互通式立交的改造研究-以集灌路提升改造工程为例①

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(天津市市政工程设计研究院第一分院，天津 300051)

0 引 言

随着城市交通的迅猛发展，有些城市互通式立交都出现了无法满足城市的发展和交通需求增长的需求，影响了城市路网的服务水平，交通环境日益恶化，如何理顺区域对外交通的集散和区域内交通的疏导问题成为设计中关注的交点，该文以集灌路提升改造工程为实例，通过对既有立交现状交通分析，提出了合理的立交改造方案并解决了一系列设计难点。

集灌路提升改造工程东段工程西起园博苑正门西侧250m，东至厦门大桥集美互通立交，终点接现状银江路，全长约2.47km。工程设计内容主要涉及现状路面提升改造、集美互通立交提升改造两部分，其中集美互通立交提升改造部分为该工程的重点和难点，该项目总体效果如图1所示。

图1 集美互通立交提升改造后效果图

1 立交改造方案的确定

1.1 现状立交功能分析

目前，既有厦门大桥集美互通立交的交通组织如图2所示：

图2 既有集美互通立交卫星图

1)银江路-集灌路方向，现状有立交匝道连接，匝道标准为单向单车道，匝道中间分出驶往厦门大桥方向的环圈匝道，匝道标准较低，主线辅道车流交织严重，不满足快速通行的要求。集灌路～银江路方向，现状通过立交辅道环岛系统通行，经过地面辅道跨越排洪渠桥梁(双向二车道)，驶往银江路方向，由于地面环岛系统采用信号灯控制通行，因此该方向通行能力较低。对该方向的提升改造非常迫切。

2)泉厦高速-厦门大桥方向，泉厦高速为双向六车道标准，厦门大桥为双向四车道标准，目前泉厦高速至厦门大桥双向均有匝道快速连通。该方向不在该工程改造范围内，且改造工程对该方向行车通行没有影响。

3)集灌路-厦门大桥方向，除现状匝道桥梁外，立交东南方向(轻轨集美学村站)有匝道桥梁连接厦门大桥，该工程施工期间，可通过该匝道进行交通导行。

4)泉厦高速-集灌路方向同样有快速匝道连接，该改造工程对该匝道没有影响。

1.2 立交改造方案

对于既有立交改造工程，普遍存在以下问题，即对既有立交如何利用，能否满足远期交通量的需求。根据既有立交的交通分析，通过综合比较，确定立交改造方案如下：

1)拆除银江路至集灌路单车道匝道桥及辅道桥，利用原匝道桥线位，分幅设置双向四车道主线桥梁，与集美立交原环圈匝道和厦门大桥右转银江路方向右转匝道重新接线。

2)C、D、G匝道重新接线。

3)新建辅道桥梁H线。

4)银江路西侧辅道采取地道方式下穿主线，新建F线地道。

辅道环岛系统保持现状不变，环岛采用信号灯控制各个方向流向，完善交通组织，改造示意图如图3所示。

图3 集美互通立交提升改造示意图

2 桥梁工程设计要点[1]

2.1 设计原则

遵照“安全可靠、耐久适用、技术先进、经济合理”的总体设计原则，兼顾美观和环保要求，根据桥位实际情况，尽量满足因地制宜、就地取材、便于施工和养护的要求。

1)尊重自然、注重桥梁景观与环境的协调，优先选用与既有立交桥梁相一致的结构，确保新旧桥梁景观造型协调统一。

2)节约资源、保护环境，体现城市发展的可持续性。既有跨河桥梁的拼宽改造，在满足河道排沥或行洪要求的基础上，新建部分应优先选择与既有桥梁一样的布置方式及结构型式，保护既有景观特色，力求较好的景观效果。

3)桥梁结构合理、安全可靠、降低工程造价，桥跨布置应尽量避开既有桥梁的下部结构及基础，减少施工难度，节约工程造价。

2.2 桥梁方案设计

根据调研资料，早期集美立交桥梁由交通部公路规划设计院于1987年6月开始设计，1991年4月竣工，1995年12月，由中国市政工程西北设计研究院设计集美立交改建工程。既有厦门大桥集美互通立交桥梁上部结构为现浇板梁，下部结构为扩大基础及钻孔灌注桩，其标准断面布置形式如图4：

图4 标准断面布置图

依据设计原则，考虑到桥梁结构需在北引大池内施工的客观条件，该工程上下部结构除应有足够的强度和稳定性外，还应经济合理、方便施工，避免对池内水源造成污染。同时，所选的结构形式必须与上部结构的选型保持外观上的协调一致，做到结构形式美观轻巧，与周边环境和谐匀称，保证良好的通视条件，使桥下行人舒适。

根据现场查勘及调研情况，该工程为保证与既有桥梁景观协调统一，拟采用如图5示桥梁断面形式：

图5 桥梁断面图

即上部结构采用外形美观，结构整体受力性能好、抗弯抗扭刚度大，跨越能力强，适用范围广的整体砼箱梁，根据跨径不同梁高分别取1.5m、1.8m和2m不等，箱梁外形轮廓及墩柱与既有桥梁一致，基础采用钻孔灌注桩，地勘资料显示桥位有填石，需要采用冲击钻，根据基岩的深度，该设计按端承摩擦桩考虑，持力层为中风化花岗岩。

2.3 新旧桥梁结构的连接

该工程C线8号墩、D线0号墩及G线9号墩位置为新建桥梁和既有桥梁结构的连接墩，新建桥梁需放置在旧桥墩柱上，为确保结构安全可靠，设计中做如下考虑：

1)桥梁结构布跨时确保新建桥梁作用在旧桥墩柱上的支座反力不大于老桥的原支反力，保证不对旧桥墩柱增加荷载。

2)施工前对旧桥墩柱进行承载能力检测，确保能满足新旧桥梁结构的荷载要求，如不能满足应及时采取必要的加固措施。

3)由于新旧桥梁上部结构存在梁高差(旧桥梁高较低)，新建桥梁结构采用牛腿方式与旧桥墩柱搭接。

4)旧桥墩柱作为连接墩，需更换新建桥梁侧的支座，新旧桥梁桥面相接位置伸缩缝及桥面铺装注意接顺。

3 施工难点

桥梁结构的施工方案应根据桥位处的现场客观情况需要确定，该工程根据现场情况，在确保现状交通不断交的情况下，可把桥梁结构分成两部分，即陆地部分和水中部分，如图6所示：

图6 施工平面图

3.1 陆地部分施工

1)首先施工桩基础及承台，根据地勘资料，该工程场地有抛石，部分桩位需采用冲击钻施工。

2)上部结构采用满堂支架现浇施工，在有通行要求的孔跨，通过支架利用工字钢形成顺桥向临时通道，保证车辆、行人通行要求。

3.2 水中部分施工

水中桥梁结构的施工，分围堰施工和栈桥施工两种方案。

1)围堰施工部分

由于新建桥梁部分结构在北引大池内，考虑对厦门源水的保护及防洪渠的功能要求，推荐在枯水期进行围堰施工。

围堰施工顺序： 在桥位两侧修筑土堤围堰，作为旧桥拆除以及新建桥梁施工的通道，围堰面积约2000平米，同时考虑北引大池加盖工程需同时增设临时围堰约2600平米。围堰内抽水清淤后，桥梁结构施工工序同陆地施工。

2)栈桥施工部分

跨域防洪渠部分包括既有桥梁的拆除。根据防洪部门的审批意见，采用栈桥施工，在新建桥梁一侧沿线架设施工栈桥，并作为施工期间的车辆通道及老桥拆除运输通道。

栈桥施工顺序

(1)在桥位一侧打钢管桩修筑栈桥及施工平台，利用平台拆除既有桥梁。

(2)在新建桥梁墩位处利用钢护筒施工水中桩基础，套箱施工系梁。

(3)最后在钢管桩平台上搭设支架，实现满堂支架上现浇箱梁。

4 结 论

从现状立交的功能缺陷着手，从改造方案的构思、桥梁方案设计的要点和施工方案的难点几个方面，对既有立交改造项目的设计要点进行了简单的梳理，总结设计要点如下：

1)边界条件复杂

城市立交改扩建项目除了遵循一般新建项目的设计原则，还要考虑既有结构的条件控制，设计中要和老桥保持足够的安全距离，施工中要对现状桥墩进行施工保护。

2)改建与保留

改扩建项目改造与保留应并存，充分挖掘既有结构的特征元素并予以保留和继承，使改建后的结构与原结构相得益彰，景观协调统一。

3)“上连下不连”，充分利用既有结构

为节约工程造价，利用既有结构提高立交的通行能力和服务水平是改造项目的重中之重。该工程采用“上连下不连”的处理方式，既满足了上部结构的连续，又避免的新旧基础的互相影响。对于此类问题可以优先选用此种方式处理。

4)“保通设计”

改造项目一般是在繁华的城市建成区，为减少对现有交通的影响，“保通”就成了施工组织的关键。因此该工程充分要考虑现状交通状况，交通组织方案避免了封闭施工，减少对现状交通的影响。

立交改造项目比新建项目更能体现设计者的设计水平，通过巧妙的设计构思最终达到“化腐朽为神奇”的效果，该文以实际工程为依托，提纲挈领的介绍了立交改造的设计要点，为今后同类项目的设计和施工提供了经验参考。