東南快速通道與鐵路交叉設計探析

林秋明

(福州市規劃設計研究院 福建福州 350003)

1 研究背景

福州東南快速通道作為一級公路[1]兼城市快速路，在啟動項目建議書、工程可行性研究報告等前期研究編制工作之后，路線大通道、大走廊帶基本穩定成形。隨著初步設計、施工圖設計的深入，如何細化分析處理路線沿線交叉節點問題是接下來設計工作的重要內容，即以最小的代價選取安全可靠、經濟合理、技術可行的最優工程方案。本文以該項目與鐵路分離式交叉為實例，展開探討交叉節點方案設計，做到設計精細化，工程合理。

2 工程概況

福州東南快速通道路線起點與道慶洲大橋終點順接，沿線穿越在建福平鐵路、上洞江，穿越董奉山隧道，上跨現狀福北路、在建福平鐵路后設洋布互通，終于規劃文松快速路，路線總長度約15km。道路等級為一級公路兼城市快速路，主路設計速度80km/h，雙向八車道，輔路設計速度40km/h，設機非分離的雙向四車道，標準路段紅線總寬度70m，道路標準橫斷面圖如圖1所示。

圖1 道路標準橫斷面圖

3 交叉節點控制要素

該項目在綜合比選擬定走廊帶后[2]，考慮上跨或者下穿在建福平鐵路時，需同時兼顧主路雙向八車道機動車道、輔路雙向四車道機動車道和非機動車道以及人行道的要素[3]穿越問題。該項目交叉節點控制要素分析如下：

(1)下穿時應符合一級公路和快速路凈高[4]要求，兩者取高值凈高5m，非機動車道和人行道凈空也應滿足相關規范要求。

(2)上跨時應符合相應等級鐵路界限高度凈高要求[5]，根據《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建筑限界》，鐵路限界高度(電力牽引)凈高需滿足7960mm。

(3)道路橋梁樁基與鐵路橋梁樁基最小凈距應滿足大于6倍施工樁徑的要求。

(4)道路下穿鐵路橋梁安全影響[6]范圍的防撞護欄，采用SX級橋梁防撞護欄，道路護欄外側與鐵路橋墩最小凈距不應小于2.5m，若不滿足，需增加防傾覆措施并進行穩定性驗算。

(5)鐵路橋梁影響范圍內不能穿越易燃、易爆、有毒有害、高電壓、強腐蝕等非常規物品的管線。

(6)考慮施工期間鐵路橋梁影響范圍內，做好鐵路橋墩位移和沉降等監測。

(7)下穿鐵路時，考慮做好鐵路防拋網等專項設計工作，在下穿路段出入口前設置限高架等交通安全措施。

4 交叉方案設計比選

該項目交叉節點，由于受地形條件、黨校用地和不可移動文物等控制因素制約，路線與鐵路交叉形成一定的夾角，現狀中在建鐵路橋孔均為32m跨徑預制梁，考慮到該項目公路兼城市快速路有主路、輔路、非機動車道和行人等要素一并穿越，擬定如下4種方案進行比選論證。

4.1 方案一：主路上跨、輔路下穿福平鐵路(圖2)

該方案總造價約27 970萬元，其中建安費20 640萬元，工程建設其他費用7330萬元。

優點如下：

(1)線位受鐵路橋墩影響較小，線形指標較高。

(2)道路利用塘嶼村和赤嶼村之間空地展線，拆遷量較少。

(3)在道路800m范圍占地寬度56m，節約用地，占地較省。

缺點如下：

(1)東南快速通道上跨鐵路對鐵路后期運營干擾影響較大。

(2)該段鐵路處設計標高21m，為滿足鐵路凈空要求，東南快速通道主路設計標高不小于33m，而現狀地面標高約4m，高架橋高度較高，對城市景觀不利，同時到主輔路出入口位置較遠。

(3)與福平鐵路交叉角較小，跨鐵路橋梁跨徑50m，造價較高。

(4)上跨鐵路施工安全風險大，且施工協調難度較下穿大。

圖2 方案一比選示意圖

4.2 方案二：主路和輔路均下穿福平鐵路(圖3)

主路和輔路分4孔下穿福平鐵路(道路紅線最寬處約100m)，該方案總造價約34 228萬元，其中建安費16 238萬元，工程建設其他費用17 990萬元。

優點如下：

(1)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運營干擾影響較小。

(2)下穿鐵路路段經過線位優化調整，與福平鐵路交叉角度加大至55°，道路視距條件較好。

(3)充分利用鐵路橋墩間位置下穿鐵路，節省造價。

(4)下穿鐵路有利于與鐵路相關部門溝通協調，利于加快該項目實施進度。

缺點如下：

(1)受福平鐵路橋梁跨徑(每孔跨徑均為32m)限制，東南快速通道下穿需要分主路左、右幅，左輔道和右輔道分別下穿4個鐵路孔徑，線形指標稍差。

(2)在道路分幅路段占地寬度100m，占地較大，拆遷量增大。

圖3 方案二比選示意圖

4.3 方案三：主路和輔路均下穿福平鐵路(分2孔下穿，主輔路機動車道門架式整體下穿)

如圖4所示，主路和輔路分4孔下穿福平鐵路(道路紅線最寬處約84m)，該方案總造價約33 407萬元，其中建安費16 238萬元，工程建設其他費用17 169萬元。

優點如下：

(1)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運營干擾影響較小。

(2)下穿鐵路路段經過線位優化調整，與福平鐵路交叉角度加大至55°，道路視距條件較好。

(3)充分利用鐵路橋墩間位置下穿鐵路，節省造價。

(4)下穿鐵路有利于與鐵路相關部門溝通協調，利于加快該項目實施進度。

(5)輔路機動車道隨主路整體下穿，占地略省，拆遷量略小。

缺點如下：

(1)主路和輔路采用門架式一同下穿福平鐵路，視距條件稍差。

(2)在道路分幅路段占地寬度84m，占地稍大。

圖4 方案三比選示意圖

4.4 方案四：主路和輔路均下穿福平鐵路(圖5)

主路和輔路分左右兩幅下穿福平鐵路，該方案總造價約32 762萬元，其中建安費16 238萬元，工程建設其他費用162 524萬元。

優點如下：

(1)線位受鐵路橋墩影響較小，線形指標較高。

(2)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運營干擾影響較小。

缺點如下：

(1)需要取消福平鐵路2處橋墩，并變更鐵路橋跨為2孔64m，需征求鐵路相關部門意見，變更審批難度大，周期長，影響該項目設計進度。

(2)目前鐵路橋墩已完成施工，造成鐵路設計變更，施工浪費，增加工程造價，近期協調難度極大。

(3)在道路分幅路段占地寬度78m，占地較大，拆遷量增大。

圖5 方案四比選示意圖

4.5 比選優化結論

綜合上述方案，考慮周邊控制因素并溝通協調鐵路部門意見，從線形指標、征地拆遷、工程造價和鐵路橋墩等影響方面利弊綜合，本次交叉方案擬選定方案三，即主輔路機動車道門架式分兩孔下穿，并優化設計布置，滿足下穿凈高要求。經現場踏勘，優化后的布置示意圖如圖6所示，節點下穿效果圖如圖7所示。

圖6 推薦優化方案示意圖

圖7 方案節點下穿效果圖

5 結語

該項目為一級公路兼城市快速路，標準段紅線寬度70m，橫斷面要素較多，不能僅僅考慮一般情況下公路的機動車道下穿分幅，還要考慮非機動車、行人要素和管線綜合等要素，如何在有限的用地范圍，保證橫斷面各要素合理穿越在建鐵路，對現狀用地受地形等條件制約提出了更高的要求，本文通過比選論證提出解決方案，即將70m標準橫斷面寬度通過門架式上下兩層布設方案，穿過鐵路兩孔32m橋跨，既從空間上解決問題，又能使得項目安全合理，工程可行，節約投資。