某城市道路与高速公路立交方案设计

姜晓彬

1 工程概况及现状条件

工程位于杭州市经济技术开发区,下沙城的东北部,待建立交为规划农垦路上跨或下穿现状沪杭甬高速二通道的构筑物。农垦路规划宽度为40 m,道路等级为城市主干道;现状沪杭甬高速二通道路基宽为29 m,双向四车道,高路堤结构,立交范围路面标高约11 m,道路两侧地坪标高约5.7 m～6.5 m。

在立交范围以南约130 m处,沪杭甬高速二通道跨越八五零护塘河,设有一座五跨简支梁桥,桥梁总长约为84 m,其中北侧边跨跨径为16 m。目前该跨桥梁下设有一条宽约6 m的通道,供高速两侧的车辆通行。另外,在高速西侧,距其边线约54 m处,建有一条平行于高速的高压铁缆,塔间电缆距地面高度约20 m。

2 上跨与下穿的比选

对于立交,无非就两种大的形式,一种是上跨,一种是下穿。结合本工程,首先应该在农垦路上跨高速公路和农垦路下穿高速公路这两个方案之间进行比选。

根据上文对现状条件的分析可知,沪杭甬高速二通道为高填方路基,其路面标高约为11 m,而其两侧地坪标高约为6 m,路基填方高度在5 m左右。如果采用上跨方案,则需建设一座总长约为500 m的高架桥梁,造价高,施工周期也非常长。而且,如采用上跨方案,非机动车道和人行道考虑要往南侧的6 m通道处绕行,这样就使得道路失去了整体的连续性,对两侧地块的开发利用也是不利的。如果采用下穿方案,则正好可利用高速公路的填方高度来设置下穿构筑物,其在经济性和施工周期上是比较有优势的。另外还从其他方面对上跨和下穿方案进行了比较,见表1。

表1 上跨与下穿方案比选

通过对两种方案优缺点的比较可见,采用下穿方案是比较合理的,因此将下穿方案作为推荐方案。

3 具体下穿方案比选

3.1 方案一

在沪杭二通道左右两侧敷设便道,开挖施工两跨简支梁,这种施工方法最为简单方便,技术成熟安全,只是施工周期比较长,对交通的影响比较大。而且考虑下穿沪杭二通道南侧100 m左右有一跨河桥梁,因此设置空间相对比较局促。设置便道的等级只能为二级公路。另外考虑施工机械设施的进场问题,需要在便道上设置下穿便道桥。

便道和便道桥设计参数:临时营运便道按设计速度60 km/h的二级公路标准进行设计,路基宽度9.75 m,单向双车道,最小平曲线半径200 m,左、右侧营运便道长均为700 m。在运营便道相应位置处设置一跨10 m的通道桥。

桥梁总体设计参数:桥梁上部采用2×25 m的预应力空心板梁结构;桥梁下部采用桩接盖梁式桥台,桩柱式桥墩;桥梁基础采用钻孔灌注桩基础。方案一成型效果图如图1所示。

3.2 方案二

随着城市和道路建设的不断发展,后续工程往往需要下穿一些建筑物或道路,努力减少施工过程中对既有建筑物的破坏,减少对周围环境的冲击,已逐渐成为工程界的共识,明挖的施工方法有其局限性,对环境也会造成破坏与干扰,例如方案一需要搭设便道,影响高速公路的通车,而且敷设便道需要占用很大的场地,便道以后需要拆除会造成资源上的浪费。那么,为了尽量减少上述的各种不良影响,取而代之将是对各方面影响都较小的预制框架管棚支护顶进的施工方法。

预制框架结构管棚支护顶进的施工方法大致如下:

采用棚管沿框架结构三边布置排列形成门形,其外廓尺寸与框架结构外廓尺寸相等。各棚管相继错开推进50 cm,随后推进框架体,棚管支架与盾壳随框架体同步运动,每次循环50 cm,直至管头超前“门”形中的断面中心土体若干米后,挖掘滞后中心土50 cm,并保持原路基坡度,再将框架结构与盾体同时推进50 cm。其中心土按坡比挖掘与掌子面土压保持平衡,并作为各棚管的前支点。具体形式如图2所示。

这种比较新的技术应用目前在浙江基本还处于空白状态,究其原因是其对施工技术和施工设施要求比较高,可以借鉴的同类工程以前也比较少,但是近两年国内其他地方开始兴起这种优越的施工工艺,例如渝怀铁路下穿渝长高速公路、骡河市常付线下穿京珠高速公路及广深线市郊线下穿广深高速公路均采用预制框架管棚支护顶进施工工艺。

目前浙江有关交通部门对这种施工技术正在进行安全可行性论证,如果论证通过,建议可以进行尝试,这种尝试将会大力推动浙江土木建设技术进步的步伐,可以为未来的同类工程提供经验借鉴。

框架桥总体设计参数:可分四孔顶进框架,边孔框架净跨5.6 m,壁厚0.6 m;中孔框架净跨12.2 m,壁厚0.8 m。方案二成型效果图如图3所示。

3.3 方案三

目前国内还有一种施工组织技术正在兴起,就是先预制框架结构,封闭半侧交通,开挖基础,设置箱涵下滑轨道,箱涵沿轨道滑到指定位置,施工桥面系。这种施工技术施工周期短,而且由于地质条件较好,框架桥基础不需要特殊处理,造价比较省,需要的施工机械设施也较简单。这种施工技术在国内也被多次应用到,如石太铁路下穿太旧高速公路和达拉特电厂工程4期铁路下穿包东高速公路。

但是采用该方案的前提是存在可以提供分流的交通第二通道,目前根据交通网络分布,理论上可以在绕城入口处把往沪杭甬高速二通道的流量分流到沪杭甬高速一通道,但这需要在与交通部门充分协商和论证的基础上才能最终确定上述交通组织方案的可行性。

框架桥总体设计参数同方案二。

4 结语

由于农垦路工程建设的紧迫性,如立交施工对现状高速交通造成过大的影响,则势必需要与交通部门进行充分的协商,各种程序也是相当的繁杂,工程的前期工作可能会持续很长一段时间,因此建议采用对现状交通影响最小的下穿方案二,即管棚支护预制框架顶进方案。

在一项工程建设项目中,往往会有很多种建设方案可供选择,如何权衡各方面的控制因素,找出最为合理的方案,是工程建设者们共同的努力方向。