坦桑尼亞烏本戈立交工程總體方案設(shè)計

宋 妙

（上海市政工程設(shè)計有限公司，上海市 200438）

1 項目概況

項目位于東非坦桑尼亞達(dá)累斯薩拉姆市。達(dá)累斯薩拉姆市是坦桑尼亞第一大城市和港口，全國的經(jīng)濟(jì)、文化中心，東非重要港口，“海上絲綢之路”沿線城市。烏本戈交叉口位于達(dá)累斯薩拉姆市骨干道路Morogoro 路 與Nelson Mandela-Sam Nujoma 路的交點，其中Morogoro 路為達(dá)累斯薩拉姆市已建成的BRT 一期走廊，Nelson Mandela 路與位于城市東南側(cè)的港口相連。從地理區(qū)位而言，烏本戈交叉口是骨干路網(wǎng)中重要的交通轉(zhuǎn)換節(jié)點，是達(dá)累斯薩拉姆市向西進(jìn)出城的咽喉要道。原該交叉口交通擁堵非常嚴(yán)重，亟需進(jìn)行立體化改造。烏本戈立交工程是坦桑尼亞政府主導(dǎo)的多跨多層大型立交橋項目，由世界銀行主要投資建設(shè)，社會經(jīng)濟(jì)影響極大，深受各方廣泛關(guān)注。

項目主要由一座三層立交橋和配套分流道路構(gòu)成。由于本項目為海外項目，在采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系、建設(shè)施工條件等各個方面與國內(nèi)項目均有較大差異。本文從項目的建設(shè)特點、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、總體方案及設(shè)計經(jīng)驗等方面進(jìn)行總結(jié)，以期便于后續(xù)類似工程項目參考與應(yīng)用。

2 項目建設(shè)特點

2.1 多種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系

由于坦桑尼亞當(dāng)?shù)赜糜谥笇?dǎo)工程設(shè)計的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，需與業(yè)主方、監(jiān)理方等根據(jù)具體設(shè)計內(nèi)容逐一商議適用的設(shè)計規(guī)范。坦桑尼亞為英聯(lián)邦成員國之一，工程項目設(shè)計主要采用英國標(biāo)準(zhǔn)體系，例如橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計主要參照英標(biāo)規(guī)范體系中的BS 5400 規(guī)范[1]。對道路工程設(shè)計而言，已有部分設(shè)計施工相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)為坦桑尼亞當(dāng)?shù)貒鴺?biāo)，例如道路路線幾何設(shè)計、路基路面設(shè)計等，但其編制依據(jù)仍是英國標(biāo)準(zhǔn)體系。而在這些標(biāo)準(zhǔn)中未明確要求的部分，則參照國際通用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，例如路面結(jié)構(gòu)設(shè)計采用美國AASHTO 的路面結(jié)構(gòu)計算方法；交通工程設(shè)計則以SADC（南部非洲發(fā)展共同體，Southern African Development Community）的標(biāo)準(zhǔn)體系為基準(zhǔn)。

2.2 與BRT 系統(tǒng)的聯(lián)系

沿Morogoro 路已建成BRT 一期，交叉口兩側(cè)均設(shè)有BRT 車站；沿Sam Nujoma 路和Nelson Mandela路分別規(guī)劃有BRT 四期和五期。因此，本工程在設(shè)計中需充分考慮與既有BRT 一期線路運營的融合，盡量避免大規(guī)模既有BRT 設(shè)施的拆改，充分考慮施工期間BRT 運營交通組織要求。此外，本工程還應(yīng)考慮好針對BRT 四、五期的設(shè)計預(yù)留。

2.3 當(dāng)?shù)匾?guī)劃建設(shè)條件限制

一方面，坦桑尼亞當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)缺乏完善的發(fā)展規(guī)劃體系，且既有規(guī)劃的更新相對于其發(fā)展速度而言較為落后，又由于受制于社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況等因素的影響，項目在建設(shè)費用、征地拆遷方面存在較大困難，工程設(shè)計方案應(yīng)盡可能具有規(guī)劃前瞻性，并盡可能減少對已建基礎(chǔ)設(shè)施（例如節(jié)點東側(cè)人行天橋）、廠房、民宅的影響。

另一方面，由于非洲當(dāng)?shù)氐馁Y源條件、運輸條件、施工機(jī)械等各方面的限制，本工程在設(shè)計過程應(yīng)加強(qiáng)與業(yè)主及施工單位等各方的溝通，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況選用切實可行的設(shè)計方案。

2.4 國際化協(xié)作

本工程業(yè)主方為坦桑尼亞國家公路局（Tanzania National Roads Agency），設(shè)計審圖方為南非奧雅納工程咨詢公司（Arup），建設(shè)方為中國企業(yè)，業(yè)主方還先后聘請了韓國、埃及等多國的咨詢公司作為監(jiān)理方參與設(shè)計施工全過程。

因此，本工程在設(shè)計過程中需基于國際化多元背景征詢多方意見以達(dá)到最有利的協(xié)同，推進(jìn)項目順利實施。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本工程采用的主要道路交通設(shè)計規(guī)范包括《Road Geometric Design Manual》（Ministry Of Works,Tanzania,2011 Edition）[2]、《Pavement and Materials Design Manual》（Ministry Of Works,Tanzania,1999 Edition）[3]、《A Guide to Traffic Signing》（Ministry of Infrastructure Development,Safety and Environment Unit,Tanzania,2009 Edition）[4]等。這些規(guī)范分別從道路幾何線型、斷面設(shè)計、路基路面設(shè)計、交通標(biāo)志標(biāo)線信號燈等方面進(jìn)行了設(shè)計要點的闡述。

依據(jù)本項目設(shè)計要求，選用以下主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）設(shè)計車速

主線50 km/h，輔道40 km/h。

（2）車道寬度

機(jī)動車車道寬度：社會車道3.25～3.5 m，BRT 車道3.5 m。

路緣帶寬度：橋上側(cè)向安全間距0.6 m（護(hù)欄高于0.2 m）；地面段無需路緣帶（路緣石高度低于0.2 m則不需要設(shè)置路緣帶）。

人行道寬度：3 m。

（3）設(shè)計年限

道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)的設(shè)計年限：20 a；

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限：12 a（瀝青路面）。

（4）荷載標(biāo)準(zhǔn)

Equivalent standard axles E80。

（5）道路凈空高度

機(jī)動車≥5.2 m；自行車、行人≥2.5 m。

（6）氣候分區(qū)

溫和，moderate zone。

主要線形標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 主要線形標(biāo)準(zhǔn)

對比國內(nèi)及坦桑尼亞國家設(shè)計規(guī)范可以發(fā)現(xiàn)，兩國的道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在道路等級劃分、凈空、側(cè)向凈寬、橫坡、平縱曲線要素、超高漸變等方面均存在差異。

4 總體方案

本立交改造項目原本已由一家埃及設(shè)計單位提供初步方案，但由于方案實施存在較大問題，業(yè)主委托重新進(jìn)行方案設(shè)計。

（1）原設(shè)計方案

原設(shè)計方案如圖1 所示，采用三層立交形式，第一層為地面層，滿足東西向Morogoro 路社會車輛和BRT 一期直行、人非通行；第二層為轉(zhuǎn)向?qū)樱鬓D(zhuǎn)向交通在第二層高架平臺8 路交叉；第三層為南北向Sam Nujoma～Nelson Mandela 路直行跨線橋。

圖1 原設(shè)計方案總體布置圖

此方案第二層為平面交叉，交通組織較亂，轉(zhuǎn)向車輛在匝道坡道上停車等候通行信號，且部分匝道縱坡度達(dá)到8%，安全性差；另外，本方案中交叉口處橋梁立墩復(fù)雜，需整體下挖現(xiàn)狀交叉口，施工上難度極大且施工期間交通難以組織。

（2）優(yōu)化后總體方案

結(jié)合達(dá)累斯薩拉姆市當(dāng)?shù)厥┕?、管理等各方面實情，充分考慮場地周邊必須滿足的設(shè)計邊界條件，經(jīng)過反復(fù)討論優(yōu)化后，本工程確定最終的設(shè)計方案（如圖2 所示）為將交叉口改造為三層立交：第一層為地面轉(zhuǎn)向交通平交層，各轉(zhuǎn)向車輛在地面層通過信號控制的形式平面交叉，地面輔道采用單向2 車道設(shè)計規(guī)模；第二層為東西向Morogoro 路社會車輛和BRT 一期直行跨線橋，其中社會車輛占用外側(cè)雙向4 車道，BRT 占用中間2 車道；第三層為南北向Sam Nujoma～Nelson Mandela 路直行跨線橋，近期BRT 四、五期未開通之前，雙向6 車道均供社會車輛使用，遠(yuǎn)期與第二層車道布置一致，即社會車輛占用外側(cè)雙向4 車道，BRT 占用中間2 車道。為了盡可能降低對既有Morogoro 路BRT 設(shè)施及天橋的影響，本方案通過二層跨線橋東側(cè)分幅設(shè)計，可維持東側(cè)BRT 站臺及天橋原位不改建，西側(cè)BRT 站臺受跨線橋縱坡落坡限制，需向西平移約100 m。

圖2 優(yōu)化后方案總體布置圖

本方案相比原設(shè)計方案極大地簡化了交叉口的行車流線，也盡可能降低了對地面平交口及既有設(shè)施的影響。

5 改善效果評估

首先，本工程結(jié)合交通調(diào)查和分析對現(xiàn)狀交叉口進(jìn)行VISSIM 仿真建模，如圖3 所示，用以評價現(xiàn)狀服務(wù)水平。然后，本工程結(jié)合改建方案對優(yōu)化后的交叉口近遠(yuǎn)期改善效果進(jìn)行仿真和評價，如圖4 所示，作為改善效果評估的直接反映。

圖3 現(xiàn)狀VIS S IM 仿真模型

圖4 改建后VIS S IM 仿真模型

根據(jù)現(xiàn)狀交通調(diào)查及分析結(jié)果，早高峰時段烏本戈交叉口車均延誤達(dá)到270 s，晚高峰則達(dá)到396 s，服務(wù)水平為F 級，交叉口嚴(yán)重超飽和?，F(xiàn)狀交叉口已經(jīng)需要交警對交叉口交通組織進(jìn)行人工引導(dǎo)。

項目建成初期，改造后早高峰時段烏本戈交叉口車均延誤為11 s，晚高峰為9 s，服務(wù)水平分別為B級和A 級，說明交叉口運行通暢，服務(wù)水平明顯提升；對于高架層，最大直行飽和度為0.25，整體直行車流飽和度均較低，運行通暢。

項目建成20 年后為遠(yuǎn)期分析特征年，依據(jù)業(yè)主方及審圖方要求，本工程遠(yuǎn)期需滿足C 級服務(wù)水平。根據(jù)遠(yuǎn)期交通需求預(yù)測，在本項目工程方案的基礎(chǔ)上，加以適當(dāng)?shù)慕徊婵谛盘柨刂撇呗院蛙嚨狼桨?，遠(yuǎn)期早高峰地面交叉口車均延誤僅為10 s，服務(wù)水平仍可達(dá)到A 級，而晚高峰則相對較為飽和，車均延誤為32.5 s，但仍滿足C 級服務(wù)水平；高架層遠(yuǎn)期直行車流最大飽和度為0.58，運行較為通暢。

總體而言，經(jīng)過本工程方案改造后，烏本戈交叉口運行狀況得到明顯改善，并能較好地適應(yīng)遠(yuǎn)期交通發(fā)展需求。

6 結(jié)語

相比西方發(fā)達(dá)國家甚至國內(nèi)的大多數(shù)城市而言，坦桑尼亞作為非洲發(fā)展較落后的國家之一，在工程建設(shè)方面尚有很多需要完善之處。本工程是坦桑尼亞真正意義上的第一座多層多跨立交橋，具有極大的創(chuàng)新性意義，也能夠較好地消除一個擁堵點。但未來坦桑尼亞還需要建立更完善的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，并做好路網(wǎng)規(guī)劃，真正從系統(tǒng)上全面改善區(qū)域范圍內(nèi)的交通狀況。