林巧飛

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引言

經(jīng)過(guò)近二十年的建設(shè)，全國(guó)各大中城市的快速路網(wǎng)建成公里數(shù)日漸增長(zhǎng)，為城市交通的快速發(fā)展發(fā)揮了重要作用。由此，城市快速道路的設(shè)計(jì)理念日趨更新，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)日漸豐富，設(shè)計(jì)成果先進(jìn)性日益顯現(xiàn)。任何一條快速道路都是城市路網(wǎng)的骨架。一般來(lái)說(shuō)，一條城市快速路需要承擔(dān)城市與周邊高速公路的連接、承擔(dān)與重要交通樞紐的連接，承擔(dān)中心區(qū)與外圍片區(qū)的連接，以及為沿線周邊地區(qū)服務(wù)等眾多交通功能。一條快速道路建成后，能否充分發(fā)揮其交通效能，取決于總體設(shè)計(jì)方案的合理性和先進(jìn)性。所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，各節(jié)點(diǎn)不同的處理方案所帶來(lái)的交通服務(wù)功能截然不同。因此，需要設(shè)計(jì)人員切實(shí)做好多方案比選和優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到精益求精并有所創(chuàng)新。本文以無(wú)錫市一條外部條件極其苛刻、設(shè)計(jì)難度大的快速道路改造工程項(xiàng)目為實(shí)例，詳細(xì)闡述精細(xì)化和創(chuàng)新精神在工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用和體現(xiàn)，為同類工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 工程概況

江海西路是無(wú)錫規(guī)劃城市快速路網(wǎng)“兩環(huán)十射三聯(lián)”的唯一西向射線，是連接無(wú)錫西部、北部組團(tuán)與中心城區(qū)的快速交通走廊，是連接錫宜高速公路的對(duì)外銜接通道，同時(shí)也是城市復(fù)合通道，承擔(dān)客貨運(yùn)交通、服務(wù)區(qū)域到發(fā)交通和過(guò)境交通。交通服務(wù)對(duì)象：主線以中長(zhǎng)距離客運(yùn)交通為主，兼顧部分區(qū)域內(nèi)部交通；輔路以區(qū)域內(nèi)部客運(yùn)交通為主，兼顧部分貨運(yùn)、慢行等交通功能。交通成分復(fù)雜，交通服務(wù)要求高[1]。

江海西路快速化改造范圍西起G312，沿線上跨S342、錫宜高速公路，跨越京杭運(yùn)河，下穿現(xiàn)狀城際鐵路、滬寧鐵路、興昌北路橋，東止于鳳翔路立交。道路總長(zhǎng)度10 km，紅線寬度50 m。

江海西路主線為快速路，設(shè)計(jì)速度80 km/h，雙向6車道；輔路為地面主干路，設(shè)計(jì)速度為50 km/h，雙向6車道。全線采用主輔路斷面，主線采用高架、地道和地面組合結(jié)構(gòu)型式，雙向6車道，其中高架段7.0 km，地道段360 m，地面段1.4 km。全線共布置出入口8對(duì)，樞紐互通立交3座，下穿鐵路主輔路地道3道，上跨京杭運(yùn)河主輔路大橋3座。工程投資41.5億元。道路總體布置如圖1所示[2]。

圖1 江海西路快速化改造工程總體布置圖

2 工程特點(diǎn)和設(shè)計(jì)對(duì)策

2.1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

江海西路為現(xiàn)狀道路改建項(xiàng)目，沿線鐵路、橋梁、河道、管線等控制物復(fù)雜。現(xiàn)狀錫宜高速、S342、西互通、錢威路立交、京杭運(yùn)河、新建滬寧鐵路-老滬寧鐵路-城際高鐵-興昌北路橋、鳳翔立交等眾多構(gòu)筑物集聚，相互牽制。

2.1.1 錫宜高速公路-S342-西互通節(jié)點(diǎn)

該節(jié)點(diǎn)內(nèi)集聚問(wèn)題較多（見(jiàn)圖2），主要存在三大問(wèn)題：

（1）現(xiàn)狀錫宜高速公路有拓寬改造計(jì)劃，但無(wú)具體改造方案。本設(shè)計(jì)需為遠(yuǎn)期高速公路改造做好預(yù)留，且錫宜高速公路與江海西路斜交角度達(dá)48°。

（2）現(xiàn)狀錫宜高速公路與江海西路連接的西互通立交已達(dá)飽和。因收費(fèi)島距離江海西路過(guò)近，車輛排隊(duì)長(zhǎng)度有限，高峰流量擁堵嚴(yán)重，存在交通瓶頸，高速公路管理部門有改遷收費(fèi)站的計(jì)劃，但尚無(wú)設(shè)計(jì)方案。

（3）現(xiàn)狀S342和西互通立交間距僅500 m，江海西路與重要的省道和高速公路有交通轉(zhuǎn)換需求，需做好客運(yùn)交通和貨運(yùn)交通的銜接方式。兩條公路干道間距過(guò)近，不利于立交布置。

圖2 錫宜高速公路-S342-西互通節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系圖

2.1.2 錢威路立交

錢威路立交現(xiàn)狀為T型立交，與現(xiàn)狀江海西路地面道路銜接。錢威路是無(wú)錫西部地區(qū)南北向的一條重要城市主干路。本節(jié)點(diǎn)現(xiàn)狀為錢威路主線上跨江海西路，并設(shè)有SW、SE、WS三條轉(zhuǎn)向匝道，均于江海西路接地。其中，SW向匝道上跨江海西路和錢威路主線后落地，同時(shí)錢威路主線在上跨江海西路后約360 m處落地。錢威路地面輔路與江海西路平交。立交范圍內(nèi)建筑物臨近，布置空間有限。錢威路節(jié)點(diǎn)現(xiàn)狀如圖3所示。

立交改造需要考慮江?？焖俾放c南側(cè)錢威路的快速連接，同時(shí)預(yù)留遠(yuǎn)期北側(cè)惠州大道改造條件，近遠(yuǎn)期結(jié)合。最大程度地利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物，節(jié)約工程投資是設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。

圖3 錢威路立交現(xiàn)狀

2.1.3 山北大橋

現(xiàn)狀跨京杭運(yùn)河的山北大橋建成已久，現(xiàn)有橋梁已不滿足三級(jí)航道的通航標(biāo)準(zhǔn)要求，故考慮拆除重建?，F(xiàn)狀京杭運(yùn)河和山北大橋如圖4所示?？焖俾分鳂蚝洼o道橋橋型選擇，除了考慮經(jīng)濟(jì)美觀外，尚需考慮與兩側(cè)橫向道路的銜接。合理的銜接方式可以實(shí)現(xiàn)快速路交通效益的最大發(fā)揮，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖4 京杭運(yùn)河和山北大橋現(xiàn)狀

2.1.4 滬寧鐵路-城際鐵路-興昌北路橋節(jié)點(diǎn)

該節(jié)點(diǎn)內(nèi)集聚待廢棄京滬鐵路、建設(shè)中的京滬鐵路、現(xiàn)狀城際鐵路和興昌北路橋，現(xiàn)有橋墩錯(cuò)綜復(fù)雜，前1 000 m有山北運(yùn)河橋，后500 m有鳳翔立交，道路連續(xù)起伏，為主輔地道的平縱橫設(shè)計(jì)帶來(lái)極大困難。另有現(xiàn)狀黃巷立交泵站、道路南側(cè)污水泵房及污水管道和國(guó)防光纜。該節(jié)點(diǎn)內(nèi)集聚構(gòu)筑物眾多，控制因素極其復(fù)雜，如圖5所示。

圖5 鐵路節(jié)點(diǎn)限制因素

2.1.5 鳳翔立交

鳳翔立交是無(wú)錫快速內(nèi)環(huán)上重要的互通立交?，F(xiàn)有快速內(nèi)環(huán)上重要節(jié)點(diǎn)均是部分互通立交，快速內(nèi)環(huán)交通功能發(fā)揮受到一定的現(xiàn)狀。本次江海西路快速射線改造能否在現(xiàn)有立交的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鳳翔立交的全互通是一大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有立交型式和周邊建筑如圖6所示。

圖6 鳳翔立交現(xiàn)狀

2.2 設(shè)計(jì)對(duì)策和方案

針對(duì)以上5個(gè)節(jié)點(diǎn)的工程難點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)方案的反復(fù)比選、論證和優(yōu)化，做好精細(xì)化設(shè)計(jì)，分別提出下列設(shè)計(jì)對(duì)策和方案。

2.2.1 錫宜高速公路-S342-西互通節(jié)點(diǎn)

設(shè)計(jì)對(duì)策一：主動(dòng)協(xié)調(diào)高速公路管理部門，明確錫宜高速公路改造規(guī)模，為遠(yuǎn)期高速公路改造做好預(yù)留。同時(shí)錫宜高速公路與江海西路斜交角度大，合理選取大跨徑的橋型方案是本設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。除了考慮設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)美觀，更為重要的是確保施工期間高速公路交通運(yùn)行的安全性。經(jīng)多方案比選，主線跨錫宜高速段采用55.12 m+59.5 m+75 m+58.5 m鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，頂推施工。

設(shè)計(jì)對(duì)策二：因現(xiàn)狀錫宜高速公路西互通立交存在交通瓶頸，收費(fèi)島距離江海西路過(guò)近，排隊(duì)長(zhǎng)度有限，如圖2所示。高速公路管理部門有改遷收費(fèi)站的計(jì)劃但尚無(wú)設(shè)計(jì)方案。為錫宜高速在江海西路西入口上做好拓寬改建預(yù)留條件，設(shè)計(jì)人員主動(dòng)提供遠(yuǎn)期收費(fèi)互通立交的合理改造方案，得到高速公路管理部門認(rèn)可后，成功協(xié)調(diào)明確收費(fèi)站外遷計(jì)劃，為江海西路西互通立交改造創(chuàng)造條件。設(shè)計(jì)改變現(xiàn)有高速公路接地面道路的連接模式，調(diào)整為快-高相接模式，實(shí)現(xiàn)江?？焖俾泛湾a宜高速公路的快速連接，同時(shí)保留地面道路與收費(fèi)站的連接、供貨運(yùn)和沿線交通服務(wù)。

設(shè)計(jì)對(duì)策三：現(xiàn)狀S342和西互通立交間距僅540 m，為保證江?？焖俾泛椭匾〉?、高速公路的有效溝通，整體考慮采用組合立交型式解決江海西路、錫宜高速公路和S342三條道路的相互快速轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)三條高等級(jí)道路各個(gè)方向的全互通，不僅保證S324和江海快速路交通直入收費(fèi)站，還可以滿足S342和江?？焖俾返闹苯愚D(zhuǎn)換。同時(shí)，在立交內(nèi)部設(shè)置兩條上下匝道供江海快速路和洛城大道溝通，交通功能十分齊全，布置緊湊，造型美觀。組合立交的設(shè)計(jì)方案如圖7所示。

圖7 錫宜高速公路-S342-西互通節(jié)點(diǎn)方案

2.2.2 錢威路立交

錢威路立交為現(xiàn)狀T型立交，與現(xiàn)狀江海西路地面道路銜接。立交改造需要考慮江?？焖俾放c南側(cè)錢威路的快速連接，同時(shí)預(yù)留遠(yuǎn)期北側(cè)惠州大道改造的條件。改建后的設(shè)計(jì)方案最大程度地利用了現(xiàn)有匝道結(jié)構(gòu)物，合理處理了周邊建筑物的關(guān)系，做好了近遠(yuǎn)期結(jié)合，經(jīng)濟(jì)先進(jìn)性明顯。圖8為錢威路立交近期實(shí)施方案。

圖8 錢威路立交近期實(shí)施方案

2.2.3 山北大橋

現(xiàn)狀跨京杭運(yùn)河的山北大橋建成已久，已不能滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)考慮拆除重建。在快速路主橋和輔道橋橋型選擇上，除了考慮經(jīng)濟(jì)美觀外，尚需考慮與兩側(cè)橫向道路的銜接。合理的銜接方式可以實(shí)現(xiàn)快速路交通效益的最大發(fā)揮。

山北大橋整體采用低高度鋼-混連續(xù)梁主橋和變高度鋼桁架輔橋的組合方案，并設(shè)置主線橋和輔道橋的連接橋。輔道橋采用梁高較低的橋梁型式，使山北輔道橋與兩側(cè)石門路、青石西路相接平緩，利于非機(jī)動(dòng)車行駛。主輔連接橋和運(yùn)河西路上下匝道的設(shè)置，使運(yùn)河兩側(cè)的運(yùn)河西路和青石西路的車輛可以方便地進(jìn)入江海快速路，極大地提高了江?？焖俾返姆?wù)效能。圖9為山北大橋橋型和連接道設(shè)置方案。

圖9 山北大橋橋型和連接道設(shè)置方案

2.2.4 滬寧鐵路-城際鐵路-興昌北路橋節(jié)點(diǎn)

該節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案經(jīng)反復(fù)優(yōu)化推敲和結(jié)構(gòu)安全評(píng)估，最終布置主路地道雙向8車道斷面（主線雙向6車道+鳳翔立交加減速車道），實(shí)現(xiàn)了下穿鐵路地道的主線車道平衡。精細(xì)化設(shè)計(jì)在該節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)得淋漓盡致，最終成功實(shí)施的設(shè)計(jì)方案如圖10 所示[3]。

圖10 下穿京滬鐵路和城際鐵路節(jié)點(diǎn)方案

2.2.5 鳳翔立交

為實(shí)現(xiàn)鳳翔立交在快速內(nèi)環(huán)上的全互通，在維持現(xiàn)有內(nèi)環(huán)匝道的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有鳳翔路南匝道出入口為新建匝道的分合流鼻端，在有限的空間內(nèi)，充分利用鳳翔路和江海西路現(xiàn)有跨線橋的有效凈空，上跨或下穿，通過(guò)平縱橫精細(xì)化設(shè)計(jì)最終成功實(shí)現(xiàn)全互通，同時(shí)在鳳翔路北側(cè)設(shè)置廣石路匝道，提供快速內(nèi)環(huán)與廣石路的便捷溝通。該環(huán)向渦輪互通型式最大程度地利用了現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)物，線形技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高。設(shè)計(jì)方案功能齊全、造型美觀、布局緊湊、節(jié)約用地，經(jīng)濟(jì)合理[4]。圖11為鳳翔立交設(shè)計(jì)方案。

圖11 鳳翔立交設(shè)計(jì)方案

3 工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新

江海西路快速化改造工程運(yùn)用創(chuàng)新手段，體現(xiàn)了城市快速道路設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，具有良好的借鑒作用。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）實(shí)現(xiàn)斜交大跨鋼梁頂推技術(shù)。主線跨錫宜高速段采用55.12 m+59.5 m+75 m+58.5 m鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，頂推施工。斜交大跨鋼梁角度達(dá)48°，頂推技術(shù)難度高，設(shè)計(jì)采取先進(jìn)技術(shù)措施克服大跨徑大斜交困難，為同類工程提供借鑒。圖12為鋼箱梁頂推過(guò)高速公路。

圖12 鋼箱梁頂推過(guò)高速公路

（2）跨越京杭運(yùn)河的山北大橋方案經(jīng)典獨(dú)特。設(shè)計(jì)采用低高度鋼-混連續(xù)梁主橋和變高度鋼桁架輔橋的組合方案，并設(shè)置主線橋和輔道橋的連接橋。這是設(shè)計(jì)技術(shù)方案的創(chuàng)新。運(yùn)河主線橋和輔道橋之間連接橋的設(shè)置，在國(guó)內(nèi)運(yùn)河大橋上屬于首例。輔道橋交通可直入主線快速路，極大提高交通效能，并通過(guò)運(yùn)河西路匝道和青石西路出入口，實(shí)現(xiàn)主線快速路和運(yùn)河兩側(cè)道路的交通轉(zhuǎn)換，交通功能疊加，提升明顯。

跨京杭運(yùn)河桁架橋浮墩托運(yùn)頂推技術(shù)具有創(chuàng)新示范效應(yīng)。運(yùn)河主線橋采用鋼-混凝土的混合連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，主梁中跨47 m采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)鋼-混結(jié)合段與兩側(cè)的混凝土梁形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)自重輕，施工速度快，主梁高度低，梁體更顯輕盈，是結(jié)合本橋?qū)嶋H需要的創(chuàng)新之舉。圖13為山北大橋施工照片。

圖13 山北大橋施工照片

（3）江海西路主線高架大量采用預(yù)制拼裝組合小箱梁，有效降低施工期對(duì)既有道路交通影響。上部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝率達(dá)95%以上。橋梁結(jié)構(gòu)型式改良，采用隱式倒T蓋梁，減小結(jié)構(gòu)高度，利于景觀效果?？缏房诖罂鐦蛄航Y(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支或連續(xù)疊合梁結(jié)構(gòu)，鋼材指標(biāo)低，施工速度快。立交匝道橋設(shè)計(jì)，棄用常規(guī)現(xiàn)澆混凝土梁，解決了常規(guī)結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)梁體裂縫的問(wèn)題。對(duì)于直線段和曲線半徑較大的曲線段采用預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖14），對(duì)于半徑較小的曲線段采用連續(xù)疊合梁結(jié)構(gòu)。橋梁結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)，且經(jīng)濟(jì)合理。

圖14 小箱梁斷面

4 結(jié)語(yǔ)

城市快速道路的設(shè)計(jì)，首先需要根據(jù)地區(qū)規(guī)劃、區(qū)域路網(wǎng)和交通需求，分析該道路承擔(dān)的交通功能和交通流量等，綜合考慮現(xiàn)狀和規(guī)劃條件，在最大程度滿足交通功能需求的情況下，做到設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)做好周邊環(huán)境的合理保護(hù)，確保施工期間的交通運(yùn)行良好。這需要設(shè)計(jì)人員用心設(shè)計(jì)，精益求精，力求完成最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；同時(shí)需要大膽設(shè)計(jì)，勇于創(chuàng)新，以適應(yīng)新材料、新環(huán)境和新形勢(shì)的變化。精細(xì)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是城市快速道路設(shè)計(jì)最為重要的思想精神，在現(xiàn)有道路的快速化改造工程中尤為重要。