青島市新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）工程總體方案設(shè)計(jì)

魏艷波

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

1 研究背景

青島市是國家沿海重要中心城市和濱海度假旅游城市，同時(shí)也是國際性港口城市和國家歷史文化名城。根據(jù)上位規(guī)劃，青島將打造“三城聯(lián)動、組團(tuán)發(fā)展”海灣型中心城區(qū)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

根據(jù)綜合交通規(guī)劃，新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）規(guī)劃為東岸城區(qū)“三縱四橫”快速路網(wǎng)最北側(cè)的“一橫”，西接膠州灣高速，東至青銀高速，全長約9.8 km，與膠州灣高速（灣底段）共同構(gòu)成中心城區(qū)重要的東西向通道，是中心城區(qū)“承接?xùn)|西，輻射南北”的灣底橫向交通中樞，也是加強(qiáng)東岸和北岸城區(qū)交通聯(lián)系的重要通道。

膠東國際機(jī)場位于青島市所轄膠州市，距青島市中心約50 km。機(jī)場定位為區(qū)域性門戶樞紐機(jī)場、面向日韓的門戶機(jī)場、環(huán)渤海地區(qū)重要的航空貨運(yùn)樞紐、貨運(yùn)集散地和快件處理中心，未來發(fā)展成為區(qū)域性國際機(jī)場。機(jī)場計(jì)劃2021 年下半年轉(zhuǎn)場運(yùn)營。根據(jù)預(yù)測，近期2025 年陸側(cè)交通規(guī)模19.3 萬人次/d（雙向），遠(yuǎn)期2045 年陸側(cè)交通規(guī)模28 萬人次/d（雙向），其中與東岸主城區(qū)的交通聯(lián)系約占機(jī)場交通總量的43%。新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）作為東岸城區(qū)與新機(jī)場最短、最快捷的聯(lián)系通道，建成后將成為中心城區(qū)進(jìn)出機(jī)場的重要保障通道，急需盡快完成建設(shè)。圖1 為項(xiàng)目地理位置圖。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

2 建設(shè)必要性及功能定位

2.1 建設(shè)必要性

該項(xiàng)目建設(shè)的必要性主要有以下幾方面：

（1）工程建設(shè)符合城市總體規(guī)劃，是推動“全域統(tǒng)籌、三城聯(lián)動”城市空間發(fā)展戰(zhàn)略的需要。

（2）工程建設(shè)符合城市綜合交通規(guī)劃，是完善中心城區(qū)快速路網(wǎng)、加強(qiáng)城間交通聯(lián)系、優(yōu)化功能布局、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的需要。

（3）工程建設(shè)符合膠東國際機(jī)場交通專項(xiàng)規(guī)劃，是新機(jī)場交通高速、快速雙模式疏解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是聯(lián)系東岸城區(qū)與新機(jī)場最短、最快捷的路徑。

（4）工程建設(shè)能突破鐵路、機(jī)場等東西向交通阻隔現(xiàn)狀，優(yōu)化路網(wǎng)和交通系統(tǒng)，加強(qiáng)中心城區(qū)間東西向交通聯(lián)系。

（5）工程是進(jìn)出市區(qū)主要南北向通道的橫向聯(lián)系和交通轉(zhuǎn)換中樞，工程的建設(shè)是優(yōu)化和均衡交通分布、緩解城市交通擁堵、實(shí)現(xiàn)交通發(fā)展戰(zhàn)略的需要。

2.2 功能定位

綜合考慮相關(guān)上位規(guī)劃，結(jié)合道路和交通系統(tǒng)條件，新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）作為東岸城區(qū)與北岸城區(qū)銜接的交通動脈，對于聯(lián)系兩大中心城區(qū)、疏解機(jī)場交通、優(yōu)化區(qū)域路網(wǎng)布局、服務(wù)周邊對外交通出行等均具有非常重要的意義。根據(jù)地理區(qū)位和路網(wǎng)特點(diǎn)，其功能定位如下：

（1）作為新機(jī)場高速連接線的重要組成部分，承擔(dān)機(jī)場客流快速集疏散功能。

（2）作為城市規(guī)劃“三縱四橫”快速系統(tǒng)的重要“一橫”，承擔(dān)城區(qū)之間中長距離的過境交通出行功能。

（3）作為銜接高速的快速通道，承擔(dān)中心城區(qū)對外交通出行功能。

（4）作為區(qū)域內(nèi)部重要的東西向服務(wù)通道，承擔(dān)周邊片區(qū)中短距離到發(fā)交通出行功能。

考慮該項(xiàng)目近、中期作為青銀高速和膠州灣高速兩條高速公路連接線，建議高架主路采用高速公路全封閉的運(yùn)行管理模式。同時(shí)，由于該通道還是快速路網(wǎng)的一部分，周邊區(qū)域城市到發(fā)集散交通需求較大，因此還要考慮快速路功能需求。由于現(xiàn)狀穿越鐵路通道規(guī)模受限，迫切需要新增穿越鐵路通道，因此設(shè)置高架輔路作為城市快速路使用。該通道采用高架主、輔路+ 地面輔路的建設(shè)模式，同時(shí)兼顧高速公路和快速路的功能。

近、中期，高架主路作為高速公路采用全封閉的管理模式，高架輔路作為城市快速路為周邊區(qū)域交通服務(wù)。遠(yuǎn)期，高架主路改為快速路后，由于沿線進(jìn)出口匝道較多，因此高架輔路作為快速路輔助車道或集散車道使用。

2.3 服務(wù)對象

近、中期：高架主路采用高速公路全封閉管理模式，主要服務(wù)客貨運(yùn)交通；高架輔路作為城市快速路主要服務(wù)客運(yùn)交通。

遠(yuǎn)期：高架主輔路作為城市快速路，其服務(wù)以客運(yùn)交通為主。

地面輔路主要服務(wù)客貨運(yùn)交通。

3 總體布置方案

新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）工程西接膠州灣高速女姑口大橋，東至青銀高速，全長約9.8 km。

3.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與其功能定位、服務(wù)對象和交通需求相適應(yīng)[1]，同時(shí)考慮遠(yuǎn)期交通發(fā)展的不確定性適度冗余設(shè)計(jì)。

（1）道路等級

高架主路：近、中期，作為城市快速路（采用高速公路全封閉運(yùn)行管理模式）；遠(yuǎn)期作為城市快速路。

高架輔路：城市快速路。

地面輔路：城市主干路。

（2）設(shè)計(jì)速度

高架道路：近、中期，高架主路100 km/h，高架輔路80 km/h；遠(yuǎn)期，城市快速路80 km/h。

快速路出入口匝道：40 km/h。

互通立交匝道：35～60 km/h。

地面輔路：60 km/h。

（3）車道和路緣帶寬度

高架主路：小客車3.5m/車道，大小混行3.75m/車道。

匝道：3.5 m/車道。

主路路緣帶：0.75 m（含0.25 m 側(cè)向安全帶）。

輔路路緣帶：0.5 m。

交叉口渠化進(jìn)口道：2.8～3.25 m/ 車道，不設(shè)置路緣帶。

公交停靠車道：3.0 m。

（4）凈空高度

快速路主路、匝道：不小于5 m。

地面輔路：不小于5 m 。

非機(jī)動車道和人行道：不小于2.5 m。

（5）荷載等級

路面結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載：BZZ-100 型標(biāo)準(zhǔn)車。

橋梁：汽車荷載按城-A 級取值。

（6）橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 a。

3.2 交通量預(yù)測及規(guī)模論證

交通流量預(yù)測及評價(jià)是快速路設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對于快速路的車道規(guī)模、匝道布設(shè)、交通組織等具有重要意義。根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃及周邊用地規(guī)劃，采用四階段法，利用青島市既有的需求預(yù)測模型（EMME仿真軟件），細(xì)化該項(xiàng)目區(qū)域路網(wǎng)及節(jié)點(diǎn)方案，結(jié)合工程總體方案，分別針對高架主路、高架輔路、地面輔路進(jìn)行交通量預(yù)測。

根據(jù)流量預(yù)測，遠(yuǎn)期2040 年高架主路高峰小時(shí)雙向交通量6 053～7 516 pcu/h，高架輔路高峰小時(shí)雙向交通量2 509～2 742 pcu/h，地面輔路高峰小時(shí)雙向交通量2 958～3 521 pcu/h。經(jīng)對不同車道規(guī)模下各路段服務(wù)水平進(jìn)行評價(jià)，確定該項(xiàng)目車道規(guī)模如下：高架主路近中期高速公路管理采用雙向4 車道規(guī)模，遠(yuǎn)期快速路采用雙向6 車道規(guī)模；高架輔路采用雙向4 車道規(guī)模；地面輔路采用雙向6 車道規(guī)模，出入口匝道采用單向1～2 車道規(guī)模。

3.3 敷設(shè)形式

快速路常見敷設(shè)形式有地面快速路、高架快速路和地下快速路三種形式[2]，適應(yīng)情況不同。快速路敷設(shè)形式不僅需要與城市規(guī)劃用地相契合，同時(shí)也需要與城市規(guī)劃路網(wǎng)、建設(shè)條件、其他市政基礎(chǔ)設(shè)施相協(xié)調(diào)。

該項(xiàng)目位于既有建成區(qū)，規(guī)劃路網(wǎng)較密，相交道路間距較小，兩側(cè)用地以住宅和工廠為主，同時(shí)需要穿越現(xiàn)狀客運(yùn)鐵路、河流等，需要與橫向快速路、高速公路進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換。對高架、地道和地面快速路三種敷設(shè)形式進(jìn)行充分比選（見表1），綜合考慮道路功能定位、兩側(cè)用地開發(fā)和工程造價(jià)，推薦采用以高架為主的敷設(shè)形式。

表1 全線高架、地道、地面方案對比表

3.4 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

快速路橫斷面布置方案需要滿足通道功能要求，在功能、景觀上取得平衡，同時(shí)需結(jié)合現(xiàn)狀情況，在滿足交通功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橫斷面方案設(shè)計(jì)。另外，還要綜合考慮周圍生態(tài)環(huán)境、道路功能，確定道路車道數(shù)及非機(jī)動車道、綠化帶、人行道寬度。

該工程規(guī)劃紅線寬度60 m，紅線外側(cè)還規(guī)劃有綠化帶，道路建設(shè)條件較好。下文介紹全線標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置。

（1）仙山支路、天康路至黑龍江路段標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

高架主路近、中期采用高速公路管理運(yùn)行模式，遠(yuǎn)期高速公路改為城市快速路，考慮到近遠(yuǎn)期結(jié)合，高架主路采用遠(yuǎn)期雙向6 車道規(guī)模建設(shè)，近、中期采用雙向4 車道+ 應(yīng)急停車帶的高速公路管理模式。高架橋?qū)?6.6 m，地面道路雙向6 車道規(guī)模，總寬43 m。圖2、圖3 分別為仙山支路、天康路至黑龍江路段近期、遠(yuǎn)期標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。

圖2 仙山支路、天康路至黑龍江路段近期標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

圖3 仙山支路、天康路至黑龍江路段遠(yuǎn)期標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

（2）重慶路至天康路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

此段高架主路采用高快結(jié)合斷面，總橋?qū)?5.8 m，近、中期高架主路采用雙向4 車道+ 應(yīng)急停車帶的高速公路管理模式，高架輔路單向2 車道。地面道路雙向6 車道規(guī)模，總寬50 m。遠(yuǎn)期由于快速路沿線立交及接地進(jìn)出口匝道較多，高架輔路作為快速路的輔助車道或集散車道使用。圖4、圖5 分別為重慶路至天康路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。

（3）出入口匝道段

出入口匝道采用兩車道寬度布置，匝道橋?qū)?.5 m，高架主路橋?qū)?6.6 m，地面輔路總寬68.6 m。圖6 為出入口匝道段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖。

圖6 出入口匝道段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：m）

3.5 總體布置

該項(xiàng)目全長約9.8 km，自雙埠收費(fèi)站西側(cè)，以高架形式接擬拓寬的女姑口大橋，向東于地面穿越雙埠立交后，繼續(xù)向東以高架跨越既有鐵路線及沿線道路，然后接入青銀高速。

近期實(shí)施青銀高速1 座互通立交、雙流高架匝道及重慶路西側(cè)臨時(shí)接地匝道，預(yù)留遠(yuǎn)期重慶路互通立交、黑龍江路匝道建設(shè)條件。

全線主路保障雙向6 車道規(guī)模貫通，近、中期采用雙向4 車道+ 應(yīng)急停車帶高速公路管理模式，設(shè)計(jì)速度100 km/h。其中南流路東側(cè)至雙流高架匝道段設(shè)置高架輔路，高架輔路設(shè)計(jì)速度80 km/h，單向2 車道。

地面輔路為城市主干路，設(shè)計(jì)車速為60 km/h，車道規(guī)模為雙向6 車道。圖7 為近期總體布置圖。

圖7 近期總體布置圖

4 互通立交設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原則

快速路的特點(diǎn)為全封閉、控制出入、連續(xù)交通，與沿線各等級道路相交處，均應(yīng)采用立交形式。常見類型：高速公路出入口立交、樞紐互通式立交、一般互通立交、分離式立交[3]。立交設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：

（1）快速路與高速公路、快速路相交，轉(zhuǎn)換要求高，應(yīng)設(shè)置樞紐互通式立交。

（2）快速路與部分主干路相交，應(yīng)設(shè)置一般互通立交，即快速路主路與相交道路采用分離式立交，輔路與相交道路平面交叉，橫向道路前后設(shè)置上下匝道或采用全互通式立交，以實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換。

（3）快速路與部分主干路、次干路、支路相交時(shí)，采用分離式立交形式，交叉口無直接轉(zhuǎn)換。

（4）相鄰互通式立交的距離不應(yīng)小于2 km，使匝道布置能滿足與上下游其他匝道的距離要求，以確保快速路主路最小交織距離及分、合流距離的要求[4]。

4.2 立交方案

根據(jù)規(guī)劃，遠(yuǎn)期重慶路規(guī)劃為城市快速路，與該項(xiàng)目相交節(jié)點(diǎn)需要采用全互通立交銜接形式。在強(qiáng)化道路主體功能的同時(shí)，需要解決縱橫向直行交通功能，盡可能避免拆遷。該節(jié)點(diǎn)交通功能突出，快快轉(zhuǎn)換交通需求較大。此外，從地理區(qū)位上來看，該節(jié)點(diǎn)位于青島東海岸的核心位置，對于立交的景觀效果要求較高。綜合考慮交通功能和景觀需求，該節(jié)點(diǎn)互通立交應(yīng)為樞紐型的全互通立交。圖8 為互通立交區(qū)位圖。

圖8 互通立交區(qū)位圖

4.2.1 交通量預(yù)測

根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)狀交叉口總交通量高達(dá)6 963 pcu/h，交叉口服務(wù)水平為四級，處于交通擁堵狀態(tài)。重慶路作為南北向交通性干道，以南北向直行車流為主。圖9 為現(xiàn)狀交通流量圖。

圖9 現(xiàn)狀交通流量圖（單位：pcu/h）

預(yù)測遠(yuǎn)期重慶路快速路建成后，該節(jié)點(diǎn)交通量仍將有大幅提升，節(jié)點(diǎn)立交交通量將達(dá)到約12 870 pcu/h（超過12 000 pcu/h）。其中，西向北左轉(zhuǎn)、南向西左轉(zhuǎn)、東向南左轉(zhuǎn)的交通量均較大，最高達(dá)1 150 pcu/h。圖10 為規(guī)劃交通流量圖。

圖10 規(guī)劃交通流量圖（單位：pcu/h）

因此，結(jié)合規(guī)范要求，建議該節(jié)點(diǎn)采用樞紐型全互通立交，且應(yīng)保證主要轉(zhuǎn)向運(yùn)行暢通。

4.2.2 立交方案比選

（1）方案一：全定向樞紐互通立交

重慶路與新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）相交節(jié)點(diǎn)采用全定向互通立交形式，重慶路快速路主線上跨新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）主路，轉(zhuǎn)向匝道均采用高標(biāo)準(zhǔn)定向匝道，立交最高點(diǎn)為第5層匝道，最高處離地面約35 m。

方案一預(yù)留立交采用全定向，標(biāo)準(zhǔn)高、規(guī)模大。全定向互通立交比較適用于交通性要求極高的樞紐型互通立交節(jié)點(diǎn)。方案一立交層數(shù)為5 層，層數(shù)較多、體量大、造價(jià)高、占地較小。圖11 為方案一平面布置圖。

圖11 方案一平面布置圖

（2）方案二：環(huán)形匝道+半定向匝道樞紐互通立交

根據(jù)交通流量預(yù)測，北向東左轉(zhuǎn)方向交通量較小，可利用立交西南象限空間設(shè)置由北向東的苜蓿葉匝道，其余左轉(zhuǎn)方向設(shè)置半定向匝道，盡量減少占用東南象限汽車北站空間。

方案二立交占用汽車北站的用地較少，層數(shù)少，工程造價(jià)低。立交北向東左轉(zhuǎn)方向的匝道標(biāo)準(zhǔn)較低，立交形態(tài)不夠規(guī)整，占地面積較大。圖12 為方案二平面布置圖。

圖12 方案二平面布置圖

該立交為遠(yuǎn)期實(shí)施，綜合考慮其交通流量、工程造價(jià)及實(shí)施難度，并從控制用地角度考慮，按用地規(guī)模大預(yù)留，以滿足遠(yuǎn)期不同形態(tài)立交的設(shè)置條件，因此推薦方案二。

5 新技術(shù)應(yīng)用

考慮到該工程對于景觀和工期要求較高，因此在設(shè)計(jì)中還要考慮一些新技術(shù)的應(yīng)用，從而提高施工效率和項(xiàng)目的整體美觀度。

5.1 半倒T 隱形蓋梁

該工程創(chuàng)新采用半倒T 隱形蓋梁，既具有常規(guī)倒T 蓋梁建筑高度低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過簡支梁及蓋梁的特殊構(gòu)造處理后，蓋梁倒T 部分可被簡支梁遮擋，且橋面處僅剩一道間隙，相比常規(guī)倒T 蓋梁，具有景觀效果好、橋面連續(xù)施工簡便、行車舒適性好的獨(dú)特優(yōu)勢。圖13 為橋型效果圖。

圖13 橋型效果圖

半倒T 隱形蓋梁主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）蓋梁倒T 部分被兩側(cè)簡支梁遮擋，達(dá)到隱形的景觀效果。

（2）與常規(guī)倒T 蓋梁不同的是，簡支梁與倒T 蓋梁之間的間隙無須處理，減少了施工現(xiàn)場工作量。

（3）橋面間隙由常規(guī)倒T 蓋梁的兩道減少至一道，性能更加可靠，工藝更加簡單，行車舒適性更好。

（4）進(jìn)行受力計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)倒T 型蓋梁，半倒T 隱形蓋梁可免受溫度梯度影響，提高了結(jié)構(gòu)安全性。

同時(shí)該工程還考慮了橋梁預(yù)制化、BIM 技術(shù)的應(yīng)用，以減少工期。圖14 為橋梁斷面示意圖。

圖14 橋梁斷面示意圖

5.2 多桿合一

路燈、交通標(biāo)志牌、交通信號燈、電子警察、視頻監(jiān)控、交通信息發(fā)布屏均具備合桿條件，以“能合則合”為原則，協(xié)調(diào)各相關(guān)單位，盡量合桿，同時(shí)桿件上預(yù)留5G 微基站安裝位置。

根據(jù)桿件搭載設(shè)施及其橫臂長度的不同，該工程合桿桿件共分六大類37 小類，合并后的桿件數(shù)量為166 件，較合桿前的465 件減少299 件，桿件投資減少約650 萬元。圖15 為多桿合一示意圖。

圖15 多桿合一示意圖

5.3 箱體入地

箱式變壓器建議采用全地下式箱變，設(shè)置于高架橋橋墩之間，可解決常規(guī)箱變占地面積較大、環(huán)境美觀較差的問題；配電箱、光纜交接箱也可通過在人行道上設(shè)置埋地式可翻轉(zhuǎn)集中箱體，節(jié)約地面空間資源。圖16 為箱體入地示意圖。

圖16 箱體入地示意圖

5.4 海綿技術(shù)

該工程分別從“大海綿”和“小海綿”的視角，全面貫徹海綿理念?！按蠛＞d”體現(xiàn)“蓄、凈、用、排”，主要措施包括雨水削峰調(diào)蓄池、事故廢水調(diào)蓄池和雨水回用池。“小海綿”體現(xiàn)“滲、滯、蓄、凈、排”，主要措施包括雨水花園、旱溪、植草溝和透水鋪裝等。

6 結(jié) 語

青島市新機(jī)場高速連接線（雙埠—夏莊段）工程是中心城區(qū)東西向重要的快速通道。本文首先分析了項(xiàng)目建設(shè)的必要性及功能定位；然后，結(jié)合交通需求預(yù)測，確定建設(shè)規(guī)模；最后，對該工程的敷設(shè)形式、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、總體方案及互通立交節(jié)點(diǎn)方案等進(jìn)行綜合比選分析，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。文章以該工程為實(shí)例，系統(tǒng)介紹了快速路規(guī)劃設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程以及相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用，可供其他類似工程參考。