蘭州市東崗立交拆除重建工程設(shè)計方案的研究

張?zhí)祢v

（甘肅省蘭州市 730000）

蘭州市東崗立交拆除重建工程設(shè)計方案的研究

張?zhí)祢v

（甘肅省蘭州市 730000）

蘭州市東崗立交橋始建于1988年，該橋位于東崗東路東段，和新建的南山路東崗立交橋相連，是蘭州市東出口樞紐的重要組成部分，并且東崗立交橋主橋跨越包蘭鐵路和隴海鐵路?，F(xiàn)狀東崗立交橋梁狀況不良，破損嚴(yán)重，使用功能不佳，擬拆除重建。

本文主要研究內(nèi)容包括：既有東港立交橋拆除改建的分析論證、新建主線橋梁設(shè)計、跨鐵路橋孔結(jié)構(gòu)設(shè)計。

東崗立交；拆除重建；研究

1 建設(shè)方案

東崗立交作為蘭州市的東大門，西接城關(guān)中心城區(qū)，向東延伸至和平，北接雁灘，南連南山路，是樞紐型全互通立交，立交形式是“雙苜蓿葉+雙半定向”立交。東崗立交橋（老橋）位于東崗東路與東崗立交銜接的咽喉區(qū)域。

圖1 東崗立交總體布置示意圖

橋梁設(shè)計荷載為汽車-20級，掛-100。上部結(jié)構(gòu)主橋為30mT梁，共14跨；橋墩為啞鈴型橋墩+嵌巖樁基礎(chǔ)，橋臺為擴(kuò)大基礎(chǔ)。引橋為16mT梁，共6跨，橋墩為啞鈴型橋墩+嵌巖樁基礎(chǔ)，橋臺為擴(kuò)大基礎(chǔ)?，F(xiàn)狀橋頭設(shè)置2.5m限高架，控制大車通過。

圖2 東崗立交老橋現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和資料收集，目前老橋病害較為嚴(yán)重。主要表現(xiàn)在：橋面開裂嚴(yán)重，梁底大范圍泛堿，證明橋面板開裂現(xiàn)象普遍；橫隔梁接頭破損，錯位。主梁在非重車通過的情況下，變位明顯。橋梁已經(jīng)經(jīng)過數(shù)次加固處理，但由于鐵路部分無法施工，橋梁情況改善有限。雖然采用了限載措施，但作車輛繞行將帶來更大的能源消耗和時間延誤。而且橋梁病害有繼續(xù)發(fā)展，對交通生命線隴海鐵路和包蘭鐵路運(yùn)行也帶來隱患。

圖3 東崗公鐵立交梁底主要破損情況

橋梁建設(shè)雖然按照Ⅷ度進(jìn)行了抗震設(shè)防。但受到計算理論和設(shè)計手段制約，與現(xiàn)行規(guī)范和最新研究相比，設(shè)防的水平偏低。近年來，我國西部已經(jīng)進(jìn)入地震活躍期，包括汶川、舟曲等地均有大震出現(xiàn)。因此，對于交通樞紐上的橋梁，也應(yīng)根據(jù)地震的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)予以加固。否則一旦發(fā)生破壞性的地震后果不堪設(shè)想。

綜上所述，由于跨越鐵路段無法進(jìn)行加固處理，因此橋梁總的方案應(yīng)該是拆除重建。

2 難點(diǎn)分析、認(rèn)識及對策措施

2.1 重點(diǎn)、難點(diǎn)1：橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)2013年蘭州市市政工程管理處流量觀測，本工程小客車流量占比52.6%，貨車占比47.4%。且受入城時間影響，可能會發(fā)生貨車車隊集中過橋的情況。

對策：采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是保證橋梁設(shè)計使用壽命的有效措施。

針對我國的交通現(xiàn)狀，新版的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出，高等級道路可以根據(jù)通行車輛的情況確定特殊的設(shè)計荷載。針對本工程而言，以其對應(yīng)的道路等級，設(shè)計荷載采用城-A級（相當(dāng)于老規(guī)范汽車-超20級）。針對貨車過橋數(shù)量較多的情況，國內(nèi)已有的跨海大橋——東海大橋采用了集裝箱車列密布作為驗算荷載。運(yùn)行十年以來，雖然重載交通繁重，橋梁使用情況良好。本橋夜間可能會出現(xiàn)貨車車隊集中過橋情況，建議以重車密布（車輛總重700kN，間距10m）作為驗算荷載，保證橋梁的使用安全。同時，還應(yīng)在合理位置設(shè)置車輛稱重系統(tǒng)，對于超標(biāo)車輛進(jìn)行嚴(yán)格處罰。雙管齊下，保證建成后的新橋的使用安全。

2.2 重點(diǎn)、難點(diǎn)2：施工期間的交通組織

東崗立交是蘭州市城市主要東出口之一，出入蘭州市東部區(qū)域的交通量大，且大車比例高，受既有東崗立交橋“危橋限行”影響，目前大中型車輛基本都是繞行，從連霍高速（G30）雁兒灣路出入口及南山路進(jìn)出蘭州東部區(qū)域；小型車輛除上述兩個出入口外，東崗立交也是其主要出入口之一。

對策：合理的交通組織是既有橋梁拆除重建方案實施的關(guān)鍵。

鑒于東崗立交大型車輛限行現(xiàn)狀，已形成進(jìn)出東部出入口的大型車輛從周邊路網(wǎng)繞行的現(xiàn)狀，在東崗立交施工期間，需要就目前通過東崗立交的小型車輛在施工期間的交通進(jìn)行研究并提出交通疏解方案，以最大程度減少對該部分交通的影響。因此提出交通疏解方案如下：

2.2.1 完善路網(wǎng)解決方案

T605#路是二環(huán)線東部封閉環(huán)線的一部分。南山路東崗立交已建成通車，T605#東崗立交至雁北立交段建成部分路段。目前需要抓緊建設(shè)T605#雁北路東端至南山路東崗立交范圍，該范圍（約1.9km），建成通車后，可形成二環(huán)路東部完整的封閉環(huán)路，同時為雁灘地區(qū)進(jìn)出東出口提供便捷通道。這樣可緩解雁灘地區(qū)交通需要匯集到東崗東路和雁兒灣路高速出入口的交通壓力。

但此方案的成立取決于T605#路需先于東崗立交的實施，具有不確定性，因此，提出基于現(xiàn)狀路網(wǎng)解決方案。

2.2.2 基于現(xiàn)狀路網(wǎng)解決方案

在施工期間通過利用必要時拓寬既有東崗東路與雁兒灣路之間的南北向道路如甸子街等交通通道，以利于其通過南北通道進(jìn)入雁兒灣路高速出入口進(jìn)出。焦家灣區(qū)域交通則需通過三角花園通道疏解到南山路后進(jìn)出。

考慮到僅靠既有路網(wǎng)無法完全滿足交通疏解，結(jié)合立交改建的工程方案解決一部分交通。

2.2.3 東崗立交半幅分期實施方案

若東崗立交橋改建期間確需保留“雙向2車道”通行（小汽車專用），而施工工期及與鐵路的協(xié)調(diào)也能保證充足的時間，則可考慮分幅實施方案。

具體為：首先在老橋中分帶處設(shè)置護(hù)欄，保證橋面一來一去兩車道通行。拆除南側(cè)橋梁并建設(shè)新橋，建設(shè)完成后，“翻交”至南側(cè)橋梁，進(jìn)行北側(cè)橋梁建設(shè)。最后完成整個橋梁改建。在此期間，行人可利用橋梁北側(cè)的地道通過鐵路。在工程過程中，整個東崗路交通不會中斷，同時降低了工程實施的社會壓力。

2.3 重點(diǎn)、難點(diǎn)3：老橋拆除

對策：由于現(xiàn)有橋梁承載力降低，因此老橋拆除具有一定的安全風(fēng)險。

根據(jù)現(xiàn)狀技術(shù)能力，建議以位于鐵路中間的橋墩為界，向東和向西進(jìn)行拆橋。橋面采用鉆石鋸片切割，加快工程進(jìn)度。利用架橋機(jī)進(jìn)行吊梁。架橋機(jī)停靠在蓋梁的位置，避免增加橋梁荷載。立柱及下部結(jié)構(gòu)的拆除采用鉆石鋼線，速度快，環(huán)境影響小。

2.4 重點(diǎn)、難點(diǎn)4：鐵路架梁

對策：受到接線道路高度及鐵路凈空、運(yùn)營路線圖制約，為達(dá)到快速化施工的要求，推薦在跨越鐵路的橋孔采用鋼梁結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)自重輕、結(jié)構(gòu)高度低。老橋拆除后可以搭設(shè)鐵路保護(hù)棚架，在工地現(xiàn)場的安裝優(yōu)先考慮采用頂推方法施工。

3 工程總體方案

3.1 橋梁基本跨徑的選擇

根據(jù)以往城市高架橋梁已建工程的設(shè)計經(jīng)驗，預(yù)制小箱梁跨徑從30～35m都是合理可行的，其中30m跨徑較為經(jīng)濟(jì)，其梁高、吊裝重量等也非常適合現(xiàn)有設(shè)備條件和工藝。主線高架橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑推薦采用30m。

3.2 鐵路跨線橋孔結(jié)構(gòu)比選

3.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)體系的選擇

東崗立交橋上跨包蘭鐵路和隴海鐵路，新建橋梁的標(biāo)高需要與已建成的立交現(xiàn)狀道路接順，現(xiàn)狀鐵路標(biāo)高為1522.10；而東崗立交起點(diǎn)標(biāo)高為1533.324，高差11.224，在鐵路凈空控制為8.5m的情況下，橋梁結(jié)構(gòu)高度只能做到2.20m。

如果不利用原有鐵路線之間的橋墩，則橋梁必須采用下承式結(jié)構(gòu)，例如拱橋、斜拉橋，將橋梁跨徑做到70m以上。但是由于從實施的角度來看，東側(cè)東崗立交橋已經(jīng)建設(shè)完成，匝道并板段距離現(xiàn)有橋位距離太近，無法在現(xiàn)有中央分隔帶處再進(jìn)行拓寬，形成橋塔或拱肋安裝空間。因此，適應(yīng)現(xiàn)狀條件的結(jié)構(gòu)方案只能采用梁橋，按照現(xiàn)有的高度控制橋梁跨徑最多能夠做到40m。

3.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)選型

由于新建橋梁同時受到接線道路高度及鐵路凈空、運(yùn)營圖制約，為達(dá)到快速化施工的要求，必須采用能夠快速施工架設(shè)的主梁結(jié)構(gòu)，因此可以采用鋼箱梁或者鋼-混凝土疊合梁方案，以下對二種方案進(jìn)行比選。

為了最大限度降低對既有鐵路的影響，擬沿用兩條鐵路之間的老橋橋墩，為此，新建結(jié)構(gòu)的自重要低于老橋的T梁重量，可以采用自重較小的疊合梁或者鋼橋。

根據(jù)蘭州城市檔案館及老橋設(shè)計單位調(diào)閱相關(guān)資料，均未發(fā)現(xiàn)竣工圖紙。目前僅能根據(jù)老橋的情況對擬利用的基礎(chǔ)進(jìn)行估算，估算結(jié)果詳見表 1（單位：kN）。

表1 基礎(chǔ)設(shè)計豎向荷載比較表

由以上估算結(jié)果可以看出，由于新建橋梁寬度大于老橋?qū)挾?，因此，即使采用疊合梁方案，其橋梁結(jié)構(gòu)的自重依然大于老橋20%左右，考慮到尚有荷載偏載因素影響，現(xiàn)有基礎(chǔ)無法滿足設(shè)計要求；而采用簡支鋼箱梁方案，其豎向荷載基本與老橋相當(dāng)，雖然沒有計入偏載彎矩對樁基的增大，但是考慮既有老橋基礎(chǔ)已經(jīng)運(yùn)營多年，可以按規(guī)范要求提高，因此基本上認(rèn)為簡支鋼梁方案基本能夠滿足基礎(chǔ)的要求；如采用連續(xù)鋼梁方案，可以進(jìn)一步將橋梁支反力降低至簡支梁橋的70%左右，為了確保老橋基礎(chǔ)安全使用，最終推薦采用連續(xù)鋼梁方案。

無論采用疊合梁還是小箱梁，都需要對老蓋梁加以改造，考慮施工速度和結(jié)構(gòu)重量，擬采用鋼蓋梁。

圖4 鋼梁方案斷面

4 結(jié)束語

總而言之，目前蘭州市東崗立交橋（老橋）病害較為嚴(yán)重，雖然經(jīng)過數(shù)次加固處理，但由于鐵路部分無法施工，橋梁情況改善有限，同時由于修建年代較久，道路條件較差，目前跨線橋已是一座“危橋”。本文針對以上問題探討了東崗立交橋拆除重建方案，對設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]蘭州市東崗立交橋拆除重建工程項目可行性研究報告（上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院2015）.

[2]《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ11-2011）.

[3]《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTJD64-2015）.

U412.35+2

A

1004-7344（2016）32-0169-02

2016-10-31

張?zhí)祢v（1983-），男，工程師，本科。