某城市道路與高速公路立交方案設計

姜曉彬

1 工程概況及現狀條件

工程位于杭州市經濟技術開發區,下沙城的東北部,待建立交為規劃農墾路上跨或下穿現狀滬杭甬高速二通道的構筑物。農墾路規劃寬度為40 m,道路等級為城市主干道;現狀滬杭甬高速二通道路基寬為29 m,雙向四車道,高路堤結構,立交范圍路面標高約11 m,道路兩側地坪標高約5.7 m～6.5 m。

在立交范圍以南約130 m處,滬杭甬高速二通道跨越八五零護塘河,設有一座五跨簡支梁橋,橋梁總長約為84 m,其中北側邊跨跨徑為16 m。目前該跨橋梁下設有一條寬約6 m的通道,供高速兩側的車輛通行。另外,在高速西側,距其邊線約54 m處,建有一條平行于高速的高壓鐵纜,塔間電纜距地面高度約20 m。

2 上跨與下穿的比選

對于立交,無非就兩種大的形式,一種是上跨,一種是下穿。結合本工程,首先應該在農墾路上跨高速公路和農墾路下穿高速公路這兩個方案之間進行比選。

根據上文對現狀條件的分析可知,滬杭甬高速二通道為高填方路基,其路面標高約為11 m,而其兩側地坪標高約為6 m,路基填方高度在5 m左右。如果采用上跨方案,則需建設一座總長約為500 m的高架橋梁,造價高,施工周期也非常長。而且,如采用上跨方案,非機動車道和人行道考慮要往南側的6 m通道處繞行,這樣就使得道路失去了整體的連續性,對兩側地塊的開發利用也是不利的。如果采用下穿方案,則正好可利用高速公路的填方高度來設置下穿構筑物,其在經濟性和施工周期上是比較有優勢的。另外還從其他方面對上跨和下穿方案進行了比較,見表1。

表1 上跨與下穿方案比選

通過對兩種方案優缺點的比較可見,采用下穿方案是比較合理的,因此將下穿方案作為推薦方案。

3 具體下穿方案比選

3.1 方案一

在滬杭二通道左右兩側敷設便道,開挖施工兩跨簡支梁,這種施工方法最為簡單方便,技術成熟安全,只是施工周期比較長,對交通的影響比較大。而且考慮下穿滬杭二通道南側100 m左右有一跨河橋梁,因此設置空間相對比較局促。設置便道的等級只能為二級公路。另外考慮施工機械設施的進場問題,需要在便道上設置下穿便道橋。

便道和便道橋設計參數:臨時營運便道按設計速度60 km/h的二級公路標準進行設計,路基寬度9.75 m,單向雙車道,最小平曲線半徑200 m,左、右側營運便道長均為700 m。在運營便道相應位置處設置一跨10 m的通道橋。

橋梁總體設計參數:橋梁上部采用2×25 m的預應力空心板梁結構;橋梁下部采用樁接蓋梁式橋臺,樁柱式橋墩;橋梁基礎采用鉆孔灌注樁基礎。方案一成型效果圖如圖1所示。

3.2 方案二

隨著城市和道路建設的不斷發展,后續工程往往需要下穿一些建筑物或道路,努力減少施工過程中對既有建筑物的破壞,減少對周圍環境的沖擊,已逐漸成為工程界的共識,明挖的施工方法有其局限性,對環境也會造成破壞與干擾,例如方案一需要搭設便道,影響高速公路的通車,而且敷設便道需要占用很大的場地,便道以后需要拆除會造成資源上的浪費。那么,為了盡量減少上述的各種不良影響,取而代之將是對各方面影響都較小的預制框架管棚支護頂進的施工方法。

預制框架結構管棚支護頂進的施工方法大致如下:

采用棚管沿框架結構三邊布置排列形成門形,其外廓尺寸與框架結構外廓尺寸相等。各棚管相繼錯開推進50 cm,隨后推進框架體,棚管支架與盾殼隨框架體同步運動,每次循環50 cm,直至管頭超前“門”形中的斷面中心土體若干米后,挖掘滯后中心土50 cm,并保持原路基坡度,再將框架結構與盾體同時推進50 cm。其中心土按坡比挖掘與掌子面土壓保持平衡,并作為各棚管的前支點。具體形式如圖2所示。

這種比較新的技術應用目前在浙江基本還處于空白狀態,究其原因是其對施工技術和施工設施要求比較高,可以借鑒的同類工程以前也比較少,但是近兩年國內其他地方開始興起這種優越的施工工藝,例如渝懷鐵路下穿渝長高速公路、騾河市常付線下穿京珠高速公路及廣深線市郊線下穿廣深高速公路均采用預制框架管棚支護頂進施工工藝。

目前浙江有關交通部門對這種施工技術正在進行安全可行性論證,如果論證通過,建議可以進行嘗試,這種嘗試將會大力推動浙江土木建設技術進步的步伐,可以為未來的同類工程提供經驗借鑒。

框架橋總體設計參數:可分四孔頂進框架,邊孔框架凈跨5.6 m,壁厚0.6 m;中孔框架凈跨12.2 m,壁厚0.8 m。方案二成型效果圖如圖3所示。

3.3 方案三

目前國內還有一種施工組織技術正在興起,就是先預制框架結構,封閉半側交通,開挖基礎,設置箱涵下滑軌道,箱涵沿軌道滑到指定位置,施工橋面系。這種施工技術施工周期短,而且由于地質條件較好,框架橋基礎不需要特殊處理,造價比較省,需要的施工機械設施也較簡單。這種施工技術在國內也被多次應用到,如石太鐵路下穿太舊高速公路和達拉特電廠工程4期鐵路下穿包東高速公路。

但是采用該方案的前提是存在可以提供分流的交通第二通道,目前根據交通網絡分布,理論上可以在繞城入口處把往滬杭甬高速二通道的流量分流到滬杭甬高速一通道,但這需要在與交通部門充分協商和論證的基礎上才能最終確定上述交通組織方案的可行性。

框架橋總體設計參數同方案二。

4 結語

由于農墾路工程建設的緊迫性,如立交施工對現狀高速交通造成過大的影響,則勢必需要與交通部門進行充分的協商,各種程序也是相當的繁雜,工程的前期工作可能會持續很長一段時間,因此建議采用對現狀交通影響最小的下穿方案二,即管棚支護預制框架頂進方案。

在一項工程建設項目中,往往會有很多種建設方案可供選擇,如何權衡各方面的控制因素,找出最為合理的方案,是工程建設者們共同的努力方向。