104国道湖州五一大桥改建方案浅析

梁 战，丁武全，李 靓，吴金莲，边 迪

(浙江省交通规划设计研究院有限公司，杭州 310000)

104国道湖州段为南北走向，其中五一大桥段是湖州向南的重要通道，素有湖州南大门之称，承担国家干线公路和城市道路的双重功能，交通繁忙，特别是随着社会经济发展，国道过境交通与城市交通混行局面进一步加剧，五一大桥段成了104国道浙北地区最为拥挤的路段之一，日均交通量已超过 40 000 pcu/d。该路段虽然经过几次车道扩建，但平面交叉多、非机动车和行人混行等情况使路段通行能力难以提升。五一大桥为上跨长(兴)湖(州)申(上海)线Ⅲ级航道，沿线运输船舶近万艘，年货运量已超过9 000多万t，货物日均流量超过25万t，被誉为“黄金水道”。五一大桥原按五级航道标准建设，随着长湖申线(长兴—湖州—上海)提升为三级航道改造，该桥已不能满足扩建后的航道要求，成为水路运输的一大瓶颈，制约了水运经济的发展。为此，104国道湖州五一大桥改建势在必行，且对提升湖州陆上和水上交通通行能力、助力城市开发建设、促进地方经济社会发展具有重要意义。项目地理位置如图1所示。

图1 104国道湖州五一大桥改建工程地理位置

1 建设条件及流量分析

1.1 地形地物

老104国道沿线街道化严重，两侧单位众多。

1) 车站路与环城南路之间:104国道(杭长中路)东侧临街房屋建筑密集，为控制性地物，104国道西侧为沿河绿化。

2) 环城南路与定安街之间:104国道(杭长南路)东侧为解放军九八医院、碧浪湖住宅小区，临街建筑为控制性地物；104国道(杭长南路)西侧为湖州丝绸城。

3) 定安街与环庄路之间:104国道东侧目前刚完成拆迁，该地块已出让，拟建住宅小区；西侧为已出让土地，目前空置，肛肠医院规划用地。两侧为控制性地块。

4) 长湖申航线与二环南路之间:104国道东侧有公路管理处机械厂，西侧有城区教师培训中心宿舍楼，东西两侧均有大量居民住宅，较为密集。经前期调查，可结合城郊结合部改造拆迁。

5) 二环南路以南：104国道东侧为道场乡人民政府、城南村村委会、江南橡塑制品有限公司、湖州市社会福利院等；104国道西侧为湖州公路运输管理处、湖州交通专修学院、湖州红卫汽车工贸有限公司、加油站等。

沿线两侧建筑物对五一大桥改建的路线走廊带构成了制约，如图2所示。

图2 地形地物及控制因素

1.2 交通流向

基于城市路网结构和交通出行需求分析，交通量预测如图3所示。五一大桥改建工程需解决以下几点功能：

1) 104国道两侧地块小区的交通出行。

2) 104国道与二环南路的交通转换。

3) 沿线非机动车、行人的过河进出城和出行。

图3 104国道交通量示意

2 主要技术标准

根据JTG B01—2003《公路工程技术标准》，按双向6车道一级公路技术标准设计[1]，兼顾城市道路功能，设计速度为60 km/h。五一大桥主跨128 m，一跨过河跨越三级航道，桥宽53 m，其中辅道桥宽12 m，主、辅道桥净距宽2×2 m，主车道桥宽2×18.5 m[2]。

1) 道路等级

104国道：一级公路(兼顾城市道路功能)。

2) 荷载等级。

主桥为公路-I级，辅道桥为城-B级；其余桥梁为公路-I级。

3) 净空标准

104国道：≥5.0 m；匝道：≥5.0 m。

4) 横断面

104国道：32 m；匝道：8.5 m；辅道：14.5 m。

5) 匝道

主要技术指标见表1、表2。

表1 主线技术指标

3 方案设计

104国道湖州五一大桥改建工程起点位于104国道(杭长路)车站路交叉口，起点桩号K0+000，路线沿老路向南延伸，经环城南路(港南路)后，起坡上跨丝绸路(定安街)、南华路(环庄路)、长湖申航道、二环南路后落地接老路，终于道场乡附近，路线全长2.15 km。

表2 互通式立交匝道技术指标

3.1 方案1

长湖申航道北侧主线桥梁两侧设辅道沟通环城南路(港南路)，以满足沿线社区出行需求。南华路(环庄路)紧邻航道，净空为5 m；丝绸路(定安街)位于主桥第3孔，净空为3.5 m，可满足小汽车、非机动车和行人通行。

二环南路位于长湖申航道南侧约220 m，若采用常规平行匝道，长度短、纵坡大，无法落地。利用滨河地块设置一对环形匝道展线落地，如图4(a)所示，同时在二环南路以南主线两侧设置平行匝道，构成菱形互通，以满足104国道与二环南路的交通转换和沿线社区出行需求。

总体上，方案1通过巧妙构思，104国道跨越长湖申航道时将主线左右幅拉开，采用分离式路基，将非机动车道、人行桥布置在主线2幅桥中间，可减少用地拆迁、降低工程造价。非机动车道充分利用主桥桥下空间进行展线降坡，克服高差，北岸非机动车道接入南华路，南岸非机动车道接入二环南路。

这一构思将机动车与非机动车、行人从空间上分离，避免交织，提高了出行安全。非机动车道采用系钢拱[4]，相对于主桥钢混凝土连续梁桥梁高低，引桥可缩短，降低了造价；同时整体造型对称美观，成为湖州南大门的标志性建筑。左右幅机动车桥采用钢混凝土组合连续梁[5]，中间的非机动车桥、人行桥采用提篮式系杆拱，桥梁结构型式显得对称、美观，项目总体效果如图4(b)所示。

(a) 平面

(b) 效果图

匝道设计速度采用40 km/h，最小圆曲线半径50 m，最小凸形竖曲线半径2 611.465 m，最小凹形竖曲线半径3 000 m，最大纵坡3.8%，匝道全长约 1 817.512 m。A、B匝道横断面采用单车道匝道，路基宽度8.5 m。C、D匝道两侧沿线单位较多，具有集散功能[6]，结合城市道路功能采用双车道(2×3.5 m)+非机动车道(5 m)[7]，路基宽度14.5 m。A匝道减速车道与渐变段长度为301.363 m+70 m，B匝道加速车道与渐变段长度为301.439 m+70 m，C匝道加速车道与渐变段长度为160 m+60 m，D匝道减速车道与渐变段长度[8]为110 m+70 m。项目建成后如图5所示。

3.2 方案2

该方案主线为整体式断面，非机动车桥、人行桥与机动车桥各自分离，设置于主桥西侧，利用航道沿河绿地进行展线降坡[9]，占地、拆迁稍大，非机动车桥布置与沿河景观带规划不吻合，如图6所示。

(a) 二环南路立交匝道 (b) 非机动车道展线降坡 (c) 非机动车专用桥

(a) 平面

(b) 效果图

3.3 方案3

该方案主线为分离式断面，非机动车桥与行人桥设置于主桥2幅中间，利用桥下空间展线降坡。航道南侧采用苜蓿叶形匝道展线，在二环南路上增设2处T型平交口[10]，如图7所示，降低了二环南路的通行能力。本项目与二环南路的交通转换中，由北往东、由西往北的左转需经过3处平交口，绕行距离较大，交通组织不尽理想，且东西两侧平交口位于2.8%、3%的纵坡上，不利于交叉口行车安全。

图7 方案3

3.4 方案4

本方案为常规的布置方法，非机动车与行人随着主线桥走，布置于主桥行车道外侧，如图8所示，这样展线存在以下几个问题：

图8 方案4非机动车过河的交通组织

1) 北岸非机动车道3.3%纵坡，约210 m坡长，到港南路平交口，与地面辅道左转、直行等进入交叉口的机动车交叉，而非机动车经过长距离大纵坡后往往刹不住车，还要跟主线右转、辅道直行的机动车产生交织，存在很大的安全隐患。

高架桥上非机动车与A匝道出口、B匝道入口各产生一处冲突点，非机动车需横向穿过出口匝道的机动车，存在很大的安全隐患。

主线跨过二环南路后落地，非机动车经过3.4%纵坡，约260 m的坡长，根据CJJ 193—2012《城市道路路线设计规范》[11]，非机动车道纵坡为3.5%时，最大限制坡长为150 m，见表3，非机动车落地后需走到外侧，而地面辅道的机动车需汇合到内侧主线，因此非机动车道与辅道的机动车又存在一个平面冲突点，这对非机动车存在很大的安全隐患。

表3 非机动车道最大坡长[12]

综上分析，方案4的交通组织方式，单向增加了3处机动车与非机动车的平面冲突点，双向共有6个冲突点，存在很大的安全隐患，不利于非机动车的行车安全，是事故高发点。

2) 北岸南华路、环庄路附近小区的非机动车往南过河，需通过港南路交叉口上桥，绕行距离约800 m[13]。南岸小区以及交通学校、公路管理处、道场乡政府等沿线居民出行，需至主线南岸坡脚点上桥，来回绕行距离约1.1 km，不便于沿线社区的出行。

3.5 方案比选

基于上述分析，方案4交通组织方式存在非机动车行驶有较大安全隐患、行人绕行距离大等问题，对该方案仅作定性分析，不再进行同深度工程数量比较。对方案1～3进行同深度比较，主要工程数量见表4。

方案1主线采用分离式，充分利用主线桥下空间布设非机动车道[14]，机非分离，避免交织，提高出行安全，整体布局对称，造型美观。方案2主线采用整体式，非机动车桥设置于主桥西侧，利用沿河绿地进行展线降坡，占地、拆迁稍大，非机动车桥布置与沿河景观带规划不吻合。方案3采用苜蓿叶形，二环南路上增加2处T型平交口，降低了通行能力，个别转向交通绕行距离较大。综合考虑交通组织[15]、景观等各方面因素，并结合业主意见，推荐方案1。

表4 主要工程数量及造价比较

4 桥梁桥型方案

4.1 主桥

主桥桥梁配跨为左线5×22 m+5×22 m+4×18.5 m+(60+128+60)m+(3×17.7+18)m+3×19 m+(27+45+27)m+4×25 m+3×25 m；右线5×21.7 m+(5×21.6)m+(18.2+18.3+18.3+18.37)m+(60+128+60)m+(17.73+17.7+17.7)m+(18+19+19+15+15)m+(27+45+27)m+4×22.25 m+(24.7+24.6+24.5) m。主桥(60+128+60)m上部结构采用钢-混凝土组合连续梁桥，下部结构采用板式实体墩、钻孔灌注桩基础；引桥上部结构采用现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式墩、台，钻孔灌注桩基础，主跨桥型布置如图9所示。

4.2 非机动车桥

非机动车桥梁配跨为：5×21.85 m+3×18.45 m+(21.7+21.7+17.55+16.55)m+130 m+(20+19+20)m+3×17.7 m+(18+19+19)m。主跨上部结构采用提篮式系杆拱桥，下部结构采用板式实体墩、钻孔灌注桩基础；引桥上部结构采用现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式墩、台，钻孔灌注桩基础，主跨桥型布置如图10所示。

单位：cm

(a) 非机动车桥、人行桥纵向桥型 (b) 非机动车桥、人行桥横断面

5 结束语

通过对本工程方案的比选，主要认识如下：

1) 本项目位于城郊结合部，具有横向道路交叉多、距离航道距离近、用地条件受限较大、沿线单位出行多样化的特点。总体设计构思巧妙，将非机动桥梁“藏于”2幅主桥中间，充分利用主桥桥下空间展线降坡，减少用地拆迁，降低工程造价。机动车与非机动车采用分离式断面，从空间上分离，避免了两者交织，提高了出行安全和效率。

2) 跨河、跨航道桥梁，因受通航净空的限制，路线高程较高，无法与就近的道路进行衔接，可根据地形情况灵活采用环形展线的方式，增加降坡长度，减缓纵坡，实现就近接线并提高行车安全。

3) 上跨航道桥梁应尽量选择施工中对航道通行影响小的桥型，同时需考虑好建设期的保通需求，可根据实际条件采用完全封闭施工(通过路网分流)或半幅通车半幅施工的方式，尽量减少施工期对道路运营的影响。

4) 位于城乡交接的工程，景观和美学也是一个重要的考虑因素，设计中要给予重视。