魏 杰

（上海市政工程設(shè)計研究總院集團第十市政設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著城市規(guī)模的擴張，城市外圍已建高速公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施限制了相關(guān)市政道路的聯(lián)通。公路鐵路預(yù)留橋梁、箱涵，往往成為片區(qū)聯(lián)系的首選通道；無預(yù)留區(qū)域，需結(jié)合周邊建設(shè)條件，合理選擇穿越方案，以達到增加片區(qū)聯(lián)系，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的目的。城市道路穿越高速公路目前方案及施工經(jīng)驗均較為成熟，很多學(xué)者對此進行了相關(guān)研究。陽經(jīng)培[1]依據(jù)廣東某機場連接線穿越高速公路的實際工程，對高速路改橋施工方案進行了詳細論述；殷金象[2]對幾種城市道路穿越高速公路方案進行了詳細的優(yōu)缺點比選分析；韓紅等[3]通過對濟南某城市主干路穿越既有高速公路交叉方案的設(shè)計分析，對上跨和下穿兩類交叉節(jié)點方案進行了研究。眾多研究成果對穿越高速公路方案的選擇提供了設(shè)計參考。

本文以酒泉市飛天路穿越現(xiàn)狀G30 連霍高速公路為例，結(jié)合場地周邊建設(shè)條件及地質(zhì)情況，綜合分析施工、造價等多種因素，對穿越方案進行研究剖析。

1 工程概況

酒泉市飛天路作為酒泉市南北向交通性主干道，連接中心城區(qū)新城二期及經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，承擔大量區(qū)域到發(fā)及過境交通。該道路等級為城市主干路，總長度3.19 km，紅線寬度40 m，設(shè)計速度40 km/h，斷面采用3 塊板形式，主線雙向4 車道規(guī)模，南北向展線，向北通往新城二期，向南連接經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。北部道路兩側(cè)以公園綠地及居住用地為主，南部道路兩側(cè)以物流倉儲及二類工業(yè)用地為主。

2 建設(shè)條件分析

2.1 場地條件

飛天路與現(xiàn)狀G30 連霍高速公路斜交，斜交角度為54°。高速公路以北埋設(shè)有國防光纜，與路基坡腳垂直距離約10 m；地面有2 道水渠，分別為討南灌區(qū)四支干渠和生態(tài)綠化渠，渠道均為使用狀態(tài)。高速南側(cè)為現(xiàn)狀永勝路，與公路并行，距離路基約30 m，南側(cè)擬建道路兩側(cè)為酒嘉物流園。項目范圍整體地勢南高北低，公路路基高度1.5 m，穿越范圍現(xiàn)狀高速公路無預(yù)留車行通道。場地周邊條件整體平面圖見圖1。

圖1 場地周邊條件整體平面圖

2.2 地質(zhì)條件

場地范圍地層結(jié)構(gòu)主要由①層素填土、②層粉土、③層卵石構(gòu)成，素填土層厚0.50～1.40 m，稍密，以砂礫石和粉土為主，不宜作為新建道路的基礎(chǔ)持力層；粉土層厚度0.30～1.00 m，稍濕、稍密，地基承載力特征值120 kPa，不宜作為路基持力層；卵石層厚度大，未揭穿，層位穩(wěn)定，分布連續(xù)，大于20 mm 的卵石含量約占50.2%～70.0%，一般粒徑20～50 mm，最大粒徑180 mm，地基承載力特征值450 kPa，工程力學(xué)強度較高，是良好的天然基礎(chǔ)持力層。

2.3 設(shè)計要求

作為片區(qū)聯(lián)系重要通道，本工程穿越方案需滿足以下設(shè)計要求：

（1）滿足交通通行能力，符合道路功能定位，實現(xiàn)預(yù)期建設(shè)目標。

（2）方案應(yīng)適宜當?shù)亟ㄔO(shè)條件，安全可靠，與周邊場地協(xié)調(diào)，滿足周邊物流園區(qū)發(fā)展需求。

（3）盡可能減少對高速公路交通影響，確保河西走廊酒泉地區(qū)旅游旺季交通不擁堵。

（4）適當布置慢行系統(tǒng)，方便居民出行。

（5）穿越設(shè)施滿足市政管網(wǎng)敷設(shè)需求。

3 方案設(shè)計

3.1 路改橋穿越

路改橋方案應(yīng)著重考慮施工期間高速交通保通，其中的開挖支護形式和沉降變形控制是設(shè)計施工的難點。半幅開挖以后，另通車半幅通常采用路基形式或鋼便橋通行：路基形式通行方案應(yīng)避免超重荷載引發(fā)路基坍塌，影響行車安全；鋼便橋保通方案應(yīng)確保便橋基礎(chǔ)穩(wěn)定，與兩側(cè)路基平順過渡銜接，變形可控，交通防護設(shè)施完善。

飛天路整體采用地道下穿。北側(cè)水渠拆除并原位重建后位于下穿箱涵頂板之上；路改橋穿越方案設(shè)計時，為降低工程造價，將南側(cè)永勝路交叉口同期改建為橋梁。地道北側(cè)暗埋箱涵與高速橋梁銜接，高速南側(cè)與永勝路中間采用敞開式。飛天路總體下穿布置形式為（由南向北）：地道敞開段+ 永勝路橋梁（地道下穿橋梁）+ 地道敞開段+ 高速公路橋梁（地道下穿橋梁）+ 地道暗埋段（穿過光纜、水渠）+ 地道敞開段。地道內(nèi)不同高程分別設(shè)置機動車道和慢行車道，機動車道主線最大縱坡以4%控制。

路改橋方案平面圖、縱斷面圖見圖2、圖3。

圖2 路改橋方案平面圖

圖3 路改橋方案縱斷面圖

施工期間高速公路半幅通行，中分帶采用鉆孔灌注樁支護，支護前先改移既有中分帶通信管道和光纜，待樁身強度達到要求時開挖土方及施作樁間土支護。完成單側(cè)橋梁樁基、蓋梁等下部結(jié)構(gòu)施工后，進行臺背回填，架設(shè)橋梁上部結(jié)構(gòu)，施工橋面鋪裝及附屬工程，達到通車要求。圍擋封閉引導(dǎo)車流后進行另半幅施工。

路改橋方案優(yōu)點：梁體為工廠標準預(yù)制產(chǎn)品，質(zhì)量容易控制；樁基礎(chǔ)施工后，整體沉降較小，工后橋梁與兩側(cè)舊路基不容易形成沉降錯臺而造成跳車；下穿范圍暗埋段較短，整體采光效果好。

路改橋方案缺點：半幅施工，且時間長，對高速公路交通會產(chǎn)生影響；梁體吊裝作業(yè)，需臨時中斷交通，協(xié)調(diào)難度較大。

3.2 箱涵頂進下穿

箱涵頂進一般采用明頂和暗頂兩種方式。明頂工藝簡便、直觀，在高速公路不具備建設(shè)臨時便道的條件下，可采用半幅開挖頂進。保通半幅采用中分帶打樁支護，以路基形式或半幅架設(shè)鋼便橋通行。暗頂工藝不中斷交通，對交通影響較小，但大跨徑頂推變形控制難度大，需結(jié)合地質(zhì)條件，采用管棚、鋼梁等支護預(yù)加固，以減少變形沉降。酒泉地區(qū)地質(zhì)穩(wěn)定，地表填土以下為砂卵石地基，卵石粒徑較大，直接頂推較為困難，存在安全隱患，結(jié)合本工程實際施工技術(shù)條件，采用明頂方式，半幅打樁支護。

該設(shè)計方案中，高速公路與永勝路橋梁之間仍采用敞開式，其余布置形式同路改橋方案?？傮w下穿布置形式為（由南向北）：地道敞開段+ 永勝路橋梁（地道下穿橋梁）+ 地道敞開段+ 地道暗埋段（穿過高速公路、北側(cè)光纜及水渠）+地道敞開段，地道長度及縱坡同路改橋方案。箱涵頂進下穿方案平面圖、縱斷面圖見圖4、圖5。

圖4 箱涵頂進下穿方案平面圖

圖5 箱涵頂進下穿方案縱斷面圖

明頂方案優(yōu)點：不需要大范圍開挖高速路基，施工期間交通可實現(xiàn)保通。

明頂方案缺點：施工工序較多，時間長，造價高，頂推箱涵與高速公路斜交，施工難度大。

3.3 橋梁上跨穿越

橋梁上跨的難點在于如何選擇橋型及施工方案，以減少對高速公路通行的影響。橋型選擇受跨徑制約，飛天路與高速公路斜交角度較大；同時，高速路基高度僅為1.5 m，受南側(cè)永勝路交叉口凈空限制，橋梁長度增加，橋梁跨越該2 處位置需要的跨徑大約為150 m。

本方案采用2×75 m 下承式雙索面梁拱組合橋，橋梁總長150 m，單個拱圈跨度75 m，矢高15 m，矢跨比1/5；上部結(jié)構(gòu)梁高2 m，采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，拱肋斷面采用5 邊形斷面，為變高度布置，拱頂高度約1.3 m，拱腳高度約2 m；單個拱圈共設(shè)置34 根吊索，索距3.75 m，為雙索面布置。主橋及兩側(cè)接線總長為465 m，橋型立面布置圖、橋梁上跨方案平面圖和縱斷面圖見圖6～圖8。

圖6 橋梁立面布置圖（單位：m）

圖8 橋梁上跨方案縱斷面圖

橋梁上跨方案優(yōu)點：采用適宜的施工方案，高速公路交通可不中斷；造型景觀效果好。

橋梁上跨方案缺點：造價高，大跨徑橋梁施工在西北偏遠地區(qū)困難大，施工力量不足，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)有限。

3.4 方案綜合比選

針對本項目建設(shè)條件，從施工工期、施工交通影響、工程造價、施工方案適應(yīng)性等幾個方面進行綜合比選（見表1），同時結(jié)合高速公路管理部門及項目主管部門意見，最終確定本項目采用路改橋方案。

4 結(jié)語

（1）穿越高速公路方案選擇應(yīng)結(jié)合當?shù)貙嶋H建設(shè)條件，尤其對于大跨度橋梁、轉(zhuǎn)體施工等，需考慮地區(qū)施工是否具備相應(yīng)能力；同時綜合施工工藝、造價等因素進行合理選擇。

（2）對于西北季節(jié)性冰凍地區(qū)，1 年內(nèi)施工時間有限，尤其是對于擬穿越高速公路為地區(qū)對外唯一交通大動脈的情況，選擇穿越方案時需考慮施工時限，盡可能減少對高速公路交通的干擾。