基于連續(xù)上跨構(gòu)筑物的城市干線道路總體設(shè)計研究

為了在節(jié)約土地利用的前提下實(shí)現(xiàn)道路交通的順暢，連續(xù)上跨構(gòu)筑物技術(shù)為城市干線道路的規(guī)劃和建設(shè)提供了一種創(chuàng)新的解決方案。文章通過對西安曲江新區(qū)二期南部道路進(jìn)行系統(tǒng)研究和設(shè)計，綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性以及社會接受度等因素，提出一種基于連續(xù)上跨構(gòu)筑物的城市干線道路總體設(shè)計方案，以實(shí)現(xiàn)道路交通的高效、安全和可持續(xù)發(fā)展。

連續(xù)上跨構(gòu)筑物；城市干線道路；總體方案；交通效率；可持續(xù)發(fā)展

U412.37+1A210683

作者簡介：

李振輝（1990—），碩士，工程師，主要從事道路設(shè)計工作。

0" 引言

城市干線道路的規(guī)劃和建設(shè)對于現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的高效運(yùn)行至關(guān)重要［1］。然而，由于土地緊缺和城市發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的地面道路已經(jīng)無法滿足日益增長的交通需求。因此，連續(xù)上跨構(gòu)筑物技術(shù)作為一種解決方案被提出，通過在城市上方建設(shè)道路，實(shí)現(xiàn)交通流的順暢與城市土地的節(jié)約利用［2］。

在國內(nèi)外學(xué)者的研究中，連續(xù)上跨構(gòu)筑物技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用并取得了顯著的成果［3］。例如，我國的“立交橋上跨小區(qū)”工程和美國的“高架公園”項(xiàng)目等，這些案例展示了連續(xù)上跨構(gòu)筑物技術(shù)在提高道路通行能力、緩解交通擁堵和優(yōu)化土地利用等方面的潛力。連續(xù)上跨構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化也是關(guān)注的焦點(diǎn)，以提高構(gòu)筑物的穩(wěn)定性和抗震性能［4］。此外，通過模擬不同的交通組織方式、車流分配方案和信號控制策略等，研究人員可以評估不同方案對交通流量、行車速度和排放量等的影響，以提出最優(yōu)的設(shè)計方案［5］。也有研究人員關(guān)注道路建設(shè)對城市生態(tài)系統(tǒng)、空氣質(zhì)量和噪聲污染等方面的影響，并尋求減少對自然環(huán)境不良影響的方法［6］。此外，還需要綜合考慮社會經(jīng)濟(jì)效益和成本效益等因素。

綜上所述，連續(xù)上跨構(gòu)筑物的城市干線道路總體方案設(shè)計研究目前處于積極發(fā)展的階段，涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計、交通流優(yōu)化、環(huán)境影響評估和政策指導(dǎo)等多個方面，而針對城市干線道路總體方案設(shè)計的研究還相對較少，因此本文對此進(jìn)行深入探討。

1" 工程概況

依托工程位于西安曲江新區(qū)二期南部，是一條東西向主干路。道路西起新開門南路，東至雁翔路，全長1 342.577 m，道路規(guī)劃紅線寬50 m（40 m）。目前西康高速公路以西段已建成通車，西康高速公路以東段也基本建成。兩側(cè)用地以住宅用地、商業(yè)用地、教育用地為主，如圖1所示。

本次設(shè)置干線道路為連續(xù)跨越現(xiàn)狀城市道路西康高速公路西輔道、現(xiàn)狀西康高速公路和在建西康東輔道三個構(gòu)筑物而設(shè)，跨線橋梁總長438.10 m，橋面引橋段寬度為18 m，跨西康高速公路段主橋南側(cè)加寬設(shè)置慢行系統(tǒng)專用通道，橋面寬度為22.5 m，全橋采用整幅橋面。

2" 設(shè)計難點(diǎn)

該城市干線道路總體設(shè)計有以下難點(diǎn)：

（1）城市干線道路與沿線現(xiàn)有道路敷設(shè)相接，周邊多為開發(fā)建設(shè)區(qū)，項(xiàng)目鄰近住宅密集區(qū)，施工期間交通影響敏感。

（2）西安市重視環(huán)保，嚴(yán)格要求城市內(nèi)工程類施工項(xiàng)目做好空氣污染防治工作。

（3）干線道路連續(xù)跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康高速公路東輔道城市道路等控制性節(jié)點(diǎn)，且跨越的構(gòu)造物均與線位斜交，西康高速公路西側(cè)附近有一南北走向110 kV高壓走廊，離高速公路較近，施工中不能中斷高速公路交通。

基于以上設(shè)計難點(diǎn)，在提高城市橋梁結(jié)構(gòu)景觀效果的基礎(chǔ)上，為不影響現(xiàn)狀西康高速公路的正常運(yùn)營，主跨鋼箱梁采用變截面鋼箱梁頂推工藝施工。

3" 設(shè)計理念

從曲江城市路網(wǎng)規(guī)劃看，該工程跨越西康高速公路，銜接?xùn)|西兩側(cè)創(chuàng)意大道。據(jù)曲江二期路網(wǎng)規(guī)劃，該工程屬于城市主干道，具有十分顯著的地位，可極大地改善城市投資環(huán)境，提升城市總體功能，對于推進(jìn)城市發(fā)展具有十分重要的意義。在設(shè)計時應(yīng)符合以下三點(diǎn)原則：

（1）符合《西安市總體規(guī)劃》和《西安曲江國家級文化產(chǎn)業(yè)示范區(qū)總體規(guī)劃》，滿足交通量增長和發(fā)展需求，帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和景觀效果。

（2）道路設(shè)計應(yīng)根據(jù)規(guī)劃控制紅線，結(jié)合道路性質(zhì)及交通功能，充分考慮現(xiàn)狀道路、沿線地物、規(guī)劃情況和工程建設(shè)條件，合理調(diào)整和布設(shè)線位。在盡量不擾動沿線既有道路元素設(shè)置、地上地下管線布置以及保護(hù)道路兩側(cè)建筑物的前提下，合理確定控制標(biāo)高，充分利用現(xiàn)狀道路，有效降低工程投資。保證滿足道路交通功能的前提下，確定合理的橫斷面型式，以保證市政工程實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性和可操作性。

（3）道路平交口注意協(xié)調(diào)與周邊現(xiàn)狀設(shè)施的用地關(guān)系及用地性質(zhì)，保證交叉口與路段的順利銜接。

4" 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級：主干路。

（2）設(shè)計速度：主線50 km/h，輔道40 km/h。

（3）路面設(shè)計荷載：BZZ-100。

（4）路面抗滑性能指標(biāo)：路面構(gòu)造深度TD≥0.5 mm，橫向力系數(shù)SFC60≥50。

（5）地震動峰值加速度：0.2 g，抗震設(shè)防烈度為8度。

（6）瀝青路面設(shè)計使用年限：15年。

（7）凈空高度：西康高速公路≥5.5 m，西康高速公路東、西輔道≥4.5 m。

（8）路床土基回彈模量：主線≥35 MPa，輔道≥30 MPa。

基于連續(xù)上跨構(gòu)筑物的城市干線道路總體設(shè)計研究/李振輝，尹治軍，張" 昕，王小東，孫宏亮

5" 總體設(shè)計

本次設(shè)計為現(xiàn)狀道路改造，現(xiàn)狀西康高速公路兩側(cè)創(chuàng)意大道已建成，本次設(shè)計設(shè)置跨線橋一座，以上跨的形式通過西康高速公路及兩側(cè)市政道路，以增加曲江新區(qū)二期境內(nèi)跨越西康高速公路的通道（圖2）。主線橋南側(cè)設(shè)置人行及非機(jī)動車天橋，便于行人及非機(jī)動車跨越西康高速公路。主線雙向四車道，地面輔道雙向四車道，西康高速公路西輔道、東輔道交叉口利用橋下空間設(shè)置交叉口渠化段增加車道數(shù)。為配合主線橋梁、擋土墻工程等的設(shè)計，本次設(shè)計對現(xiàn)狀道路地下雨水、污水等管線進(jìn)行改遷設(shè)計。

5.1" 平面設(shè)計

本次設(shè)計道路依據(jù)規(guī)劃局提供的坐標(biāo)定線，根據(jù)規(guī)劃線位及斷面進(jìn)行平面布置。道路西起新開門南路，東至雁翔路，全長1 342.577 m，全線為一直線。

本次設(shè)計主線上跨西康高速公路及西輔道、東輔道，主線兩側(cè)各設(shè)置9.5 m寬輔道。地面輔道與西康高速公路西輔道、東輔道形成平面丁字交叉。

為便于行人及非機(jī)動車同時跨越西康高速公路，本次設(shè)計在跨西康高速公路主線橋南側(cè)設(shè)置行人及非機(jī)動車道橋，兩端通過設(shè)置在西康高速公路西輔道、東輔道交叉口南側(cè)綠帶內(nèi)的坡道橋?qū)⑿腥?、非機(jī)動車引至地面，跨越節(jié)點(diǎn)設(shè)計效果見圖3所示。

5.2" 縱斷面設(shè)計

該工程縱斷面設(shè)計參照現(xiàn)狀道路地面高程，以西康高速公路凈空高度要求為控制，同時滿足路面排水要求進(jìn)行設(shè)計。因現(xiàn)狀高壓線低點(diǎn)處與高速公路路面間高差為12.81 m，考慮到上跨箱梁自身高度因素，無法同時滿足高速公路凈空要求（≥5.5 m）與高壓線垂直距離要求（≥7 m），因此本次縱斷面設(shè)計按照高壓線落地考慮。

5.3" 橫斷面設(shè)計

按照主線上跨部分雙向四車道、地面輔道部分雙向四車道考慮，主要上跨道路橫斷面形式為

上跨西康高速公路主線橋段（見圖4）：主線橋?qū)?8 m（中間安全隔離帶寬0.5 m，兩側(cè)車行道各寬8.25 m，兩側(cè)防撞護(hù)欄各寬0.5 m），南側(cè)行人及非機(jī)動車道橋?qū)?.5 m。

6" 路基設(shè)計

結(jié)合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地理位置、氣象條件等，對比分析挖除換填、強(qiáng)夯等兩種處治方式，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，選擇強(qiáng)夯法作為處治方案，要求壓實(shí)度必須符合主干路規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。路基施工完成后必須對路床頂面彎沉進(jìn)行檢測，以地基壓縮模量、濕陷系數(shù)、承載力特征值為評價指標(biāo)對該方法的處治效果予以驗(yàn)證［7］。

7nbsp; 路面設(shè)計

路面設(shè)計以雙輪組單軸載100 kN（BZZ-100）為標(biāo)準(zhǔn)軸載，交通等級按重交通控制，車行道采用瀝青混凝土路面，設(shè)計使用年限15年。

8" 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

該項(xiàng)目連續(xù)三次跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康東輔道城市道路構(gòu)筑物，設(shè)計道路線位與構(gòu)筑物均為斜交，跨越構(gòu)筑物段橋梁上部分布有高壓走廊（三排高壓線，110 kV），且高速公路兩側(cè)城市道路慢行系統(tǒng)需連續(xù)，施工過程中高速公路交通不能中斷，條件復(fù)雜。

該項(xiàng)目橋跨自西向東依次為（2×30 m）+（3×30 m）+（38.4 m+38.4 m+67.5 m+51.7 m）+（3×30 m），除第三聯(lián)跨西康高速公路西輔道、西康高速公路、西康高速公路東輔道段主橋采用變截面鋼箱連續(xù)梁外，其余三聯(lián)均采用等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，第三聯(lián)鋼箱梁段采用頂推法施工，其余各聯(lián)均采用支架現(xiàn)澆施工。下部結(jié)構(gòu)均采用圓端形實(shí)體墩，輕型橋臺，鉆孔樁基礎(chǔ)，橋墩與主線橋斜交布置，且通過結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算。

該項(xiàng)目第三聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用（38.4+38.4+67.5+51.7）m變截面鋼箱梁，梁底采用二次拋物線變高：邊支點(diǎn)梁高1.7 m，中支點(diǎn)梁高2.8 m。

鋼箱梁寬度22.5 m，采用單箱五室斷面，直腹板。橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距均為2.0 m，支點(diǎn)附近箱室內(nèi)部局部加密。底板厚20 mm（墩頂處加厚到25 mm），頂板厚18 mm（墩頂處加厚到25 mm），頂?shù)装濉癟”形加勁肋厚14 mm，翼緣及腹板板肋厚16 mm。

下部結(jié)構(gòu)橋墩采用墩頂外擴(kuò)雙柱式方墩，鋼筋混凝土實(shí)心墩。

為提高城市橋梁結(jié)構(gòu)的景觀效果，本次第三聯(lián)鋼箱梁采用變截面鋼箱梁。為不影響現(xiàn)狀西康高速公路的正常運(yùn)營，主跨鋼箱梁采用變截面鋼箱梁頂推工藝施工。

由于橋梁在西康高速公路西側(cè)35 m左右附近有一南北走向110 kV高壓走廊，離高速公路較近的一排高壓線塔，水平距離約21 m，高壓線最低點(diǎn)距離橋面為4.09 m，不滿足規(guī)范要求，第三聯(lián)鋼梁施工前應(yīng)聯(lián)系相關(guān)部門進(jìn)行高壓線落地處理。

9" 方案預(yù)測和評估

此次交通預(yù)測采用國際通用的四步驟預(yù)測法（見圖5），運(yùn)用Trans CAD軟件計算分析。通過對研究區(qū)域內(nèi)的城市規(guī)劃資料、人口道路交通系統(tǒng)的調(diào)查研究，劃分交通分區(qū)，并據(jù)此建立數(shù)字道路網(wǎng)模型和數(shù)學(xué)分析模型。在城市土地使用規(guī)劃的基礎(chǔ)上估算交通出行生成量；采用美國聯(lián)邦公路局開發(fā)的雙約束重力模型進(jìn)行收斂計算，獲得分區(qū)間的交通分布量；通過交通方式選擇的Logit模型，得到機(jī)動車的出行量；采用容量限制-多路徑概率分配法進(jìn)行均衡分配計算，得到擬建項(xiàng)目影響區(qū)域內(nèi)的細(xì)部交通流分布狀況，用以對研究區(qū)域內(nèi)規(guī)劃路網(wǎng)進(jìn)行測試與評估。

本次規(guī)劃通過對目標(biāo)年高峰時段的規(guī)劃路網(wǎng)進(jìn)行配流分析，確定交通量空間分布狀況，以及由此對區(qū)域路網(wǎng)交通運(yùn)行的影響狀況進(jìn)行評估。通過圖6可知，該項(xiàng)目為東西向主要通道，該項(xiàng)目應(yīng)用后可以提高道路的通行能力，減少交通堵塞，改善通行條件，并且可以增加城市空間利用效率。此外，連續(xù)上跨構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)相對簡單，建設(shè)周期短，維護(hù)成本低且易于管理，其可以成為城市的標(biāo)志性建筑物之一，提升城市的形象和吸引力。

10" 結(jié)語

該項(xiàng)目于2021年6月開工，連續(xù)三次跨越西康高速公路西輔道城市道路、西康高速公路、西康東輔道城市道路構(gòu)筑物，極大優(yōu)化了城市東西區(qū)的快速立體交通體系，可以拉動城市各區(qū)板塊融合發(fā)展，并推動城市交通格局高快一體化發(fā)展。通過方案預(yù)測和評估，驗(yàn)證了基于連續(xù)上跨構(gòu)筑物的城市干線道路總體方案的可行性和優(yōu)越性。設(shè)計方案在提高交通效率、減少交通擁堵、提升行車安全性和改善城市空間利用等方面取得了顯著效果。

通過對該方案規(guī)劃和設(shè)計施工階段的研究和探討，盡最大可能降低了對城市交通和環(huán)境的不利影響，提出了一種新的解決方案，能夠有效應(yīng)對城市交通和土地緊缺的挑戰(zhàn)。設(shè)計方案在實(shí)際應(yīng)用中具有可行性和可持續(xù)發(fā)展的潛力，為未來城市交通規(guī)劃和建設(shè)提供了有益的參考。

［1］林" 洋.山地城市干線道路關(guān)鍵技術(shù)分析：以貴陽市為例［J］.城市道橋與防洪，2021（2）：1-5.

［2］張" 蕾.市政橋梁上跨既有道路現(xiàn)澆連續(xù)梁支架的施工技術(shù)［J］.四川建材，2020，46（7）：117-118.

［3］徐世達(dá).深圳地鐵10號線短距離連續(xù)上跨下穿對既有構(gòu)筑物的影響及控制技術(shù)研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2021.

［4］楊" 了.上跨城市主干通道高鐵連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)［J］.交通世界，2019（26）：29-30.

［5］王宇軒.交叉口左轉(zhuǎn)交通流兩種組織方式延誤分析［J］.青海交通科技，2017（6）：10-13.

［6］歐鍵靈.昆明市主城二環(huán)快速系統(tǒng)總體設(shè)計［J］.城市道橋與防洪，2007（7）：13-17.

［7］賀" 圳，何" 平，曾" 勇.道路工程不良土質(zhì)地基處治技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比與應(yīng)用效果研究［J］.西部交通科技，2023（3）：51-53.

20240310