互通式立交的改造研究-以集灌路提升改造工程為例①

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(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院第一分院，天津 300051)

0 引 言

隨著城市交通的迅猛發(fā)展，有些城市互通式立交都出現(xiàn)了無法滿足城市的發(fā)展和交通需求增長的需求，影響了城市路網(wǎng)的服務(wù)水平，交通環(huán)境日益惡化，如何理順區(qū)域?qū)ν饨煌ǖ募⒑蛥^(qū)域內(nèi)交通的疏導(dǎo)問題成為設(shè)計(jì)中關(guān)注的交點(diǎn)，該文以集灌路提升改造工程為實(shí)例，通過對(duì)既有立交現(xiàn)狀交通分析，提出了合理的立交改造方案并解決了一系列設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

集灌路提升改造工程?hào)|段工程西起園博苑正門西側(cè)250m，東至廈門大橋集美互通立交，終點(diǎn)接現(xiàn)狀銀江路，全長約2.47km。工程設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涉及現(xiàn)狀路面提升改造、集美互通立交提升改造兩部分，其中集美互通立交提升改造部分為該工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，該項(xiàng)目總體效果如圖1所示。

圖1 集美互通立交提升改造后效果圖

1 立交改造方案的確定

1.1 現(xiàn)狀立交功能分析

目前，既有廈門大橋集美互通立交的交通組織如圖2所示：

圖2 既有集美互通立交衛(wèi)星圖

1)銀江路-集灌路方向，現(xiàn)狀有立交匝道連接，匝道標(biāo)準(zhǔn)為單向單車道，匝道中間分出駛往廈門大橋方向的環(huán)圈匝道，匝道標(biāo)準(zhǔn)較低，主線輔道車流交織嚴(yán)重，不滿足快速通行的要求。集灌路～銀江路方向，現(xiàn)狀通過立交輔道環(huán)島系統(tǒng)通行，經(jīng)過地面輔道跨越排洪渠橋梁(雙向二車道)，駛往銀江路方向，由于地面環(huán)島系統(tǒng)采用信號(hào)燈控制通行，因此該方向通行能力較低。對(duì)該方向的提升改造非常迫切。

2)泉廈高速-廈門大橋方向，泉廈高速為雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)，廈門大橋?yàn)殡p向四車道標(biāo)準(zhǔn)，目前泉廈高速至廈門大橋雙向均有匝道快速連通。該方向不在該工程改造范圍內(nèi)，且改造工程對(duì)該方向行車通行沒有影響。

3)集灌路-廈門大橋方向，除現(xiàn)狀匝道橋梁外，立交東南方向(輕軌集美學(xué)村站)有匝道橋梁連接廈門大橋，該工程施工期間，可通過該匝道進(jìn)行交通導(dǎo)行。

4)泉廈高速-集灌路方向同樣有快速匝道連接，該改造工程對(duì)該匝道沒有影響。

1.2 立交改造方案

對(duì)于既有立交改造工程，普遍存在以下問題，即對(duì)既有立交如何利用，能否滿足遠(yuǎn)期交通量的需求。根據(jù)既有立交的交通分析，通過綜合比較，確定立交改造方案如下：

1)拆除銀江路至集灌路單車道匝道橋及輔道橋，利用原匝道橋線位，分幅設(shè)置雙向四車道主線橋梁，與集美立交原環(huán)圈匝道和廈門大橋右轉(zhuǎn)銀江路方向右轉(zhuǎn)匝道重新接線。

2)C、D、G匝道重新接線。

3)新建輔道橋梁H線。

4)銀江路西側(cè)輔道采取地道方式下穿主線，新建F線地道。

輔道環(huán)島系統(tǒng)保持現(xiàn)狀不變，環(huán)島采用信號(hào)燈控制各個(gè)方向流向，完善交通組織，改造示意圖如圖3所示。

圖3 集美互通立交提升改造示意圖

2 橋梁工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)[1]

2.1 設(shè)計(jì)原則

遵照“安全可靠、耐久適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理”的總體設(shè)計(jì)原則，兼顧美觀和環(huán)保要求，根據(jù)橋位實(shí)際情況，盡量滿足因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)的要求。

1)尊重自然、注重橋梁景觀與環(huán)境的協(xié)調(diào)，優(yōu)先選用與既有立交橋梁相一致的結(jié)構(gòu)，確保新舊橋梁景觀造型協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，體現(xiàn)城市發(fā)展的可持續(xù)性。既有跨河橋梁的拼寬改造，在滿足河道排瀝或行洪要求的基礎(chǔ)上，新建部分應(yīng)優(yōu)先選擇與既有橋梁一樣的布置方式及結(jié)構(gòu)型式，保護(hù)既有景觀特色，力求較好的景觀效果。

3)橋梁結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、降低工程造價(jià)，橋跨布置應(yīng)盡量避開既有橋梁的下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)，減少施工難度，節(jié)約工程造價(jià)。

2.2 橋梁方案設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)研資料，早期集美立交橋梁由交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院于1987年6月開始設(shè)計(jì)，1991年4月竣工，1995年12月，由中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)集美立交改建工程。既有廈門大橋集美互通立交橋梁上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆板梁，下部結(jié)構(gòu)為擴(kuò)大基礎(chǔ)及鉆孔灌注樁，其標(biāo)準(zhǔn)斷面布置形式如圖4：

圖4 標(biāo)準(zhǔn)斷面布置圖

依據(jù)設(shè)計(jì)原則，考慮到橋梁結(jié)構(gòu)需在北引大池內(nèi)施工的客觀條件，該工程上下部結(jié)構(gòu)除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性外，還應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理、方便施工，避免對(duì)池內(nèi)水源造成污染。同時(shí)，所選的結(jié)構(gòu)形式必須與上部結(jié)構(gòu)的選型保持外觀上的協(xié)調(diào)一致，做到結(jié)構(gòu)形式美觀輕巧，與周邊環(huán)境和諧勻稱，保證良好的通視條件，使橋下行人舒適。

根據(jù)現(xiàn)場查勘及調(diào)研情況，該工程為保證與既有橋梁景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，擬采用如圖5示橋梁斷面形式：

圖5 橋梁斷面圖

即上部結(jié)構(gòu)采用外形美觀，結(jié)構(gòu)整體受力性能好、抗彎抗扭剛度大，跨越能力強(qiáng)，適用范圍廣的整體砼箱梁，根據(jù)跨徑不同梁高分別取1.5m、1.8m和2m不等，箱梁外形輪廓及墩柱與既有橋梁一致，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，地勘資料顯示橋位有填石，需要采用沖擊鉆，根據(jù)基巖的深度，該設(shè)計(jì)按端承摩擦樁考慮，持力層為中風(fēng)化花崗巖。

2.3 新舊橋梁結(jié)構(gòu)的連接

該工程C線8號(hào)墩、D線0號(hào)墩及G線9號(hào)墩位置為新建橋梁和既有橋梁結(jié)構(gòu)的連接墩，新建橋梁需放置在舊橋墩柱上，為確保結(jié)構(gòu)安全可靠，設(shè)計(jì)中做如下考慮：

1)橋梁結(jié)構(gòu)布跨時(shí)確保新建橋梁作用在舊橋墩柱上的支座反力不大于老橋的原支反力，保證不對(duì)舊橋墩柱增加荷載。

2)施工前對(duì)舊橋墩柱進(jìn)行承載能力檢測，確保能滿足新舊橋梁結(jié)構(gòu)的荷載要求，如不能滿足應(yīng)及時(shí)采取必要的加固措施。

3)由于新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)存在梁高差(舊橋梁高較低)，新建橋梁結(jié)構(gòu)采用牛腿方式與舊橋墩柱搭接。

4)舊橋墩柱作為連接墩，需更換新建橋梁側(cè)的支座，新舊橋梁橋面相接位置伸縮縫及橋面鋪裝注意接順。

3 施工難點(diǎn)

橋梁結(jié)構(gòu)的施工方案應(yīng)根據(jù)橋位處的現(xiàn)場客觀情況需要確定，該工程根據(jù)現(xiàn)場情況，在確?，F(xiàn)狀交通不斷交的情況下，可把橋梁結(jié)構(gòu)分成兩部分，即陸地部分和水中部分，如圖6所示：

圖6 施工平面圖

3.1 陸地部分施工

1)首先施工樁基礎(chǔ)及承臺(tái)，根據(jù)地勘資料，該工程場地有拋石，部分樁位需采用沖擊鉆施工。

2)上部結(jié)構(gòu)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，在有通行要求的孔跨，通過支架利用工字鋼形成順橋向臨時(shí)通道，保證車輛、行人通行要求。

3.2 水中部分施工

水中橋梁結(jié)構(gòu)的施工，分圍堰施工和棧橋施工兩種方案。

1)圍堰施工部分

由于新建橋梁部分結(jié)構(gòu)在北引大池內(nèi)，考慮對(duì)廈門源水的保護(hù)及防洪渠的功能要求，推薦在枯水期進(jìn)行圍堰施工。

圍堰施工順序： 在橋位兩側(cè)修筑土堤圍堰，作為舊橋拆除以及新建橋梁施工的通道，圍堰面積約2000平米，同時(shí)考慮北引大池加蓋工程需同時(shí)增設(shè)臨時(shí)圍堰約2600平米。圍堰內(nèi)抽水清淤后，橋梁結(jié)構(gòu)施工工序同陸地施工。

2)棧橋施工部分

跨域防洪渠部分包括既有橋梁的拆除。根據(jù)防洪部門的審批意見，采用棧橋施工，在新建橋梁一側(cè)沿線架設(shè)施工棧橋，并作為施工期間的車輛通道及老橋拆除運(yùn)輸通道。

棧橋施工順序

(1)在橋位一側(cè)打鋼管樁修筑棧橋及施工平臺(tái)，利用平臺(tái)拆除既有橋梁。

(2)在新建橋梁墩位處利用鋼護(hù)筒施工水中樁基礎(chǔ)，套箱施工系梁。

(3)最后在鋼管樁平臺(tái)上搭設(shè)支架，實(shí)現(xiàn)滿堂支架上現(xiàn)澆箱梁。

4 結(jié) 論

從現(xiàn)狀立交的功能缺陷著手，從改造方案的構(gòu)思、橋梁方案設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和施工方案的難點(diǎn)幾個(gè)方面，對(duì)既有立交改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡單的梳理，總結(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1)邊界條件復(fù)雜

城市立交改擴(kuò)建項(xiàng)目除了遵循一般新建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則，還要考慮既有結(jié)構(gòu)的條件控制，設(shè)計(jì)中要和老橋保持足夠的安全距離，施工中要對(duì)現(xiàn)狀橋墩進(jìn)行施工保護(hù)。

2)改建與保留

改擴(kuò)建項(xiàng)目改造與保留應(yīng)并存，充分挖掘既有結(jié)構(gòu)的特征元素并予以保留和繼承，使改建后的結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相得益彰，景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3)“上連下不連”，充分利用既有結(jié)構(gòu)

為節(jié)約工程造價(jià)，利用既有結(jié)構(gòu)提高立交的通行能力和服務(wù)水平是改造項(xiàng)目的重中之重。該工程采用“上連下不連”的處理方式，既滿足了上部結(jié)構(gòu)的連續(xù)，又避免的新舊基礎(chǔ)的互相影響。對(duì)于此類問題可以優(yōu)先選用此種方式處理。

4)“保通設(shè)計(jì)”

改造項(xiàng)目一般是在繁華的城市建成區(qū)，為減少對(duì)現(xiàn)有交通的影響，“保通”就成了施工組織的關(guān)鍵。因此該工程充分要考慮現(xiàn)狀交通狀況，交通組織方案避免了封閉施工，減少對(duì)現(xiàn)狀交通的影響。

立交改造項(xiàng)目比新建項(xiàng)目更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平，通過巧妙的設(shè)計(jì)構(gòu)思最終達(dá)到“化腐朽為神奇”的效果，該文以實(shí)際工程為依托，提綱挈領(lǐng)的介紹了立交改造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為今后同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工提供了經(jīng)驗(yàn)參考。