東南快速通道與鐵路交叉設(shè)計(jì)探析

林秋明

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)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(dòng)項(xiàng)目建議書、工程可行性研究報(bào)告等前期研究編制工作之后，路線大通道、大走廊帶基本穩(wěn)定成形。隨著初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)的深入，如何細(xì)化分析處理路線沿線交叉節(jié)點(diǎn)問題是接下來設(shè)計(jì)工作的重要內(nèi)容，即以最小的代價(jià)選取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的最優(yōu)工程方案。本文以該項(xiàng)目與鐵路分離式交叉為實(shí)例，展開探討交叉節(jié)點(diǎn)方案設(shè)計(jì)，做到設(shè)計(jì)精細(xì)化，工程合理。

2 工程概況

福州東南快速通道路線起點(diǎn)與道慶洲大橋終點(diǎn)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(xiàn)狀福北路、在建福平鐵路后設(shè)洋布互通，終于規(guī)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(shè)計(jì)速度80km/h，雙向八車道，輔路設(shè)計(jì)速度40km/h，設(shè)機(jī)非分離的雙向四車道，標(biāo)準(zhǔn)路段紅線總寬度70m，道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖如圖1所示。

圖1 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

3 交叉節(jié)點(diǎn)控制要素

該項(xiàng)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(shí)，需同時(shí)兼顧主路雙向八車道機(jī)動(dòng)車道、輔路雙向四車道機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道以及人行道的要素[3]穿越問題。該項(xiàng)目交叉節(jié)點(diǎn)控制要素分析如下：

(1)下穿時(shí)應(yīng)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(jī)動(dòng)車道和人行道凈空也應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

(2)上跨時(shí)應(yīng)符合相應(yīng)等級鐵路界限高度凈高要求[5]，根據(jù)《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運(yùn)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(yīng)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(hù)欄，采用SX級橋梁防撞護(hù)欄，道路護(hù)欄外側(cè)與鐵路橋墩最小凈距不應(yīng)小于2.5m，若不滿足，需增加防傾覆措施并進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

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

(6)考慮施工期間鐵路橋梁影響范圍內(nèi)，做好鐵路橋墩位移和沉降等監(jiān)測。

(7)下穿鐵路時(shí)，考慮做好鐵路防拋網(wǎng)等專項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，在下穿路段出入口前設(shè)置限高架等交通安全措施。

4 交叉方案設(shè)計(jì)比選

該項(xiàng)目交叉節(jié)點(diǎn)，由于受地形條件、黨校用地和不可移動(dòng)文物等控制因素制約，路線與鐵路交叉形成一定的夾角，現(xiàn)狀中在建鐵路橋孔均為32m跨徑預(yù)制梁，考慮到該項(xiàng)目公路兼城市快速路有主路、輔路、非機(jī)動(dòng)車道和行人等要素一并穿越，擬定如下4種方案進(jìn)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(jià)約27 970萬元，其中建安費(fèi)20 640萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用7330萬元。

優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)線位受鐵路橋墩影響較小，線形指標(biāo)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(jié)約用地，占地較省。

缺點(diǎn)如下：

(1)東南快速通道上跨鐵路對鐵路后期運(yùn)營干擾影響較大。

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

(3)與福平鐵路交叉角較小，跨鐵路橋梁跨徑50m，造價(jià)較高。

(4)上跨鐵路施工安全風(fēng)險(xiǎn)大，且施工協(xié)調(diào)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(jià)約34 228萬元，其中建安費(fèi)16 238萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用17 990萬元。

優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運(yùn)營干擾影響較小。

(2)下穿鐵路路段經(jīng)過線位優(yōu)化調(diào)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(jié)省造價(jià)。

(4)下穿鐵路有利于與鐵路相關(guān)部門溝通協(xié)調(diào)，利于加快該項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度。

缺點(diǎn)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(gè)鐵路孔徑，線形指標(biāo)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(jī)動(dòng)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(jià)約33 407萬元，其中建安費(fèi)16 238萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用17 169萬元。

優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運(yùn)營干擾影響較小。

(2)下穿鐵路路段經(jīng)過線位優(yōu)化調(diào)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(jié)省造價(jià)。

(4)下穿鐵路有利于與鐵路相關(guān)部門溝通協(xié)調(diào)，利于加快該項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度。

(5)輔路機(jī)動(dòng)車道隨主路整體下穿，占地略省，拆遷量略小。

缺點(diǎn)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(jià)約32 762萬元，其中建安費(fèi)16 238萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用162 524萬元。

優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)線位受鐵路橋墩影響較小，線形指標(biāo)較高。

(2)東南快速通道下穿鐵路對鐵路后期運(yùn)營干擾影響較小。

缺點(diǎn)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(guān)部門意見，變更審批難度大，周期長，影響該項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度。

(2)目前鐵路橋墩已完成施工，造成鐵路設(shè)計(jì)變更，施工浪費(fèi)，增加工程造價(jià)，近期協(xié)調(diào)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(yōu)化結(jié)論

綜合上述方案，考慮周邊控制因素并溝通協(xié)調(diào)鐵路部門意見，從線形指標(biāo)、征地拆遷、工程造價(jià)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(jī)動(dòng)車道門架式分兩孔下穿，并優(yōu)化設(shè)計(jì)布置，滿足下穿凈高要求。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，優(yōu)化后的布置示意圖如圖6所示，節(jié)點(diǎn)下穿效果圖如圖7所示。

圖6 推薦優(yōu)化方案示意圖

圖7 方案節(jié)點(diǎn)下穿效果圖

5 結(jié)語

該項(xiàng)目為一級公路兼城市快速路，標(biāo)準(zhǔn)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(jī)動(dòng)車道下穿分幅，還要考慮非機(jī)動(dòng)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(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度通過門架式上下兩層布設(shè)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(xiàng)目安全合理，工程可行，節(jié)約投資。