一、概述
在北京市城市总体规划中，五环路位于北京市市区边缘，距市中心10-15公里，其走向是沿市区和远郊区之间的环形隔离带，它主要连接北苑、望京、东坝、定福庄、垡头、南苑、丰台、石景山、西苑、清河10个边缘集团及奥运场馆、科学城。路线全长约98公里。
根据北京市城市总体规划(1991年至2010年)，北京市五环路是一条截流、疏导市区过境交通和连接市区边缘集团的全封闭、全立交的高速公路环。五环路虽然定性为公路，但由于其所处城市边缘地区，沿线又多为建成区、风景区，相交的城市道路、铁路、河道以及市政管线众多，因此其兼有城市道路特征。
五环三期的起点位于朝阳区首都机场高速公路东侧，并接五环路一期工程首都机场高速公路立交，终点在京津塘高速公路与现况五环路相接处，路线全长23.0公里。
京沈互通立交位于朝阳区王四营乡，是五环三期中较为复杂的立交之一。相交道路为京沈高速公路，它的路基宽为34．5米，三上三下六条车道加连续停车带。根据相交道路的性质，五环路在此设置互通式立交。
二、设计标准与原则
1．标准
主线计算行车速度——10okm/h；
匝道设计行车速度——40km/h；
匝道最大纵坡— 4%。
主线横断面、路基技术标准
车道数—— 2×3条；
单条车道宽度——3.75m；
中央分隔带宽度——3m；
左侧路缘带宽度——0.75m；
连续停车带(连续)——3.25m；
土路肩宽度——0.75m；
路基宽度——35m；
红线宽度—— 80m。
变速车道各项指标：
加速车道—— 单车道180m；
减速车道—— 单车道90m；
驶入角—— 1/40(1°26`)；
驶出角—— 1/25(2°17`)；
渐变段长度——60m。
2．设计原则
由于两条相交道路均为高速公路，同时根据立交周围的用地情况，立交设计应遵循以下几项原则。
(1)由于五环是环路，所以五环向外的方向尽量采用定向匝道，以便发挥五环路交通向外辐射的作用，而由五环路向内的匝道指标取值则可以相对低些。
(2)京沈路在朝阳区范围内都有较完善的辅路系统，因此在修建京沈立交后，也应该按需恢复其辅路系统，方便地方交通和居民出行。
(3)京沈立交的周围有许多民居和公司、企业，应尽量避免占用大量土地和房屋。
(4)京沈路两侧辅路下埋设了大量地下管线，设计与施工过程中应给予重视，尽可能避开管线。
三、方案设计
目前在五环路上跨京沈高速路处已建成一座通道桥，该桥为预应力空心板结构，净宽21米，净高3．2米，主要用于行人穿行京沈路及车辆调头。五环路的中线即在现况通道桥的中线，立交北侧为王四营乡道口村，五环路所经路段有大量民居。立交沿京沈高速公路两侧分布着许多商家店面和企事业单位，包括盛华驾校、盛华机动车检测厂、盛华加油站、爱看国际有限公司、北京世纪服饰有限公司等若干家大单位。另外在通道桥西侧300米、东侧400米处各有一座人行天桥．在通道桥附近有较大面积的绿化，而且绝大部分为直径10厘米以下的杨树。
由于京沈路在五环路中线处现况存有一通道，但净宽和净高均不能满足由此通过的五环主线的要求，因此，在满足我们根据实际情况制定的几项原则的前提下，如何与京沈高速路相交、五环主线的穿越方式和各匝道的布设，就成为该立交亟待解决的问题。我们经过实地调查、方案比较及优缺点论证，最后设计了四种两路相交的立交型式，并根据主线和被交道路的跨越、穿越形式，对匝道进行了不同的设计。
1．方案一。五环路下穿，京沈路上跨，简称“抬高京沈”(见图1)
本方案主要是加高现有京沈路的路基(最高处加高了3米左右)，使其上跨五环的净空达到5米，五环路从下面穿过。
这一方案能够有效地保持在该处的南北向交通，只需再做通道即可。京沈路上现有的两处天桥，由于京沈路的抬高需要拆除。京沈路改建范围较大，约1.6公里，因为需要重新建新桥，所以断路施工的时间较长。另外，由于京沈路的辅路需穿过五环主线，五环路在京沈路的两侧需设两处凸型竖曲线，以保证辅路下穿，使五环路存在高填方路段。
此方案由于路基加高必须占用现况辅路，而且需要先修辅路，以利于施工导流。
2．方案二。五环路上跨，京沈路下穿，简称“削平京沈”(见图2)
此方案是对京沈路进行完全的改造，取消京沈路现状的通道桥，使京沈路基本与现状的辅路持平，再将五环路上跨。其涉及削平处理的京沈路全长约1.6公里。
虽然京沈路变动的范围较大，但因不需在京沈路上再建桥，因此京沈路断路施工的时间较短，对京沈路的交通影响较小。实际上五环路跨京沈路只需一处有竖曲线，便会使五环线形更加顺畅，这样有利于立交主线和匝道桥梁的布设，同时使京沈路辅路的布设变得容易，但是原在该处通过京沈路的南北向机动车须绕行东西原有的通道，距离在1.2公里左右。
由于京沈路削平的工作面可能影响到现状辅路，所以需要先修好辅路系统，处理方法同方案一。
3．方案三。五环路下挖，京沈路基本不变，简称“五环下挖”(见图3)。
本方案现况京沈路的路基保持不变，需将旧桥拆除后扩孔，五环路下穿，五环路最深处要挖方2米多，挖方范围为400米左右。
这一方案对京沈路影响最小，只在桥区范围内对京沈路做改动。由于京沈路的现况高程不利于匝道布设，所以立交型式的选择余地较小，同时辅路系统的布设只能沿两侧绕行，其中一侧需上跨五环路，另一侧则绕行较远。因整个五环主线在桥区范围内都低于地面线，需要设置一处泵站，由于京沈立交处于北京东侧，属排洪防涝的重点区域，这一方案难以满足防洪要求。在施工组织方面，由于京沈路现况辅路保有较好，可以在前期承担疏导交通的任务。
4．方案四。五环路上跨，京沈路不变，简称“五环上跨”（见图4）。
本方案是维持京沈路现况道路不变，在五环主线上做较长的桥梁，上跨京沈路。其对京沈主路的交通影响最小，辅路系统的布设沿京沈两侧绕行，南北向的交通仍可利用现有通道。由于京沈路的现况高程较高，桥梁的长度和宽度都会增加，所以此方案的造价较高。又因为京沈路的现况高程不利于匝道布设，因此立交的型式选择余地较小。
5．方案比选
由于京沈路现状通道过窄，同时净空不够，使得五环路在现状条件下，无论上跨或下穿京沈路都比较困难，经过方案比较并报请有关部门批准，决定采用方案二，即“削平京沈”。要拆除京沈高速现有通道，考虑道路排水及管线布置，将京沈路改为与其辅路高度基本持平，使五环主线和匝道全部上跨京沈高速公路，以解决五环路和京沈高速公路的相交的出入问题。由于五环路上跨，京沈路的辅路系统也可以很方便地穿过五环。京沈路的高程降低，跨线桥也降低了高程，由此减少了占地。本立交共设8条匝道，为体现五环路的外向功能，五环路出京方向的匝道和部分进京的匝道，均应设计成线形标准较高的定向匝道，而由五环路向北京市内行驶的一条匝道则应采用环形匝道。
四、施工图设计中技术难点的处理
选定了“削平京沈”作为施工图的型式，在具体的立交设计中遇到以下几方面的问题需要着重考虑：
1．地下现有管线的处理
沿京沈路两侧分布着包括雨水、污水、煤气、电信、电力、乙烯等多条地下管线，这对立交线形的布设及桥梁桩位的布设有了许多限制，在满足立交线位和交通需求的同时，我们对各种地下管线加以保护，并在设计中采取如下措施：
(1)通过对管线的预埋位置、长度、埋深做了详细调查后，根据管线的位置，调整了匝道线形及匝道桥的桥梁跨径，或调整承台尺寸，使其桩位可以尽量躲开管线。
(2)部分必须迁移的管线放在京沈辅路废弃的边沟里，这样，既保护了这些管线，又没有额外占用土地。
(3)乙烯管线穿过五环主线及两侧匝道处，修建一座2．4米高、4．4米宽的过路箱涵，在保护乙烯管道的同时，也便于维护人员人内检修。
(4)北侧辅路附近有“三气”(乙炔、氧气、氮气)的排气立管，还有“三气”负极检测桩。为方便“三气”的排气和检测，避免立管和桩的移动，在确定了排气管和检测桩的详细位置后，重新调整了辅路线形，使其绕过了立管和桩。
2．避免二次征地
(1)由于京沈立交的占地线是初步设计时确定的占地线，但在施工图设计时立交型式做了调整，因此立交部分位置的占地线就不能够满足需要了，为避免二次征地，我们在一条匝道的外侧做了土工格栅加筋土挡墙，用该匝道原放坡的位置做辅路及外侧排水边沟，以满足占地线的要求。
(2)为了保留京沈西侧现有天桥，我们根据京沈路的实际情况，利用现状的连续停车带再做适当加宽，以做为出入京沈路匝道的加减速车道，这样既保留了现有天桥，又避免了对京沈路两侧建筑的大量拆迁。
3．桥梁的布置
立交桥梁由三部分组成，第一部分是主线跨线桥，五环路上跨京沈路，与京沈高速公路斜交，斜交角度为87．7度。本桥为双幅，西侧为22孔25米预应力砼T梁桥，东侧为9孔25米预应力砼T梁桥接2×25米预应力混凝土连续箱梁接11孔25米预应力砼T梁桥，桥全长557米，下部为肋板式桥台接钻孔灌注桩，桥墩为柱式桥墩接钻孔灌注桩。
第二部分是匝道桥，共四座，分别为E、F、G、H匝道桥，均为预应力混凝土连续箱梁桥。其中E匝道桥的布孔为4×32+3×30+3×30，桥全长315米。F匝道桥的布孔为3×32+4×32，桥全长231米。G匝道桥的布孔为3×30+3×30+3×30，桥全长277米。这三座桥的桥台下部均为肋板式桥台接钻孔灌注桩。桥墩为独柱式桥墩接钻孔灌注桩，共用墩为双柱式桥墩接钻孔灌注桩。H匝道桥为一联2×25预应力混凝土连续箱梁桥，桥全长53．5米。桥台下部为肋板式桥台接钻孔灌注桩，桥墩、共用墩均为双柱式桥墩接钻孔灌注桩。
第三部分是通道桥，共四座，桥长为147．2米，分别位于G、F、C、D匝道，是为辅路穿越五环匝道所设置的，均与辅路斜交，但斜交角度不等，其上部均为1孔20米预应力混凝土简支T梁，下部为重力式桥台接钻孔灌注桩基础。
4．临时收费站
五环路施工图是按不收费的高速公路设计的，但在施工后期又决定要收费，因此在没有收费设计的基础上，增加临时收费设施。收费系统为计程式收费，采用进口发卡出口收费的方式。
在京沈立交范围内，根据主线及匝道的线位位置及纵坡，共增设5处收费站，其中一处建在H匝道出口与京沈路相接处，将京沈路做局部加宽处理，作为收费广场。其它四处因条件和位置所限，需设在五环主路上，在充分利用紧急停车带的情况下，也在局部加宽，均采用两个收费岛和两条发卡车道或两个收费岛和两条收费车道，并在主线两侧做钢筋混凝土扶臂式路肩挡墙，使之满足甲方业主提出的设计要求，并不进行二次征地。
5．辅路的布设
京沈路原有比较完善的辅路系统，方便地方交通和附近居民的出行，在修建了京沈立交后，辅路在立交处被阻断，为恢复立交范围内的地方交通，设4条辅路，其中辅路两条是为恢复京沈路现状辅路而设置的，另外两条辅路则为解决道口村居民的出行而设置的。
五、施工图的组织设计
京沈立交是定向全互通式立交，在立交范围内包括五环主线1300米，匝道全长4401米，辅路全长3633米，改建京沈路1350米，共有土方工程605128立方米，铺设路面134810平方米，修建桥梁面积为28176．2平方米，对京沈路的断道改建，要求2002年6月25日前完成，因此合理组织安排施工工序，按部就班、有条不紊地进行各部分的施工，也是对我们设计、施工部门的一次考验。
在施工中应先修好辅路系统，并在京沈路两端的天桥处与现有的出人口相接，使在京沈路上行驶的车辆在此处导人辅路，沿辅路绕行，再于京沈立交另一侧的出人口重新进人未改动的京沈路段行驶。将两条京沈辅路的路基宽度设置为10.5米，并建议除表面层外，其下各结构层均按全宽10．5米铺筑至边坡，以加大来往车辆行驶范围，待京沈路改造完毕，恢复交通后，再将辅路的表面层按9米路面铺设。在辅路导交通期间，辅路外侧暂不做大边沟，而挖一条临时土沟以供辅路排水。
六、京沈主路通车后的体会
1．在大型全互通式立交桥的设计中，立交型式的选择很重要，必须结合相交道路的类别、周围地区的性质、计算车速、交通量、车辆组成、环境生态、经济、安全、地形及土地的有效利用等各方面的情况，才能设计出交通组织合理、平面布局紧凑、空间利用充分、经济实用的合理方案。
2．在立交设计前，前期调查不可缺少，特别要详细调查、了解当地的地形、地貌、地物，对地下管线、地下排水设施等未知地物也要进行认真的探测，不能因其小而忽略其对立交设计的影响，有时候，会因为这些貌似细小的环节，影响立交整体线形的确定。
3．立交设计过程中，注意道路、桥梁、排水、管线综合、拆迁占地等各环节的协调，从设计伊始，就要把问题考虑全面，以免留有后患。
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