某城市道路與高速公路立交方案設(shè)計

姜曉彬

1 工程概況及現(xiàn)狀條件

工程位于杭州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),下沙城的東北部,待建立交為規(guī)劃農(nóng)墾路上跨或下穿現(xiàn)狀滬杭甬高速二通道的構(gòu)筑物。農(nóng)墾路規(guī)劃寬度為40 m,道路等級為城市主干道;現(xiàn)狀滬杭甬高速二通道路基寬為29 m,雙向四車道,高路堤結(jié)構(gòu),立交范圍路面標(biāo)高約11 m,道路兩側(cè)地坪標(biāo)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(shè)有一座五跨簡支梁橋,橋梁總長約為84 m,其中北側(cè)邊跨跨徑為16 m。目前該跨橋梁下設(shè)有一條寬約6 m的通道,供高速兩側(cè)的車輛通行。另外,在高速西側(cè),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(jié)合本工程,首先應(yīng)該在農(nóng)墾路上跨高速公路和農(nóng)墾路下穿高速公路這兩個方案之間進行比選。

根據(jù)上文對現(xiàn)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(biāo)高約為11 m,而其兩側(cè)地坪標(biāo)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(shè)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(cè)的6 m通道處繞行,這樣就使得道路失去了整體的連續(xù)性,對兩側(cè)地塊的開發(fā)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(shè)置下穿構(gòu)筑物,其在經(jīng)濟性和施工周期上是比較有優(yōu)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(yōu)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(cè)敷設(shè)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(shù)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(cè)100 m左右有一跨河橋梁,因此設(shè)置空間相對比較局促。設(shè)置便道的等級只能為二級公路。另外考慮施工機械設(shè)施的進場問題,需要在便道上設(shè)置下穿便道橋。

便道和便道橋設(shè)計參數(shù):臨時營運便道按設(shè)計速度60 km/h的二級公路標(biāo)準進行設(shè)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(cè)營運便道長均為700 m。在運營便道相應(yīng)位置處設(shè)置一跨10 m的通道橋。

橋梁總體設(shè)計參數(shù):橋梁上部采用2×25 m的預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu);橋梁下部采用樁接蓋梁式橋臺,樁柱式橋墩;橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。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(shè)的不斷發(fā)展,后續(xù)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(huán)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(huán)境也會造成破壞與干擾,例如方案一需要搭設(shè)便道,影響高速公路的通車,而且敷設(shè)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(yù)制框架管棚支護頂進的施工方法。

預(yù)制框架結(jié)構(gòu)管棚支護頂進的施工方法大致如下:

采用棚管沿框架結(jié)構(gòu)三邊布置排列形成門形,其外廓尺寸與框架結(jié)構(gòu)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(huán)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(jié)構(gòu)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(shù)應(yīng)用目前在浙江基本還處于空白狀態(tài),究其原因是其對施工技術(shù)和施工設(shè)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(nèi)其他地方開始興起這種優(yōu)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(yù)制框架管棚支護頂進施工工藝。

目前浙江有關(guān)交通部門對這種施工技術(shù)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(shè)技術(shù)進步的步伐,可以為未來的同類工程提供經(jīng)驗借鑒。

框架橋總體設(shè)計參數(shù):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(nèi)還有一種施工組織技術(shù)正在興起,就是先預(yù)制框架結(jié)構(gòu),封閉半側(cè)交通,開挖基礎(chǔ),設(shè)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(shù)施工周期短,而且由于地質(zhì)條件較好,框架橋基礎(chǔ)不需要特殊處理,造價比較省,需要的施工機械設(shè)施也較簡單。這種施工技術(shù)在國內(nèi)也被多次應(yīng)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(jù)交通網(wǎng)絡(luò)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(xié)商和論證的基礎(chǔ)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(shè)計參數(shù)同方案二。

4 結(jié)語

由于農(nóng)墾路工程建設(shè)的緊迫性,如立交施工對現(xiàn)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(xié)商,各種程序也是相當(dāng)?shù)姆彪s,工程的前期工作可能會持續(xù)很長一段時間,因此建議采用對現(xiàn)狀交通影響最小的下穿方案二,即管棚支護預(yù)制框架頂進方案。

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