104國(guó)道湖州五一大橋改建方案淺析

梁 戰(zhàn)，丁武全，李 靚，吳金蓮，邊 迪

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310000)

104國(guó)道湖州段為南北走向，其中五一大橋段是湖州向南的重要通道，素有湖州南大門之稱，承擔(dān)國(guó)家干線公路和城市道路的雙重功能，交通繁忙，特別是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)道過境交通與城市交通混行局面進(jìn)一步加劇，五一大橋段成了104國(guó)道浙北地區(qū)最為擁擠的路段之一，日均交通量已超過 40 000 pcu/d。該路段雖然經(jīng)過幾次車道擴(kuò)建，但平面交叉多、非機(jī)動(dòng)車和行人混行等情況使路段通行能力難以提升。五一大橋?yàn)樯峡玳L(zhǎng)(興)湖(州)申(上海)線Ⅲ級(jí)航道，沿線運(yùn)輸船舶近萬(wàn)艘，年貨運(yùn)量已超過9 000多萬(wàn)t，貨物日均流量超過25萬(wàn)t，被譽(yù)為“黃金水道”。五一大橋原按五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，隨著長(zhǎng)湖申線(長(zhǎng)興—湖州—上海)提升為三級(jí)航道改造，該橋已不能滿足擴(kuò)建后的航道要求，成為水路運(yùn)輸?shù)囊淮笃款i，制約了水運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，104國(guó)道湖州五一大橋改建勢(shì)在必行，且對(duì)提升湖州陸上和水上交通通行能力、助力城市開發(fā)建設(shè)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。項(xiàng)目地理位置如圖1所示。

圖1 104國(guó)道湖州五一大橋改建工程地理位置

1 建設(shè)條件及流量分析

1.1 地形地物

老104國(guó)道沿線街道化嚴(yán)重，兩側(cè)單位眾多。

1) 車站路與環(huán)城南路之間:104國(guó)道(杭長(zhǎng)中路)東側(cè)臨街房屋建筑密集，為控制性地物，104國(guó)道西側(cè)為沿河綠化。

2) 環(huán)城南路與定安街之間:104國(guó)道(杭長(zhǎng)南路)東側(cè)為解放軍九八醫(yī)院、碧浪湖住宅小區(qū)，臨街建筑為控制性地物；104國(guó)道(杭長(zhǎng)南路)西側(cè)為湖州絲綢城。

3) 定安街與環(huán)莊路之間:104國(guó)道東側(cè)目前剛完成拆遷，該地塊已出讓，擬建住宅小區(qū)；西側(cè)為已出讓土地，目前空置，肛腸醫(yī)院規(guī)劃用地。兩側(cè)為控制性地塊。

4) 長(zhǎng)湖申航線與二環(huán)南路之間:104國(guó)道東側(cè)有公路管理處機(jī)械廠，西側(cè)有城區(qū)教師培訓(xùn)中心宿舍樓，東西兩側(cè)均有大量居民住宅，較為密集。經(jīng)前期調(diào)查，可結(jié)合城郊結(jié)合部改造拆遷。

5) 二環(huán)南路以南：104國(guó)道東側(cè)為道場(chǎng)鄉(xiāng)人民政府、城南村村委會(huì)、江南橡塑制品有限公司、湖州市社會(huì)福利院等；104國(guó)道西側(cè)為湖州公路運(yùn)輸管理處、湖州交通專修學(xué)院、湖州紅衛(wèi)汽車工貿(mào)有限公司、加油站等。

沿線兩側(cè)建筑物對(duì)五一大橋改建的路線走廊帶構(gòu)成了制約，如圖2所示。

圖2 地形地物及控制因素

1.2 交通流向

基于城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和交通出行需求分析，交通量預(yù)測(cè)如圖3所示。五一大橋改建工程需解決以下幾點(diǎn)功能：

1) 104國(guó)道兩側(cè)地塊小區(qū)的交通出行。

2) 104國(guó)道與二環(huán)南路的交通轉(zhuǎn)換。

3) 沿線非機(jī)動(dòng)車、行人的過河進(jìn)出城和出行。

圖3 104國(guó)道交通量示意

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)JTG B01—2003《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，按雙向6車道一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[1]，兼顧城市道路功能，設(shè)計(jì)速度為60 km/h。五一大橋主跨128 m，一跨過河跨越三級(jí)航道，橋?qū)?3 m，其中輔道橋?qū)?2 m，主、輔道橋凈距寬2×2 m，主車道橋?qū)?×18.5 m[2]。

1) 道路等級(jí)

104國(guó)道：一級(jí)公路(兼顧城市道路功能)。

2) 荷載等級(jí)。

主橋?yàn)楣?I級(jí)，輔道橋?yàn)槌?B級(jí)；其余橋梁為公路-I級(jí)。

3) 凈空標(biāo)準(zhǔn)

104國(guó)道：≥5.0 m；匝道：≥5.0 m。

4) 橫斷面

104國(guó)道：32 m；匝道：8.5 m；輔道：14.5 m。

5) 匝道

主要技術(shù)指標(biāo)見表1、表2。

表1 主線技術(shù)指標(biāo)

3 方案設(shè)計(jì)

104國(guó)道湖州五一大橋改建工程起點(diǎn)位于104國(guó)道(杭長(zhǎng)路)車站路交叉口，起點(diǎn)樁號(hào)K0+000，路線沿老路向南延伸，經(jīng)環(huán)城南路(港南路)后，起坡上跨絲綢路(定安街)、南華路(環(huán)莊路)、長(zhǎng)湖申航道、二環(huán)南路后落地接老路，終于道場(chǎng)鄉(xiāng)附近，路線全長(zhǎng)2.15 km。

表2 互通式立交匝道技術(shù)指標(biāo)

3.1 方案1

長(zhǎng)湖申航道北側(cè)主線橋梁兩側(cè)設(shè)輔道溝通環(huán)城南路(港南路)，以滿足沿線社區(qū)出行需求。南華路(環(huán)莊路)緊鄰航道，凈空為5 m；絲綢路(定安街)位于主橋第3孔，凈空為3.5 m，可滿足小汽車、非機(jī)動(dòng)車和行人通行。

二環(huán)南路位于長(zhǎng)湖申航道南側(cè)約220 m，若采用常規(guī)平行匝道，長(zhǎng)度短、縱坡大，無(wú)法落地。利用濱河地塊設(shè)置一對(duì)環(huán)形匝道展線落地，如圖4(a)所示，同時(shí)在二環(huán)南路以南主線兩側(cè)設(shè)置平行匝道，構(gòu)成菱形互通，以滿足104國(guó)道與二環(huán)南路的交通轉(zhuǎn)換和沿線社區(qū)出行需求。

總體上，方案1通過巧妙構(gòu)思，104國(guó)道跨越長(zhǎng)湖申航道時(shí)將主線左右幅拉開，采用分離式路基，將非機(jī)動(dòng)車道、人行橋布置在主線2幅橋中間，可減少用地拆遷、降低工程造價(jià)。非機(jī)動(dòng)車道充分利用主橋橋下空間進(jìn)行展線降坡，克服高差，北岸非機(jī)動(dòng)車道接入南華路，南岸非機(jī)動(dòng)車道接入二環(huán)南路。

這一構(gòu)思將機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車、行人從空間上分離，避免交織，提高了出行安全。非機(jī)動(dòng)車道采用系鋼拱[4]，相對(duì)于主橋鋼混凝土連續(xù)梁橋梁高低，引橋可縮短，降低了造價(jià)；同時(shí)整體造型對(duì)稱美觀，成為湖州南大門的標(biāo)志性建筑。左右幅機(jī)動(dòng)車橋采用鋼混凝土組合連續(xù)梁[5]，中間的非機(jī)動(dòng)車橋、人行橋采用提籃式系桿拱，橋梁結(jié)構(gòu)型式顯得對(duì)稱、美觀，項(xiàng)目總體效果如圖4(b)所示。

(a) 平面

(b) 效果圖

匝道設(shè)計(jì)速度采用40 km/h，最小圓曲線半徑50 m，最小凸形豎曲線半徑2 611.465 m，最小凹形豎曲線半徑3 000 m，最大縱坡3.8%，匝道全長(zhǎng)約 1 817.512 m。A、B匝道橫斷面采用單車道匝道，路基寬度8.5 m。C、D匝道兩側(cè)沿線單位較多，具有集散功能[6]，結(jié)合城市道路功能采用雙車道(2×3.5 m)+非機(jī)動(dòng)車道(5 m)[7]，路基寬度14.5 m。A匝道減速車道與漸變段長(zhǎng)度為301.363 m+70 m，B匝道加速車道與漸變段長(zhǎng)度為301.439 m+70 m，C匝道加速車道與漸變段長(zhǎng)度為160 m+60 m，D匝道減速車道與漸變段長(zhǎng)度[8]為110 m+70 m。項(xiàng)目建成后如圖5所示。

3.2 方案2

該方案主線為整體式斷面，非機(jī)動(dòng)車橋、人行橋與機(jī)動(dòng)車橋各自分離，設(shè)置于主橋西側(cè)，利用航道沿河綠地進(jìn)行展線降坡[9]，占地、拆遷稍大，非機(jī)動(dòng)車橋布置與沿河景觀帶規(guī)劃不吻合，如圖6所示。

(a) 二環(huán)南路立交匝道 (b) 非機(jī)動(dòng)車道展線降坡 (c) 非機(jī)動(dòng)車專用橋

(a) 平面

(b) 效果圖

3.3 方案3

該方案主線為分離式斷面，非機(jī)動(dòng)車橋與行人橋設(shè)置于主橋2幅中間，利用橋下空間展線降坡。航道南側(cè)采用苜蓿葉形匝道展線，在二環(huán)南路上增設(shè)2處T型平交口[10]，如圖7所示，降低了二環(huán)南路的通行能力。本項(xiàng)目與二環(huán)南路的交通轉(zhuǎn)換中，由北往東、由西往北的左轉(zhuǎn)需經(jīng)過3處平交口，繞行距離較大，交通組織不盡理想，且東西兩側(cè)平交口位于2.8%、3%的縱坡上，不利于交叉口行車安全。

圖7 方案3

3.4 方案4

本方案為常規(guī)的布置方法，非機(jī)動(dòng)車與行人隨著主線橋走，布置于主橋行車道外側(cè)，如圖8所示，這樣展線存在以下幾個(gè)問題：

圖8 方案4非機(jī)動(dòng)車過河的交通組織

1) 北岸非機(jī)動(dòng)車道3.3%縱坡，約210 m坡長(zhǎng)，到港南路平交口，與地面輔道左轉(zhuǎn)、直行等進(jìn)入交叉口的機(jī)動(dòng)車交叉，而非機(jī)動(dòng)車經(jīng)過長(zhǎng)距離大縱坡后往往剎不住車，還要跟主線右轉(zhuǎn)、輔道直行的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生交織，存在很大的安全隱患。

高架橋上非機(jī)動(dòng)車與A匝道出口、B匝道入口各產(chǎn)生一處沖突點(diǎn)，非機(jī)動(dòng)車需橫向穿過出口匝道的機(jī)動(dòng)車，存在很大的安全隱患。

主線跨過二環(huán)南路后落地，非機(jī)動(dòng)車經(jīng)過3.4%縱坡，約260 m的坡長(zhǎng)，根據(jù)CJJ 193—2012《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[11]，非機(jī)動(dòng)車道縱坡為3.5%時(shí)，最大限制坡長(zhǎng)為150 m，見表3，非機(jī)動(dòng)車落地后需走到外側(cè)，而地面輔道的機(jī)動(dòng)車需匯合到內(nèi)側(cè)主線，因此非機(jī)動(dòng)車道與輔道的機(jī)動(dòng)車又存在一個(gè)平面沖突點(diǎn)，這對(duì)非機(jī)動(dòng)車存在很大的安全隱患。

表3 非機(jī)動(dòng)車道最大坡長(zhǎng)[12]

綜上分析，方案4的交通組織方式，單向增加了3處機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的平面沖突點(diǎn)，雙向共有6個(gè)沖突點(diǎn)，存在很大的安全隱患，不利于非機(jī)動(dòng)車的行車安全，是事故高發(fā)點(diǎn)。

2) 北岸南華路、環(huán)莊路附近小區(qū)的非機(jī)動(dòng)車往南過河，需通過港南路交叉口上橋，繞行距離約800 m[13]。南岸小區(qū)以及交通學(xué)校、公路管理處、道場(chǎng)鄉(xiāng)政府等沿線居民出行，需至主線南岸坡腳點(diǎn)上橋，來(lái)回繞行距離約1.1 km，不便于沿線社區(qū)的出行。

3.5 方案比選

基于上述分析，方案4交通組織方式存在非機(jī)動(dòng)車行駛有較大安全隱患、行人繞行距離大等問題，對(duì)該方案僅作定性分析，不再進(jìn)行同深度工程數(shù)量比較。對(duì)方案1～3進(jìn)行同深度比較，主要工程數(shù)量見表4。

方案1主線采用分離式，充分利用主線橋下空間布設(shè)非機(jī)動(dòng)車道[14]，機(jī)非分離，避免交織，提高出行安全，整體布局對(duì)稱，造型美觀。方案2主線采用整體式，非機(jī)動(dòng)車橋設(shè)置于主橋西側(cè)，利用沿河綠地進(jìn)行展線降坡，占地、拆遷稍大，非機(jī)動(dòng)車橋布置與沿河景觀帶規(guī)劃不吻合。方案3采用苜蓿葉形，二環(huán)南路上增加2處T型平交口，降低了通行能力，個(gè)別轉(zhuǎn)向交通繞行距離較大。綜合考慮交通組織[15]、景觀等各方面因素，并結(jié)合業(yè)主意見，推薦方案1。

表4 主要工程數(shù)量及造價(jià)比較

4 橋梁橋型方案

4.1 主橋

主橋橋梁配跨為左線5×22 m+5×22 m+4×18.5 m+(60+128+60)m+(3×17.7+18)m+3×19 m+(27+45+27)m+4×25 m+3×25 m；右線5×21.7 m+(5×21.6)m+(18.2+18.3+18.3+18.37)m+(60+128+60)m+(17.73+17.7+17.7)m+(18+19+19+15+15)m+(27+45+27)m+4×22.25 m+(24.7+24.6+24.5) m。主橋(60+128+60)m上部結(jié)構(gòu)采用鋼-混凝土組合連續(xù)梁橋，下部結(jié)構(gòu)采用板式實(shí)體墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；引橋上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主跨橋型布置如圖9所示。

4.2 非機(jī)動(dòng)車橋

非機(jī)動(dòng)車橋梁配跨為：5×21.85 m+3×18.45 m+(21.7+21.7+17.55+16.55)m+130 m+(20+19+20)m+3×17.7 m+(18+19+19)m。主跨上部結(jié)構(gòu)采用提籃式系桿拱橋，下部結(jié)構(gòu)采用板式實(shí)體墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；引橋上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主跨橋型布置如圖10所示。

單位：cm

(a) 非機(jī)動(dòng)車橋、人行橋縱向橋型 (b) 非機(jī)動(dòng)車橋、人行橋橫斷面

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)本工程方案的比選，主要認(rèn)識(shí)如下：

1) 本項(xiàng)目位于城郊結(jié)合部，具有橫向道路交叉多、距離航道距離近、用地條件受限較大、沿線單位出行多樣化的特點(diǎn)?？傮w設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙，將非機(jī)動(dòng)橋梁“藏于”2幅主橋中間，充分利用主橋橋下空間展線降坡，減少用地拆遷，降低工程造價(jià)。機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車采用分離式斷面，從空間上分離，避免了兩者交織，提高了出行安全和效率。

2) 跨河、跨航道橋梁，因受通航凈空的限制，路線高程較高，無(wú)法與就近的道路進(jìn)行銜接，可根據(jù)地形情況靈活采用環(huán)形展線的方式，增加降坡長(zhǎng)度，減緩縱坡，實(shí)現(xiàn)就近接線并提高行車安全。

3) 上跨航道橋梁應(yīng)盡量選擇施工中對(duì)航道通行影響小的橋型，同時(shí)需考慮好建設(shè)期的保通需求，可根據(jù)實(shí)際條件采用完全封閉施工(通過路網(wǎng)分流)或半幅通車半幅施工的方式，盡量減少施工期對(duì)道路運(yùn)營(yíng)的影響。

4) 位于城鄉(xiāng)交接的工程，景觀和美學(xué)也是一個(gè)重要的考慮因素，設(shè)計(jì)中要給予重視。