黃國雄

(福州市規(guī)劃設(shè)計研究院 福建福州 350108)

0 引言

近年來，軌道交通作為城市交通的重要組成部分，建設(shè)越來越多，在規(guī)劃建設(shè)過程中，為更充分地利用周邊土地資源，公路交通或市政交通與軌道交通共通道合建的方案逐漸成為一種趨勢。兩種交通功能合建給規(guī)劃者、建設(shè)者提出了更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)。文章以福州市道慶洲公軌合建過江通道為背景，從線位選址、合建方案、橋隧方案等方面進行總體設(shè)計分析比選，歸納研究方法，希望對今后同類項目的設(shè)計提供一些參考作用。

1 工程概況

道慶洲過江通道工程作為國道G316線福州境內(nèi)跨烏龍江的重要節(jié)點工程，是福州市區(qū)與濱海新城聯(lián)系的重要通道，承載著市政公路交通與福州市軌道6號線重要功能。工程起點與福泉高速公路相接，與軌道交通共線后跨越烏龍江，公軌共線長4.4km，終點與福州東南快速通道相接。過江通道總體平面線位如圖1所示。

圖1 通道總體線位位置圖

2 技術(shù)標準

市政公路主要技術(shù)標準：

市政公路道路等級：城市主干道兼一級公路；設(shè)計車速：60km/h；車道數(shù)：跨江大橋公路橋面總寬31 m，按照雙向六車道+兩側(cè)人非混行車道；汽車荷載等級：城市A級兼公路I級[1-2]。

軌道交通六號線主要技術(shù)標準：

動車組類型：鋼軌鋼輪B2車組，6輛一組；線間距：4.2 m；凈寬：10 m設(shè)計(雙線)。

3 建設(shè)條件

道慶洲過江通道周邊有馬航洲錨地、烏龍江為IV級航道。在河道中部經(jīng)過兩個沙洲。起點地段處于村莊、農(nóng)田、果園上，標高較為平坦，從閩江北港至閩江南港地域跨度大，河底高程約在-6.0 m～3.0 m，沙洲高程3.3 m～3.8 m左右，烏龍江南岸原203省道高程約在6.3 m～18.3 m左右。通道區(qū)域地形屬平原(濱海平原)與閩東南丘陵交接處，地貌為烏龍江最狹窄河床向下游突然變寬闊的河口段，兩岸為近北東向丘陵。河床由江心河槽和兩岸河漫灘組成，受閩江入?？诎肴粘毕绊?，水流變化復(fù)雜，退潮時河漫灘露出水面。

通道區(qū)域通航標準：雙孔單向、單孔雙向通航凈寬分別為91 m和170 m；通航凈高21.15 m；最高通航水位+6.31 m。

4 通道建設(shè)起終點邊界確定

4.1 公路建設(shè)起終點研究

起點研究：該項目是福州城區(qū)與長樂區(qū)、濱海新城的快速通道，根據(jù)規(guī)劃及道路功能定位，首先主要考慮滿足新舊城快速過境交通；其次滿足長樂與三江口片區(qū)的交通便捷接駁，然后是減少對周邊環(huán)境的影響。通過分析以上需求，項目起點應(yīng)選擇與福泉高速連接線連接形成快速連續(xù)流。終點設(shè)置應(yīng)符合全線快速路的總體要求，路線上跨沈海高速后終點與規(guī)劃中的福州東南快速通道相接。

4.2 軌道交通合建起終點研究

根據(jù)軌道交通建設(shè)規(guī)劃，6號線在過江走廊上與本項目路線基本重合。6號線在三江口片區(qū)主要沿著規(guī)劃縱二路布設(shè)，下穿三江路后爬升并跨越南江濱大道，因此將縱二路作為公軌合建的起點。軌道6號線總體走向在跨越烏龍江后，往東沿著G316(原S203)一直通往長樂市區(qū)，而道路工程在G316(原S203)與營融線交叉口處往南上跨沈海高速后與東南快速通道相接，因此公軌合建終點設(shè)置在公路與軌道線位的分離點。軌道交通6號線規(guī)劃線位如圖2所示。

圖2 軌道交通建設(shè)規(guī)劃圖

5 通道線位及周邊敏感點分析

根據(jù)項目起終點確定及上位規(guī)劃提供的路線大致走向，該項目主要節(jié)點因素為：起點三江路、南江濱路、馬杭洲錨地、IV級航道、道慶洲濕地、長樂側(cè)現(xiàn)狀道路和碼頭、部隊營區(qū)等，對沿線可能相關(guān)的節(jié)點進行分析，為路線具體走向確定提供相應(yīng)依據(jù)。

(1)三江路、南江濱路節(jié)點

馬航洲錨地與南江濱路節(jié)點距離較近，路邊為防洪大堤，在考慮到線形順適的前提下，盡量少占用地和減小對錨地的影響；烏龍江流域為4級航道，線路需考慮與航道夾角及凈空尺度的限制因素，綜合水利多方面因素，不宜在南江濱路節(jié)點設(shè)置互通立交方案，宜采用主線上跨方案。

在三江路—縱二路交叉口處，通過規(guī)劃路網(wǎng)實現(xiàn)與主線連接，減少對現(xiàn)狀規(guī)劃紅線的影響。采用平行式匝道進出口方案能減小對周邊景觀影響。節(jié)點方案如圖3所示。

(2)道慶洲濕地節(jié)點

道慶洲濕地面積約2.3 km2，濕地自然條件好，各類動植物資源豐富。由于條件適宜，在不同季節(jié)還吸引了白鷺、蒼鷺為主的30多種水禽群體，到那里棲息、覓食和繁衍，成為當?shù)鬲毺氐纳鷳B(tài)景觀。濕地景觀的再生利用、保護，已引起有關(guān)方面的重視。本次選線原則主要是盡可能避讓道慶洲區(qū)域，使項目實施對道慶洲濕地的影響降到最小，實現(xiàn)工程建設(shè)與環(huán)境保護的和諧共處。

(3)南岸側(cè)碼頭、203省道節(jié)點

南岸既有建筑地塊、碼頭較多，主要有恒大碼頭、通達碼頭、吳航鋼鐵廠等，根據(jù)前期對接該項目路線應(yīng)減少對上述地塊的影響。通過對省道203的交通聯(lián)系及流量分析，結(jié)合用地的受限情況，綜合考慮立交方案如圖4所示。

圖4 南岸與碼頭、203省道立交方案

6 橋隧方案比選研究

道慶洲通道工程跨江河段受濕地、馬杭州錨地、碼頭限制較多，采取隧道方案可規(guī)避上述控制節(jié)點，因而需要對隧道方案的可行性進行比選研究。

(1)隧道方案構(gòu)思

主河槽隧道方案：采用沉管法和盾構(gòu)法修建隧道，在技術(shù)上均可行，兩方案比較主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

沉管隧道埋深較淺，其設(shè)計和施工受水文條件、河床沖刷影響較大，較適合河勢穩(wěn)定、河床沖刷小的區(qū)域，而盾構(gòu)隧道由于其埋深相對較大，上述條件影響相對較小。

沉管隧道施工對兩岸防洪大堤需進行開挖，對堤防安全影響較大，而盾構(gòu)隧道是采用下穿施工，對堤防影響較小。

本河段河床沖刷變化較大，航道繁忙，且穿過濕地保護區(qū)。采用沉管隧道，隧道的埋深受沖刷及河床演變等因素影響。若埋深過大，將增加施工難度和成本；埋深過淺，覆蓋層及基層易受沖刷，后期運營結(jié)構(gòu)安全受影響，并且會對濕地影響較大。綜合考慮，隧道方案只能采用對航道及濕地影響較小的盾構(gòu)法施工方案。

(2)隧道方案斷面

該工程為特長隧道，按照相關(guān)工程技術(shù)標準應(yīng)設(shè)置緊急停車帶。圓形隧道的建筑限界，內(nèi)凈尺寸除滿足通行限界、設(shè)備限界、施工工藝要求外，尚需考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形等。對盾構(gòu)隧道方案，該工程交通包含六車道及地鐵6號線，可采用三管方案。

(3)隧道方案平立面

本通道兩端均為河槽斷面中的最深處，福州側(cè)為通航孔及碼頭錨地，長樂側(cè)為深水碼頭，控制了隧道埋深及兩岸接線長度。因福州側(cè)隧道底部離接線道路高差達36 m，按最大4%的縱坡爬升，需900 m左右方可地面道路。長樂側(cè)隧道底部離接線道路高差達48 m，按最大4%的縱坡爬升，需要1200 m長度。長樂側(cè)接線現(xiàn)狀道路寬45 m，但由于隧道出口占地寬度達到46 m，原有道路勢必向兩側(cè)加寬，從而影響到道路兩側(cè)碼頭、辦公樓及廠房，這樣會導(dǎo)致拆遷量極大。

(4)研究結(jié)論

隧道方案雖然具有實施的可能性，但限制因素較多：隧道進出口與周邊路網(wǎng)接線交通組織較差；隧道建安費達56.4億，較橋梁方案增加較多；工程防災(zāi)風(fēng)險大；隧道方案建設(shè)工期長；6號線前期研究不推薦隧道方案。

綜上所述，隧道方案關(guān)鍵性限制因素較多，本通道工程不推薦隧道方案。

7 公軌合建方案比選

目前公軌合建常見的布置方式有兩種：平層布置和雙層布置(公路在上，軌道在下)。

方案一：雙層整幅布置(圖5)[3]。上層公路橋面布置為：0.5 m(防撞欄)+3.5 m(緊急停車帶)+3×3.5 m(機動車道)+0.5 m(路緣帶)+1.0 m(防撞欄)+0.5 m(路緣帶)+3×3.5 m(機動車道)+3.5 m(緊急停車帶)=31 m。

下層布置2線輕軌，輕軌橋面寬度為10 m。

方案二：平層整幅布置(圖6)。橋面布置為：1.5 m(索區(qū))+3.5 m(緊急停車帶)+3.5 m(機動車道)+3.5 m(機動車道)+3.5 m(機動車道)+0.5 m(路緣帶)+0.75 m(防撞欄)+10.5 m(兩線輕軌)+0.75 m(防撞欄)+0.5 m(路緣帶)+3.5 m(機動車道)+3.5 m(機動車道)+3.5 m(機動車道)+3.5 m(緊急停車帶)+1.5 m(索區(qū))=44 m。

圖6 平層整幅橫斷面布置圖

兩種布置方案比較如下：

(1)梁高：平層方案梁高主要是結(jié)構(gòu)受力控制，梁高與橋型及跨度有關(guān)，主橋一般在3 m～4 m之間，引橋一般在2.5 m～3.5 m之間。雙層方案梁高受軌道交通行車限界控制，梁高較高，一般在9 m～12 m之間。

(2)橋?qū)挘弘p層方案以公路橋?qū)挒橹鳎瑸?1 m左右；平層方案則為二者之和，在44 m左右。

(3)橋梁占地：雙層方案由于橋較窄，全線占地較少；平層方案由于橋較寬，全線占地較大。

(4)兩岸接線：南岸接線受G316(原S203)省道兩側(cè)現(xiàn)狀企業(yè)用地限制，采用平層布置占地增大，將要搬遷部分廠房，因而較適合采用雙層布置方案；北岸接線不受控制，采用雙層和平層方案均可。

(5)運營管理：雙層方案，公軌上下層分開運營，相互干擾少，管理方便；平層方案需考慮設(shè)置隔離設(shè)施，以保證軌道封閉通行。

(6)行洪、通航、濕地：由于雙層方案梁高較高，引橋基準跨徑可做到80 m左右，而平層方案合理的引橋跨徑為50 m左右。雙層方案引橋區(qū)域水中墩子較少，利于橋下行洪、通航、濕地等。

(7)工程造價：兩種布置方案均采用共用基礎(chǔ)，雙層方案由于梁高較大，引橋跨度大，工程造價比平層方案稍貴。而平層方案由于需考慮隔離設(shè)施，二者費用大致相抵。

(8)工期：平、雙層方案在設(shè)計、施工等方面技術(shù)均成熟，工期二者基本相當。

綜上分析，雙層方案具有占地少、軌道縱坡小、全線布置形式統(tǒng)一、運營管理方便等優(yōu)勢，因而推薦雙層布置方案。

8 跨江大橋橋型方案比選

經(jīng)過綜合比較，公軌布置方式推薦采用公路在上，軌道在下的雙層布置方式，接下來主要對主橋橋型進行研究。

(1)方案一：主通航孔橋型方案采用(121+276+121)m 公軌雙層鋼桁連續(xù)梁[3]。

①橋式布置：本方案采用主跨跨徑組成為(121+276+121)m。公路橋面采用鋼-混結(jié)合結(jié)構(gòu)，標準桁高9.5 m，主墩處桁高為23 m。主墩處變桁高區(qū)段下弦桿采用鋼-混組合截面，以提高結(jié)構(gòu)剛度，控制鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸。上層公路橋面寬度31 m，下層輕軌橋面采用正交異性整體鋼橋面系。方案效果如圖7所示。

圖7 (121+276+121)m 雙層鋼桁連續(xù)梁效果圖

②主梁：本橋上層公路橋面寬31 m，下層為雙線軌道交通，線間距4.2 m。由于公路橋面較寬，鐵路面較窄，主桁桁寬的選擇需結(jié)合主橋橫向穩(wěn)定、橫梁懸臂受力等因素綜合確定。綜合主橋橫向剛度、公路橫梁結(jié)構(gòu)受力，桁寬取15 m，公路懸臂長8 m，桁間橫梁15 m。

③方案特點：該方案公路與輕軌面分層布置，結(jié)構(gòu)通透，運營管理方便，橋下占地少。公路橋面和主墩下弦采用組合結(jié)構(gòu)，可大大提高公路橋面鋪裝使用壽命。

④景觀特點：道慶洲大橋位于三江交匯口(閩江、烏龍江、馬江交匯處)，根據(jù)規(guī)劃三江口將成為大福州的城市地理中心。三江口片區(qū)視野開闊，距離市中心較近，而且與馬尾、長樂地域相鄰，三江口周邊還有馬杭洲、道慶洲濕地保護區(qū)，是鳥類重要的繁殖地，環(huán)境優(yōu)美。從橋址處景觀協(xié)調(diào)方面考慮，連續(xù)鋼桁梁，結(jié)構(gòu)簡潔，線型優(yōu)美，無高聳建筑，與周圍環(huán)境適應(yīng)性較好，不破壞江面視野。

(2)方案二：主通航孔橋型方案采用(141+240+141)m 公軌雙層鋼桁斜拉橋。

①橋式布置：該方案主橋采用混凝土鋼桁結(jié)合梁斜拉橋，孔跨布置為141+240+141=522 m，公路在上輕軌在下的雙層布置方案。主桁節(jié)間10 m，上下弦桿中心距離9.5 m，上層公路橋面寬32 m，下層輕軌橋面寬13m。方案效果如圖8所示。

圖8 (141+240+141)m 雙層鋼桁斜拉橋效果圖

②主梁：主梁采用鋼桁結(jié)合梁結(jié)構(gòu)，公軌上下雙層布置，公路橋面采用混凝土板與鋼桁上弦桿及橫梁相結(jié)合，輕軌橋面采用縱橫梁體系。混凝土板橋面寬31 m，板厚25 cm，擱置在上弦桿和6條縱梁上。上、下弦桿高1 m，寬1 m。

③方案特點：該方案公路與輕軌面分層布置，結(jié)構(gòu)通透，運營管理方便，橋下占地少。

④景觀特點：混凝土鋼桁結(jié)合梁斜拉橋，梁型通透，造型輕盈。橋塔采用傳統(tǒng)牌樓形式，是福州三坊七巷傳統(tǒng)建筑文化的體現(xiàn)。

(3)橋型方案比選

兩個方案在設(shè)計、施工、造價、工期方面均比較接近。從橋址處景觀協(xié)調(diào)方面考慮，方案一采用連續(xù)鋼桁梁方案，結(jié)構(gòu)簡潔，線型優(yōu)美，無高聳建筑，與周圍環(huán)境適應(yīng)性較好，而方案二斜拉橋結(jié)構(gòu)主塔高度較高，橋面以上主塔部分稍顯高聳，視覺上較突出，與三江口景觀效果協(xié)調(diào)性稍差，因此，推薦采用主跨276 m的變高度鋼桁連續(xù)梁方案。

9 結(jié)語

通過對福州市道慶洲過江通道的總體方案研究表明：

(1)大型過江通道方案研究是個復(fù)雜系統(tǒng)的工程，采用由面到線、由線到點、先主要后次要的研究方法是合理有效的。

(2)總體方案的分析首先應(yīng)重點進行上位規(guī)劃的解讀及項目功能定位分析，明確項目的建設(shè)邊界與起終點。

(3)大型項目的深化研究應(yīng)對線位及敏感點進行著重分析與評估，重要節(jié)點還應(yīng)進行橋隧方案的同深度比選。

(4)公軌雙層合建的橋梁方案可以有效解決兩岸接線用地復(fù)雜受限的情況，且在與周邊環(huán)境景觀協(xié)調(diào)上、造價上具有一定的優(yōu)勢。