泉州金嶼大橋公軌共線過江斷面組合模式選擇

林嗣雄

(福州市規(guī)劃設(shè)計研究院 福建福州 350108)

1 項目概況

泉州金嶼大橋工程位于泉州市市區(qū)，跨越洛陽江，連接泉州市城東組團與臺商投資區(qū)，橋位距泉州灣約8km，距上游的洛陽古橋約3km，距下游的后渚大橋約4km。大橋西順接城東街(40號路延伸段)，橫跨洛陽江后，終于臺商投資區(qū)白沙片區(qū)惠城大道，具體的項目區(qū)位如圖1所示。

圖1 項目區(qū)位圖

擬建的金嶼大橋項目起于城東街與安吉路交叉口K0+420，線位沿城東街向東延伸，主線以高架橋上跨城東片區(qū)豐海路，在豐海路設(shè)置烏嶼互通，沿規(guī)劃紅線往東展線，跨越洛陽江，至洛陽江東岸后，上跨泉州臺商投資區(qū)沿海大通道，與沿海大通道設(shè)置洛秀互通，最后主線順接臺商投資區(qū)惠城干道，終點樁號為K3+780。設(shè)計包括:金嶼大橋主橋、接線引橋、兩岸接線互通(烏嶼互通、洛秀互通)以及兩岸互通范圍之間輕軌橋梁，全長3.36 km[1]。

根據(jù)泉州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃4號線起于南安官橋，止于臺商投資區(qū)洛陽站。線路大致走向為洛陽站—洛沙大道—百崎—東海綜合大道—東海大街—湖光路—規(guī)劃路—雙龍路—福廈鐵路晉江站—南安官橋。線路全長43.43km，設(shè)車站27座，其中地下站15座，高架站12座。該線路串聯(lián)洛秀組團、東海組團以及陳埭、晉江城區(qū)、磁灶、內(nèi)坑、官橋等組團[2]。

從上述4號軌道線路網(wǎng)規(guī)劃可以看出，4號軌道線與泉州金嶼大橋主線橋走向一致，為了節(jié)約橋位資源、減少投資和工期，橋梁設(shè)計時考慮公軌共建。

2 公軌過江斷面組合模式分析

公軌過江包括公軌共建和公軌分建兩種模式[3]。公軌共建橋梁是指公路橋梁與軌道橋梁同橋位同受力主體，利用一個主體結(jié)構(gòu)為兩種交通線同時提供交通通道。公軌共建橋梁是一座整體橋梁，公路載體與軌道載體只能同步設(shè)計、同步施工。公軌分建橋梁是指道路走廊與軌道走廊相鄰，但橋位獨立，主梁各自分離、獨立受力、獨立建設(shè)而成的橋梁結(jié)構(gòu)，兩者可同步建設(shè)，也可分先后期建設(shè)，公軌分建實質(zhì)上是公路與軌道各自獨立建設(shè)橋梁、獨立管理、獨立運營[4]。

根據(jù)泉州快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃4號線從橋位處通過，鑒于兩岸軌道走廊用地為貼合在道路(惠城大道、城東街)上，基本上是利用道路中間大綠化帶設(shè)置橋墩高架鋪設(shè)軌道，所以跨江橋梁需考慮與軌道同橋位合建。

按照輕軌與道路組合在縱面上的相對位置關(guān)系不同，可分為：平層方案、雙層方案和分離方案三大類。

平層方案又根據(jù)輕軌與道路在平面上排列不同分為：中平層、單側(cè)平層和雙側(cè)平層。

雙層方案同樣根據(jù)輕軌與道路相對上下關(guān)系不同分為：上雙層、下雙層。

分離方案由于道路過江采用橋梁形式已經(jīng)明確，主要考慮輕軌采用地下隧道型式過江。

不同的組合方式會產(chǎn)生不同的交通組織方式和線路的縱、平面布置，設(shè)計對這幾種合建組合模式從路線布設(shè)和交通組織、橋梁結(jié)構(gòu)適宜性、施工難易性、經(jīng)濟性等方面進行比選，以選擇合理的共線方案。

3 平層方案

3.1 模式1(平層，軌道居中)

模式1，軌道在主橋上與道路同一層面，布設(shè)在道路左右幅中間，對應的橋梁標準橫斷面如圖2所示。

圖2 模式1橋梁標準斷面圖

(1)交通組織

縱斷通過兩岸互通區(qū)后逐漸與道路分離成上下層(軌道高架，道路地面層)。由于兩岸橋頭互通銜接的匝道出入口均須服從“右進右出”布設(shè)原則布設(shè)，與軌道不會產(chǎn)生直接交叉干擾，總體路線布設(shè)順暢、有序，縱坡平順，景觀視野開闊，對應的線路平縱布置如圖3所示。

圖3 模式1平縱示意圖

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

橋梁橫向分為3幅，市政橋梁與輕軌橋分幅布置，結(jié)構(gòu)布置也相對簡潔。市政與輕軌分幅，主梁荷載單一，受力明確。

(3)施工

分幅施工，相關(guān)干擾小，施工較為簡單。若考慮輕軌主梁后期施工，可利用已建市政橋面布置施工臨時設(shè)備，對主橋交通有一定影響，施工有一定難度。

(4)經(jīng)濟性

可分兩期施工，一期施工市政梁(其中水中部分與輕軌共用橋墩在一期完成)建設(shè)費用較低；二期減少水中基礎(chǔ)施工，可適當減小二期的施工規(guī)模。

3.2 模式2(平層，軌道居兩側(cè))

模式2，軌道在主橋上與道路同一層面，布設(shè)在道路兩側(cè)，對應的橋梁標準橫斷面如圖4所示。

圖4 模式2橋梁斷面圖

(1)交通組織

軌道在主橋上與道路同一層面，雙線分別布設(shè)在道路兩側(cè)，縱斷在兩岸互通區(qū)前逐漸與道路分離成上下層(軌道高架，道路地面層)。由于互通區(qū)的匝道出入口受到外側(cè)軌道的阻隔，軌道需適當外繞并且提高縱斷，以便跨越互通區(qū)匝道，互通匝道與軌道交叉干擾較嚴重。總體軌道路線布設(shè)扭曲、凌亂，縱坡起伏，景觀視野壓抑，對應的線路平縱布置如圖5所示。

圖5 模式2平縱示意圖

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

軌道居兩側(cè)，橋面寬度較輕軌居中間的橋面寬，基礎(chǔ)規(guī)模增加。中間市政道路斷面較寬。可采用分幅和整幅；若采用分幅，主橋橫向需布置4幅橋，結(jié)構(gòu)稍顯凌亂，景觀較差；若采用單幅，橫向?qū)挾冗_40.5m，該橋主橋跨徑僅118m，主梁結(jié)構(gòu)受力復雜，設(shè)計難度較大。

同時輕軌橋布置在兩側(cè)，與人行道相鄰，輕軌運營時掀起的風會危及橋上行人安全。

(3)施工

市政梁若采用分幅結(jié)構(gòu)，相關(guān)干擾小，施工較為簡單；若采用整幅結(jié)構(gòu)，施工難度較大；輕軌梁布置在兩側(cè)，若輕軌梁考慮后期施工，施工對主橋交通干擾較少，施工難度較低。

(4)經(jīng)濟性

可分兩期施工，一期施工市政梁(其中水中部分與輕軌共用橋墩在一期完成)建設(shè)費用較低，但由于基礎(chǔ)橫向?qū)挾仍龃螅鄬壍谰又虚g的基礎(chǔ)規(guī)模增大，造價有所增加；二期減少水中基礎(chǔ)施工，但需兩側(cè)施工，需要的臨時設(shè)備較多，施工費用較高。

3.3 模式3(平層，軌道居單側(cè))

模式3，軌道在主橋上與道路同一層面，布設(shè)在道路一側(cè)，對應的橋梁標準橫斷面如圖6所示。

圖6 模式3橋梁斷面圖

(1)交通組織

軌道在主橋上與道路同一層面，雙線布設(shè)在道路某一單側(cè)，軌道和道路交通各走一邊，軌道縱斷在兩岸互通區(qū)前逐漸與道路分離成上下層(軌道高架，道路地面層)。互通區(qū)單側(cè)匝道出入口受到外側(cè)軌道的阻隔，軌道和單幅道路需完成一次平面交叉切換。軌道線需提高縱斷，以便完成交叉切換。互通匝道與軌道線之間存在部分交叉干擾，總體路線布設(shè)存在S扭、交叉，縱坡起伏，景觀視野狹窄，對應的線路平縱布置如圖7所示。

圖7 模式3平縱示意圖

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

市政橋與輕軌橋分開設(shè)計，荷載單一，主梁設(shè)計相對簡單。兩幅橋需單獨布置基礎(chǔ)，增加水中基礎(chǔ)的數(shù)量。

(3)施工

市政橋和輕軌橋完全分離，相關(guān)無干擾，施工難度小。若考慮二期施工輕軌橋，增加了深水基礎(chǔ)的施工，工期較長。且由于軌道線平面與互通匝道存在交叉，施工時對匝道交通有一定影響。

(4)經(jīng)濟性

市政橋與輕軌橋完全分離，可分為兩期施工。一期市政橋施工，建設(shè)費用低；二期需施工水中墩，建設(shè)費用較高，工期長。

4 雙層方案

4.1 模式4(雙層，軌道居上)

模式4，軌道在主橋上與道路上下層，軌道布設(shè)在道路上層，對應的橋梁標準橫斷面如圖8所示。

圖8 模式4橋梁斷面圖

(1)交通組織

軌道在主橋上與道路不同層面，布設(shè)在道路的上面，與引橋接線的上下層位一致，縱斷可與道路保持上下關(guān)系一致。互通區(qū)匝道均在下層布設(shè)，與軌道不會產(chǎn)生交叉干擾。總體路線布設(shè)順暢、有序，縱坡平順，對應的線路平縱布置如圖9所示。

圖9 模式4平縱示意圖

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

輕軌布置在市政橋中間，其橋墩與公路橋共用一個基礎(chǔ)，橋面寬度比平層方案小。市政橋和輕軌橋分開，受力上相對明確，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單。但主橋軌道壓在市政橋之上，立面結(jié)構(gòu)高度較大，行車時感覺較壓抑，景觀效果也較差。

(3)施工

分幅施工，相關(guān)干擾小，施工較為簡單。若考慮后期輕軌主梁施工，可利用已建市政橋面布置施工臨時設(shè)備，對主橋交通有一定影響，施工有難度。

(4)經(jīng)濟性

可分為兩期施工，一期建設(shè)費用低。輕軌線路標高較平層布置的高，輕軌接線長，輕軌橋梁工程數(shù)量較多，二期輕軌建設(shè)費用較高。

4.2 模式5(雙層，軌道居下)

模式5，軌道在主橋上與道路上下層，采用公鐵合建方案，輕軌布置在主梁下層，對應的橋梁標準橫斷面如圖10所示。

圖10 模式5橋梁斷面圖

(1)交通組織

軌道在主橋上與道路不同一層面，布設(shè)在道路的下面，與引橋接線段的上下層位關(guān)系不一致，縱斷上下需要做一次變換處理。主線道路通過互通區(qū)須作適當外繞，為上下層位關(guān)系變換創(chuàng)造平面空間，避免與軌道產(chǎn)生交叉干擾。總體道路路線布設(shè)存在一定扭曲、立面較為凌亂、壓抑，對應的線路平縱布置如圖11所示。

圖11 模式5平縱示意圖

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

輕軌在市政橋下面，主線橋梁需布置為雙層橋，受力復雜，設(shè)計難度大，主梁結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)規(guī)模均較大。

(3)施工

雙層橋施工難度大，工期長。

(4)經(jīng)濟性

市政與輕軌橋主體需一期同步施工完成；且主橋道路標高較高，造成道路引橋增長，橋梁工程數(shù)量增加多，一期建設(shè)費用高。后期僅需施工橋面以上的軌道二期工程，費用少。

5 分離方案

模式6(分離式，一橋一隧)

模式6，軌道在主橋段與道路上下層，橋隧分離，市政走橋梁，輕軌走江底隧道，對應的橋梁標準橫斷面如圖12所示。

圖12 模式6橋梁斷面圖

(1)交通組織

軌道與道路橋分離，在道路橋外側(cè)距一定安全空間外以過江隧道型式通過，軌道和道路交通分離，軌道在地下穿越道路橋頭互通區(qū)后逐漸爬出地面，再繼續(xù)爬高至接線道路的高架層，軌道由地下爬至高架層需要很長的展線空間。同樣軌道也類似模式3，平面上也需要完成一次由側(cè)邊至路中的彎曲過渡。互通匝道與軌道不存在交叉干擾。總體路線布設(shè)存在一定彎曲，縱坡起伏很大，景觀性好，對應的線路平縱布置如圖13所示。

(2)橋梁結(jié)構(gòu)和受力

公路橋與輕軌完全分離，公路橋單建，荷載單一，主梁設(shè)計相對簡單。

(3) 施工

公路橋和輕軌全分離，可分期施工。公路橋施工難度小；但輕軌線路從隧道通過，隧道施工難度較大。

圖13 模式6平縱示意圖

(4)經(jīng)濟性

市政橋與輕軌線路完全分離，可分為兩期施工。一期市政橋施工，建設(shè)費用低；二期隧道施工線路長，造價高。

6 結(jié)論

通過上述分析比對，從路線平縱布設(shè)角度看，不難得出道路與軌道合建組合模式中：平層居中(模式1)最優(yōu)；雙層軌道居上(模式4)次之，而其他模式交通組織困難，線路布設(shè)存在一定扭曲，可以排除。

從橋梁結(jié)構(gòu)和施工難度看：平層方案(模式1)橋梁受力明確，結(jié)構(gòu)簡潔。市政橋與輕軌橋可分兩期施工，一期施工相對簡單，并預留了遠期輕軌建設(shè)的條件。

從經(jīng)濟上看，平層方案(模式1)一期工程建設(shè)費用較低，并預留二期工程建設(shè)條件，適當節(jié)省了二期輕軌工程的建設(shè)費用。

綜合比較，擬采用公輕軌平層布置、輕軌居中的方案。

參考文獻

[1] 中鐵大橋勘測設(shè)計研究院集團有限公司，福州市規(guī)劃設(shè)計研究院.泉州市洛陽江通道工程金嶼大橋方案設(shè)計[Z].2009.

[2] 泉州市城鄉(xiāng)規(guī)劃局.泉州市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃[Z].2009.

[3] 劉幫俊,喬云強.預留軌道交通通道的橋梁設(shè)計研究[J].都市快軌交通,2015,6(28):65-70.

[4] 陳行.重慶軌道交通五號線粉房灣大橋共軌共建的規(guī)劃解析[J].交通科技,2013(4):96-98.