郑州西三环陇海路立交选型与特色设计

2016-11-16陈鸿炜

城市道桥与防洪 2016年6期

关键词：高架匝道主线

陈鸿炜

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市 200092）

郑州西三环陇海路立交选型与特色设计

陈鸿炜

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市 200092）

结合郑州西三环陇海路立交工程，对立交选型、方案比选进行了探讨，着重介绍了该工程中的一些特色设计，可为类似立交工程的设计提供参考。

互通立交，立交选型，特色设计

0　引言

快速路是快速、大容量交通的主要载体，是解决城市交通拥堵的主要手段之一。随着我国城市化进程的飞快发展，城市快速路建设取得了相当的规模。快速路之间的交通转换是通过互通立交完成的。这些互通立交分布于城市快速路各个节点上，提高了道路的通行能力，在很大程度上缓解了城市交通压力。本文结合郑州三环快速化工程西三环陇海路立交工程项目（以下简称本工程），对城市互通立交的设计进行探讨。

1　工程介绍

由北三环、西三环、南三环和中州大道所组成的三环线即为郑州市主城区快速路系统规划“一环两纵三横”中关键的“一环”，是郑州市区一条绕城的快速通道，陇海路高架是郑州市区一条东西走向的快速通道（“一环两纵三横”中三横之一）。本工程即位于西三环和陇海路交叉口处，设计为全互通立交，将西三环高架和陇海路高架连通，是郑州市主城区快速路网系统中的关键节点。

西三环、陇海路主线高架设计速度为80 km/h；立交匝道设计速度不低于40 km/h，困难情况不低于35 km/h。主线高架采用双向6车道的标准横断面布置：0.5 m（中央防撞墩）+［0.5 m（路缘带）+（2×3.75 m+3.5 m）（机动车道）+0.5 m（路缘带）+0.5m（防撞墙）］×2=25.5 m；立交匝道采用单向双车道标准断面布置：0.5 m（防撞墙）+0.25 m（路缘带）+2×3.75 m（行车道0+0.25 m（路缘带）+0.5 m（防撞墙）=9 m。

2　立交选型

2.1选型原则

立交的选型一般遵循以下原则［1］：功能至上：立交选型应首先满足其交通功能要求，并兼顾其他方面；着眼未来：立交选型要充分考虑远期周边区域设施建设后诱导产生的交通量增长需求；效益最大化：既满足交通功能，又尽量减少工程量，节约用地，使综合效益最大化。城市景观：立交应形成开敞的城市节点空间和景观节点，满足城市景观需要。在综合考虑了交通功能、占地面积、未来交通量增长、城市景观等因素后，提出以下两个设计方案。

2.2方案比选

方案一：单苜蓿叶+定向匝道互通式立交

主线高架设计行车速度为80 km/h，立交匝道除南向西（SW匝道）采用35km/h车速外，其余匝道均采用40 km/h车速。由于立交东侧约500 m处，规划陇海路高架布置一对上下匝道，故采用增设辅助车道的方式连接立交匝道之出入口（主线形成双向八车道），其间距约380 m，满足车辆交织的长度要求，将出入主线的交通对主线的影响降低到最小；南侧淮河路以北设置一对上下桥匝道，鉴于其与立交间距过近，通过增设集散车道（JS匝道）的方式，避免主线车辆交织，保证主线交通流通畅，见图1。

方案二：双苜蓿叶+定向匝道互通式立交

该方案层次与方案一基本向相同，西三环高架布置于第2层。陇海路高架布置于第3层，上跨西三环高架桥，同时设置匝道于第2～3层之间，实现同西三环主线的互通。四个方向的接线与方案一基本一致，见图2。

图1　方案一立交平面示意图

图2　方案二立交平面示意图

方案一：充分满足了枢纽立交的功能定位，实现高架快速系统之间的直接转向，保障快速系统和地面系统的相对独立和畅通，为实现快速路网的建设和地区发展提供可靠的基础，匝道的形式设置也与交通预测相符合，各车行方向没有交织，功能比较完善。缺点是立交层次较高，达到3层半。

方案二：快速系统互通功能齐全，可以实行各方向的转向，整个立交形式布置比较对称。缺点是双苜蓿叶之间的集散车道以及受南侧淮河路北侧匝道影响的集散车道，存在严重交织，对行车畅通及安全有一定影响。东南象限的苜蓿叶匝道占地较方案一大，对燃料公司设备用地影响较大。

综上所述：方案一通行能力大于方案二，交通功能优于方案二，虽然高接高的方案在桥梁面积上明显增加，但是占地及拆迁情况和方案二大致相当，也明显更符合快速路网枢纽型节点互通要求，更加符合陇海路和西三环两条快速路的功能定位。因此，采用方案一为本工程的最终实施方案。

3　特色设计

3.1集散车道设计

在立交枢纽中交织路段长度短，或立交多个匝道出入口端部间距较近，不能满足规范要求时，对主线交通干扰较大，可考虑设置集散车道。集散车道的设计车速宜与匝道或辅路设计车速一致，集散车道应通过变速车道与直行车道相接，互通式立体交叉内的集散车道与直行车道应采用分隔设施或标线分隔。在互通式立交内使用集散车道特点是将交织点移出主线道路，并将多出入口形成单一出入口，所有主线出口都在互通立交之前，从而保证统一的出口型。

通过在西三环主线东侧设置集散匝道，将主线上连续的“出+出+入”的形式调整为“出+入”的形式，并将出入口间距变长，减少主线上交织的现象，提高了通行能力，见图3。

图3　集散车道平面示意图

3.2桥面细部交通优化

采用科学、合理的交通设计手段，可以有效解决由客观边界条件所带来的交通组织问题。为满足规划淮河路上、下桥的需要，在立交南侧设置上下桥匝道（C、D匝道）。淮河路上桥匝道（C）入口距离JS匝道出口仅有65 m，导致匝道出入口间距太近。设计通过设置固定的隔离栏（见图4），使JS匝道出口提前，同时避免C匝道直接进入主线，将交织段从主线上引入到JS匝道中，保证主线的通行能力。

图4　桥面隔离栏设置示意图

3.3地面交叉口安全视距验证

高架桥桥墩对地面道路车辆行驶视距造成较大影响，尤其是交叉口处，通过采用合理的方法进行安全视距验证，可大大的降低路口桥梁跨径，降低工程造价。本工程通过交叉口安全视距验证三步骤，确认了保证安全视距情况下最小的交叉口桥梁跨径，既保证了行车安全，又降低了结构设计难度，同时也节省了项目造价。交叉口安全视距验证三步骤如下：

（1）根据《城市道路交叉口设计规程》第4.3.3条进行验证［3］；

（2）若无法满足第一条，可采用目标被阻挡长度进行验证，验证视线车辆为最外侧直行车道，目标车辆为相邻进口道左转车道车辆，按小型车辆长度6 m控制；

（3）若仍无法满足第二条，采用最不利点验证，指的是直行绿灯亮时直行车辆进入交叉口，同时保证相邻进口道黄灯尾进入交叉口的左转车辆安全通过，验证直行车道为最内侧直行车道，两车相会时保证通过相会点的时间差大于等于1 s，若信号周期内设置有全红时间可不验证，见图5。

图5　交叉口安全视距验证示意图

3.4钢箱梁桥面铺装设计

本工程桥梁结构以预应力混凝土箱梁为主，立交匝道在小半径、大跨径处采用钢箱梁结构（NE、ES、WN跨越西三环主线处）。为了弄清曲线钢箱梁桥面铺装的受力机理，专门设立课题对曲线钢箱梁桥面铺装进行专题研究。

根据课题研究结论，钢箱梁桥面铺装采用钢箱梁顶面焊接剪力键并浇筑钢纤维混凝土的形式，在钢板和沥青之间有效建立连接；同时在钢纤维混凝土与沥青混凝土层之间涂设聚氨酯防水材料，取得了良好的防水效果。相比浇筑式沥青和环氧沥青等钢桥面铺装形式，施工难度低，投资少。

3.5桩基后压浆技术

本工程桩基形式为大直径钻孔灌注桩（直径1.2 m、1.5 m、1.8 m），钻孔灌注桩施工中存在因孔底沉渣难以清理干净而降低端阻以及因泥浆护壁而降低侧阻的缺点，从而使钻孔灌注桩的侧阻系数和端阻系数比打入式预制桩要低。为优化桩基设计，本工程设计中采用了桩侧和桩端同时注浆的复合后注浆技术，并设立课题对该技术进行研究，以提高桩基竖向承载力和减少沉降。

现场科研试验的结果表明，与试验报告提供的桩侧阻力相比，复合注浆侧阻增强系数在1.5～2.0之间，对应桩端阻力增强系数为1.5～2.2之间［2］。本工程采用桩侧和桩端同时注浆的复合后注浆技术后，桩基总造价共节约约18%，大幅节约了工程造价。

3.6桥梁抗震专项设计

本工程对桥梁抗震进行了专项设计。建立空间有限元模型，通过反复计算优化，确定了分类进行抗震设计的技术路线：标准联采用延性抗震设计，采用普通盆式支座；对联长较长和横向变宽的梁段采用减隔震抗震设计，采用减隔震抗震支座。

此外，本工程还采用清水混凝土技术，箱梁外立面采用清水混凝土设计，结构外观光洁而有质感，符合当下绿色建筑的潮流。