鄭州西三環(huán)隴海路立交選型與特色設(shè)計

陳鴻煒

（同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司，上海市 200092）

鄭州西三環(huán)隴海路立交選型與特色設(shè)計

陳鴻煒

（同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司，上海市 200092）

結(jié)合鄭州西三環(huán)隴海路立交工程，對立交選型、方案比選進行了探討，著重介紹了該工程中的一些特色設(shè)計，可為類似立交工程的設(shè)計提供參考。

互通立交，立交選型，特色設(shè)計

0　引言

快速路是快速、大容量交通的主要載體，是解決城市交通擁堵的主要手段之一。隨著我國城市化進程的飛快發(fā)展，城市快速路建設(shè)取得了相當(dāng)?shù)囊?guī)模?？焖俾分g的交通轉(zhuǎn)換是通過互通立交完成的。這些互通立交分布于城市快速路各個節(jié)點上，提高了道路的通行能力，在很大程度上緩解了城市交通壓力。本文結(jié)合鄭州三環(huán)快速化工程西三環(huán)隴海路立交工程項目（以下簡稱本工程），對城市互通立交的設(shè)計進行探討。

1　工程介紹

由北三環(huán)、西三環(huán)、南三環(huán)和中州大道所組成的三環(huán)線即為鄭州市主城區(qū)快速路系統(tǒng)規(guī)劃“一環(huán)兩縱三橫”中關(guān)鍵的“一環(huán)”，是鄭州市區(qū)一條繞城的快速通道，隴海路高架是鄭州市區(qū)一條東西走向的快速通道（“一環(huán)兩縱三橫”中三橫之一）。本工程即位于西三環(huán)和隴海路交叉口處，設(shè)計為全互通立交，將西三環(huán)高架和隴海路高架連通，是鄭州市主城區(qū)快速路網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點。

西三環(huán)、隴海路主線高架設(shè)計速度為80 km/h；立交匝道設(shè)計速度不低于40 km/h，困難情況不低于35 km/h。主線高架采用雙向6車道的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置：0.5 m（中央防撞墩）+［0.5 m（路緣帶）+（2×3.75 m+3.5 m）（機動車道）+0.5 m（路緣帶）+0.5m（防撞墻）］×2=25.5 m；立交匝道采用單向雙車道標(biāo)準(zhǔn)斷面布置：0.5 m（防撞墻）+0.25 m（路緣帶）+2×3.75 m（行車道0+0.25 m（路緣帶）+0.5 m（防撞墻）=9 m。

2　立交選型

2.1選型原則

立交的選型一般遵循以下原則［1］：功能至上：立交選型應(yīng)首先滿足其交通功能要求，并兼顧其他方面；著眼未來：立交選型要充分考慮遠(yuǎn)期周邊區(qū)域設(shè)施建設(shè)后誘導(dǎo)產(chǎn)生的交通量增長需求；效益最大化：既滿足交通功能，又盡量減少工程量，節(jié)約用地，使綜合效益最大化。城市景觀：立交應(yīng)形成開敞的城市節(jié)點空間和景觀節(jié)點，滿足城市景觀需要。在綜合考慮了交通功能、占地面積、未來交通量增長、城市景觀等因素后，提出以下兩個設(shè)計方案。

2.2方案比選

方案一：單苜蓿葉+定向匝道互通式立交

主線高架設(shè)計行車速度為80 km/h，立交匝道除南向西（SW匝道）采用35km/h車速外，其余匝道均采用40 km/h車速。由于立交東側(cè)約500 m處，規(guī)劃隴海路高架布置一對上下匝道，故采用增設(shè)輔助車道的方式連接立交匝道之出入口（主線形成雙向八車道），其間距約380 m，滿足車輛交織的長度要求，將出入主線的交通對主線的影響降低到最?。荒蟼?cè)淮河路以北設(shè)置一對上下橋匝道，鑒于其與立交間距過近，通過增設(shè)集散車道（JS匝道）的方式，避免主線車輛交織，保證主線交通流通暢，見圖1。

方案二：雙苜蓿葉+定向匝道互通式立交

該方案層次與方案一基本向相同，西三環(huán)高架布置于第2層。隴海路高架布置于第3層，上跨西三環(huán)高架橋，同時設(shè)置匝道于第2～3層之間，實現(xiàn)同西三環(huán)主線的互通。四個方向的接線與方案一基本一致，見圖2。

圖1　方案一立交平面示意圖

圖2　方案二立交平面示意圖

方案一：充分滿足了樞紐立交的功能定位，實現(xiàn)高架快速系統(tǒng)之間的直接轉(zhuǎn)向，保障快速系統(tǒng)和地面系統(tǒng)的相對獨立和暢通，為實現(xiàn)快速路網(wǎng)的建設(shè)和地區(qū)發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)，匝道的形式設(shè)置也與交通預(yù)測相符合，各車行方向沒有交織，功能比較完善。缺點是立交層次較高，達(dá)到3層半。

方案二：快速系統(tǒng)互通功能齊全，可以實行各方向的轉(zhuǎn)向，整個立交形式布置比較對稱。缺點是雙苜蓿葉之間的集散車道以及受南側(cè)淮河路北側(cè)匝道影響的集散車道，存在嚴(yán)重交織，對行車暢通及安全有一定影響。東南象限的苜蓿葉匝道占地較方案一大，對燃料公司設(shè)備用地影響較大。

綜上所述：方案一通行能力大于方案二，交通功能優(yōu)于方案二，雖然高接高的方案在橋梁面積上明顯增加，但是占地及拆遷情況和方案二大致相當(dāng)，也明顯更符合快速路網(wǎng)樞紐型節(jié)點互通要求，更加符合隴海路和西三環(huán)兩條快速路的功能定位。因此，采用方案一為本工程的最終實施方案。

3　特色設(shè)計

3.1集散車道設(shè)計

在立交樞紐中交織路段長度短，或立交多個匝道出入口端部間距較近，不能滿足規(guī)范要求時，對主線交通干擾較大，可考慮設(shè)置集散車道。集散車道的設(shè)計車速宜與匝道或輔路設(shè)計車速一致，集散車道應(yīng)通過變速車道與直行車道相接，互通式立體交叉內(nèi)的集散車道與直行車道應(yīng)采用分隔設(shè)施或標(biāo)線分隔。在互通式立交內(nèi)使用集散車道特點是將交織點移出主線道路，并將多出入口形成單一出入口，所有主線出口都在互通立交之前，從而保證統(tǒng)一的出口型。

通過在西三環(huán)主線東側(cè)設(shè)置集散匝道，將主線上連續(xù)的“出+出+入”的形式調(diào)整為“出+入”的形式，并將出入口間距變長，減少主線上交織的現(xiàn)象，提高了通行能力，見圖3。

圖3　集散車道平面示意圖

3.2橋面細(xì)部交通優(yōu)化

采用科學(xué)、合理的交通設(shè)計手段，可以有效解決由客觀邊界條件所帶來的交通組織問題。為滿足規(guī)劃淮河路上、下橋的需要，在立交南側(cè)設(shè)置上下橋匝道（C、D匝道）。淮河路上橋匝道（C）入口距離JS匝道出口僅有65 m，導(dǎo)致匝道出入口間距太近。設(shè)計通過設(shè)置固定的隔離欄（見圖4），使JS匝道出口提前，同時避免C匝道直接進入主線，將交織段從主線上引入到JS匝道中，保證主線的通行能力。

圖4　橋面隔離欄設(shè)置示意圖

3.3地面交叉口安全視距驗證

高架橋橋墩對地面道路車輛行駛視距造成較大影響，尤其是交叉口處，通過采用合理的方法進行安全視距驗證，可大大的降低路口橋梁跨徑，降低工程造價。本工程通過交叉口安全視距驗證三步驟，確認(rèn)了保證安全視距情況下最小的交叉口橋梁跨徑，既保證了行車安全，又降低了結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，同時也節(jié)省了項目造價。交叉口安全視距驗證三步驟如下：

（1）根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》第4.3.3條進行驗證［3］；

（2）若無法滿足第一條，可采用目標(biāo)被阻擋長度進行驗證，驗證視線車輛為最外側(cè)直行車道，目標(biāo)車輛為相鄰進口道左轉(zhuǎn)車道車輛，按小型車輛長度6 m控制；

（3）若仍無法滿足第二條，采用最不利點驗證，指的是直行綠燈亮?xí)r直行車輛進入交叉口，同時保證相鄰進口道黃燈尾進入交叉口的左轉(zhuǎn)車輛安全通過，驗證直行車道為最內(nèi)側(cè)直行車道，兩車相會時保證通過相會點的時間差大于等于1 s，若信號周期內(nèi)設(shè)置有全紅時間可不驗證，見圖5。

圖5　交叉口安全視距驗證示意圖

3.4鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計

本工程橋梁結(jié)構(gòu)以預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁為主，立交匝道在小半徑、大跨徑處采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)（NE、ES、WN跨越西三環(huán)主線處）。為了弄清曲線鋼箱梁橋面鋪裝的受力機理，專門設(shè)立課題對曲線鋼箱梁橋面鋪裝進行專題研究。

根據(jù)課題研究結(jié)論，鋼箱梁橋面鋪裝采用鋼箱梁頂面焊接剪力鍵并澆筑鋼纖維混凝土的形式，在鋼板和瀝青之間有效建立連接；同時在鋼纖維混凝土與瀝青混凝土層之間涂設(shè)聚氨酯防水材料，取得了良好的防水效果。相比澆筑式瀝青和環(huán)氧瀝青等鋼橋面鋪裝形式，施工難度低，投資少。

3.5樁基后壓漿技術(shù)

本工程樁基形式為大直徑鉆孔灌注樁（直徑1.2 m、1.5 m、1.8 m），鉆孔灌注樁施工中存在因孔底沉渣難以清理干凈而降低端阻以及因泥漿護壁而降低側(cè)阻的缺點，從而使鉆孔灌注樁的側(cè)阻系數(shù)和端阻系數(shù)比打入式預(yù)制樁要低。為優(yōu)化樁基設(shè)計，本工程設(shè)計中采用了樁側(cè)和樁端同時注漿的復(fù)合后注漿技術(shù)，并設(shè)立課題對該技術(shù)進行研究，以提高樁基豎向承載力和減少沉降。

現(xiàn)場科研試驗的結(jié)果表明，與試驗報告提供的樁側(cè)阻力相比，復(fù)合注漿側(cè)阻增強系數(shù)在1.5～2.0之間，對應(yīng)樁端阻力增強系數(shù)為1.5～2.2之間［2］。本工程采用樁側(cè)和樁端同時注漿的復(fù)合后注漿技術(shù)后，樁基總造價共節(jié)約約18%，大幅節(jié)約了工程造價。

3.6橋梁抗震專項設(shè)計

本工程對橋梁抗震進行了專項設(shè)計。建立空間有限元模型，通過反復(fù)計算優(yōu)化，確定了分類進行抗震設(shè)計的技術(shù)路線：標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)采用延性抗震設(shè)計，采用普通盆式支座；對聯(lián)長較長和橫向變寬的梁段采用減隔震抗震設(shè)計，采用減隔震抗震支座。

此外，本工程還采用清水混凝土技術(shù)，箱梁外立面采用清水混凝土設(shè)計，結(jié)構(gòu)外觀光潔而有質(zhì)感，符合當(dāng)下綠色建筑的潮流。

4　結(jié)　論

本文以鄭州市西三環(huán)隴海路立交工程為背景，介紹了立交選型的原則和方案比選，并從交通功能和橋梁結(jié)構(gòu)兩方面介紹了本工程不同于其他立交的主要設(shè)計特點，以期為城市互通立交的設(shè)計提供一些有益的參考。目前本工程已竣工通車1 a有余，運營情況良好。

［1］劉智春.武漢市岳家嘴互通式立交選型與設(shè)計［J］.交通科技，2009（3）:97-99.

［2］鄭州市市政工程建設(shè)中心.鄭州市三環(huán)快速化工程樁基后注漿設(shè)計施工與質(zhì)量檢驗指導(dǎo)手冊［Z］.2012.

［3］CJJ 152-2010，城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程［S］.

U412.35+2

B

1009-7716（2016）06-0023-03

2016-03-04

陳鴻煒（1982-），男，上海人，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。