交橋占地7.4 hm2，設計為三層扁平狀苜蓿型立交橋（見圖5），投資2 400萬元。

圖5 八里臺立交

設計中，首次采用架空匝道，從立面效果看給人以通透開闊感。底層凈空為3 m，主要是考慮今后發展微型汽車，這樣可取代部分非機動車，同時也為立交遠期發展留有余地，上層飽和時小型汽車可部分疏散到底層。根據景觀要求，首次在立交橋上使用高桿燈。1985年7月1日實現了全線通車。當時，該工程規模之大、建設速度之快，都是從沒有過的。人們當時把中環線比作一道“彩虹”，而八里臺立交橋就是“彩虹”上的一顆“明珠”。

實踐證明，隨著八里臺立交橋的建成，這一區域的交通擁堵得到了極大緩解。據統計，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，達到了1 932 veh/h，折合成標準車車流量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(見圖6、圖7，表3、表4 )；非機動車 1 3 730 veh/h，減少 2 881 veh。

圖6 改建后機動車流量、流向示意圖（單位：pcu/h）

圖7 改建后非機動車流量、流向示意圖（單位：pcu/h）

表3 1985年改建立交后機動車高峰小時（9：00-10：00）流量表

表4 1985年改建立交后非機動車高峰小時（7：00-8：00）流量表

2 20世紀末中心市區交通結構的變化

隨著城市的擴大、交通量的增加，大城市道路客、貨運交通組織相應調整，中心市區貨運車輛逐漸外移，因此中心市區的道路交通結構發生了質的變化。

天津中環線西半環1985年與1998年兩次交通調整數據顯示：

（1）路段機動車平均斷面流量增長迅速，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，占機動車總量8.5%；

（2）非機動車平均斷面流量增長不大，由9 123 veh/h增為12 630 veh/h,僅增0.38倍；

（3）車種組成發生了質的變化，將兩個年份貨、客車，大、小車平均流量進行對比，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、大車為主轉變為以客車、小車為主。

3 21世紀八里臺立交橋狀況

3.1 八里臺立交機動車流量調查

八里臺立交橋建成至今已有29年，已超出立交20年設計年限。如今，位于和平區、河西區和南開區交界處的八里臺立交橋，依然是全市最繁忙的立交橋之一。

根據交通流量調查資料，1998年、2004年、2010年八里臺立交橋機動車流量總量分別達到9 836 pcu/h、10 414 pcu/h、14 420 pcu/h（見表5～表7 ）。

表5 1998年立交機動車高峰小時（9：00-10：00）流量表

表6 2004年立交機動車高峰小時（9：00-10：00）流量表

表7 2010年立交機動車高峰小時（9：00-10：00）流量表

立交東向路段非機動車高峰小時流量為23 902 veh／h；立交西向路段非機動車高峰小時流量為12 504 veh／h。

如今，車流量更是遠超出設計通行能力。面對日益增多的機動車輛，如今的八里臺立交橋也顯得有些“力不從心”。

3.2 八里臺立交橋大修

為充分發揮老設施作用，2013年對八里臺立交橋進行了12項大修。此次大修共涵蓋12項工程，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梁橫隔鋼板補焊、局部橋面混凝土維修、橋梁鉸縫混凝土維修、橋臺蓋梁裂縫修補、鋼伸縮縫混凝土裂縫修補、更換支座和增設限高架等。

此次維修加固工程中最重要的工程就是將復康路主橋跨越衛津路主橋的第20跨10片T梁全部拆除更換。新梁采用后張預應力T梁，更加堅固，同時高度由原有的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 八里臺立交橋下輔道改造

對八里臺立交橋下環島及輔道進行改造，調整底層交通組織，將原有的環島交通改為交通信號燈控制，車道施畫標線，減少車流交織現象。

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

（2）橋下輔道進行渠化設計。現狀橋下機非混行車道寬8～10 m，缺少交通劃線標志和信號燈。通過拆除部分綠化及橋下鋪裝，拓寬進出口車道（見圖8）。

圖8 改造后的八里臺立交橋橋下交通組織圖

（3）在立交外新增右轉地面道路作為右轉專用車道（見圖9），復康路右轉利用現停車場道路作右拐專用車道（見圖10)，提前分流右轉交通，將各方向右轉交通引出立交范圍，減小橋下環島交通壓力。

圖9 在立交外新增右轉地面道路作為右轉專用車道

圖10 復康路右轉利用現停車場道路作右拐專用車道

（4）新增9 m寬機非混行車道，2 m寬人行道。

通過以上改建，有效改善了橋下機動車通行的效率。

3.4 改造后效果

（1）據統計，八里臺立交橋下色燈路口交通事故、交通擁堵報警數由改造前日接警量20余起下降到一周接警僅為1起。

（2）高峰時段通過八里臺橋下信號燈路口的通行時間由5～10 min縮減為1～3 min，通過路口一般不超過2個信號周期，路口通行效率得到明顯提高。

（3）通過增設交通信號燈并優化配時，路口通行秩序明顯改善，各方向非機動車、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，取得了良好的社會效果。

4 八里臺立交“延年益壽”措施

八里臺立交自1985年建成經歷了其初期、中期、晚期，通過結構大修及底層交通改造，總體質量狀況良好，為老設施提供了“延年益壽”的條件，雖已過設計年限，但沒有必要全部拆除重建。

（1）通過調整立交口相交道路的等級及功能為立交減負。

立交東西向道路復康路、吳家窯大街是2003年版“四個二”的快速路系統中的“南一”，南北向衛津路為西縱快速路。2009年深化完善中心城區快速路網，促進中心城區及外圍地區一體化發展，通過“路網完善、系統挖潛、綜合協調”等方案，將南橫西縱中段降級為主干路，形成了“兩環+十字+放射線”快速路系統，復康路、吳家窯大街、衛津路降級為主干路，八里臺立交橋等級由樞紐改為一般，避免了快速交通的引入，從而大大減輕了立交的交通負擔。

（2）科學的交通組織給八里臺立交減負。

八里臺立交橋上交通已達飽和，立交東、北、南、西向引路緊臨3個大交通量色燈平交口，即吳家窯大街與氣象臺路口、南開大學與同安道路口、衛津路與平山道及紫金山路多叉口（見圖11）。

圖11 3個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轉向交通一直較大，保持著主流特點，可利用西口慶豐路分流西拐南的右拐交通流，北口南開大學及同安里口禁止左轉交通，吳家窯大街與氣象臺路口禁止南口左拐交通流，衛津路與平山道及紫金山路多叉口禁止平山道左拐及衛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，控制進入立交交通量，減輕立交交通負荷度。

通過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，通過降負確保安全使用，讓八里臺立交橋“延年益壽”。

5 建議

（1）中心市區環線上設計互通立交，在環線方向立交橋應跨越臨近立交的交通量大的主干路平交路口，立交引道應設于交通量較小的次干路處。

（2）中心市區兩個主干路相交的交叉口，如交通量達到設立交的條件時，盡量修建主線跨越、橋下保持色燈路口的菱形立交形式。