综合立体交通中的公路设计

综合立体交通中的公路设计——厦门杏林大桥设计浅谈王茂1周勇2（1.中铁二院工程集团有限责任公司成都市610031；2.江西省投资集团公司南昌市330046）摘要：综合立体交通的发展，公路成为联系航空、港口、铁路物流中心的枢纽和纽带；交通资源的紧缺也使得公路与其他交通方式的关系越来越紧密。公路设计应该站在综合立体交通的高度，充分了解各种交通发展的要求，处理好各种交通间的相互关系，促进各种交通方式协调发展。关键词：综合立体交通公路设计协调发展TheRoadDesignAndIntegratedMultiformTrafficWangMao1ZhouYong2(1.ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.LTD,Chengdu610031,P.R.China;2.JiangXiProvincialInvestmentGroupCorp,NanChang330046,P.R.China)Abstract:Asthedevelopmentofintegratedandmultiformtraffic,roadsbecomesthelinkofair、waterandrailwaytransportation;Alsothelackoftrafficresourcemakestherelationshipbetweenroadsandotherscloserandcloser.Theroaddesignshouldtrytounderstandthedemandsofothertraffic、dealwiththerelationshipbetweenothers、harmonizethedevelopmentofallkindsoftraffic.KeyWords:Integratedmultiformtraffic,Roaddesign,harmonize一、前言随着我国经济的发展，城市化进程的加快，对交通要求越来越高。公路、铁路、水运、航空各种交通方式间的关系越来越密切，交通的综合化、立体化成为发展潮流。由于交通通道资源的日益紧缺，为了更好的节约交通建设资源，公路常常与其他交通方式采用同一走廊建设；在一体化的综合立体交通体系中，公路灵活方便的特点使得其扮演着交通纽带的角色。由于以上因素，将公路设计提高到综合立体交通的高度进行统筹考虑，灵活采用技术标准、合理采用设计方案是满足节约交通资源、推进综合立体交通建设的内在要求。二、厦门杏林大桥工程概况厦门杏林大桥位于厦门岛北部，是厦门市“一主四射三联”公路主骨架的组成部分，也是厦门岛连接大陆的第四条跨海公路通道。厦门岛北部分布着厦门东渡港、高崎国际机场、厦门北站，集疏运能力相对较低，特别是进出岛的海堤和厦门大桥连接线基本为平面道路系统，铁路海堤以及厦门北站的集装箱运输道路、铁路盐矿专用线等全部为平面交叉，通行能力低，无法满足厦门经济发展需要。杏林大桥的建设有利于形成连接港口、铁路、公路、民航以及城市交通的厦门岛北部综合交通枢纽，建立完善的立体交通运输体系。杏林大桥主线起于杏前路杏林公路管理站与杏林北路之间，起点里程K676+000，起桥后在K677+150处以半径850转向东南，跨越既有鹰厦铁路、拟建福厦铁路和杏滨路，并在此处设置杏林互通，既而主线沿着东南方向与福厦铁路线位平行跨海后，在K682+600处以850半径转向南，主线在K682+712.584与K684+370.835间分修，并设置高崎互通（机场连接线通往高崎国际机场）。在K684+370.835下地后合修并与高殿二号路（通往东渡港区）衔接，终点里程为K684+530。全线采用80公里/小时的一级公路标准建设。其中，起点至K676+540段为既有杏前路改造段，与既有路衔接，路幅全宽57米；K676+540至高崎互通分流段采用双向六车道一级公路标准，路幅全宽32米；高崎互通分流至终点采用双向四车道一级公路标准，分幅，单幅宽11.75米。三、公路与铁路交通综合设计1、杏林大桥进出岛方案福厦铁路北起福州站，向南经莆田、泉州，直抵厦门鹰厦铁路的终点站——厦门车站，全长276km。铁路等级Ⅰ级，双线，设计速度200km/h（进岛部分120km/h），最小曲线半径4500m、厦门枢纽按设计速度确定，限制坡度：6‰，电力牵引。福厦铁路采用双绕方案直接进岛，放弃在原鹰厦铁路线位上增建二线的方案。在福厦铁路进岛方案的基础上，北通道经过隧道、沉管和桥梁方案的比较，最终采用桥梁方案。同时经过公铁分建、公同层合建公路在铁路右侧铁合建（分层合建为公路在上、铁路在下；同层合建有公路在铁路两侧、公路在铁路左侧和公路在铁路右侧三种形式）的比较，综合考虑进岛通道资源、城市规划、景观、通航、节约投资、节约海域资源、环境影响、投资及运营划分等因素，采用同层合建公路在铁路右侧进岛方案。2、杏前路改造段与铁路通道设计杏林大桥起点对杏前路进行改造，其左侧为福厦铁路（在鹰厦铁路的基础上增建二线），右侧为杏林村、内林村、杏林公路管理站、集美轻工业学校等居民点及企事业单位。现状杏前路路幅宽度33.5米，一级公路，设计速度60km/h，双向六车道。根据厦门市规划，改造后的杏前路路幅宽度60米，城市快速路，主车道设计速度80km/h，辅道设计速度40km/h。由于杏前路改造段南侧为既有鹰厦铁路，无法拓宽，故根据项目控制特点，将改造段道路中线北移，向北侧拓宽。杏前路规划断面组成为：3.5m（人行道）+2.5m（绿化带）+8.0m（辅道）+3.0m（侧分带）+12.0m（车行道）+2.0m（中央分隔带）+12.0m（车行道）+3.0m（侧分带）+8.0m（辅道）+2.5m（绿化带）+3.5m（人行道）=60.0m但杏前路北侧有杏林公路管理站、集美轻工业学校等企事业单位，内林村、杏林村建筑物密集，道路北拓空间有限。考虑到本项目与鹰厦铁路平行前进，南侧无大的人流吸引点，为了避免大量拆迁对沿线企事业单位和居民点的影响，根据本项目建成后人行交通实际情况对规划断面进行改造，将南侧人行道边2.5m的绿化带取消，并将人行道宽度由3.5m调整为3.0m。组成如下：3.5m（人行道）+2.5m（绿化带）+8.0m（辅道）+3.0m（侧分带）+12.0m（车行道）+2.0m（中央分隔带）+12.0m（车行道）+3.0m（侧分带）+8.0m（辅道）+3.0m（人行道）=57.0m3、杏林大桥跨海主桥与福厦铁路跨海主桥间距设计杏林大桥跨海主桥与福厦铁路跨海主桥采用同一走廊同层合建，并行跨海，上部结构分离。为了便于项目实施、投资划分和运营管理，杏林大桥跨海主桥与福厦铁路跨海主桥下部基础相互分离，独立受力。铁路跨海主桥根据受力不同，桩基承台采用1010mm×560mm、1210mm×600mm、1210mm×650mm、1210mm×750mm、1220mm×650mm、1220mm×660mm、1220mm×670mm、1220mm×690mm几种平面尺寸；杏林大桥跨海主桥根据低墩、中墩、高墩不同，桩基承台采用660mm×640mm、800mm×770mm、840mm×840mm、观景平台处桩基承台加大为1200mm×840mm、1440mm×840mm的平面尺寸。公路、铁路跨海主桥平行跨海，其间距主要由承台围堰施工要求确定。本项目公路桥路中线与铁路桥路中线间距27.75米，桥梁防撞墙外侧间距5.5米，承台外侧间最小间距17.45米，满足钢吊箱围堰施工要求。4、杏林大桥跨海主桥纵断面设计由于杏林大桥与福厦铁路最外侧间距5.5米并行跨海，铁路列车晚间运行时，机车头灯照明不可避免的将对公路行车带来眩光影响。现状厦门进岛的集灌海堤也为国道319与鹰厦铁路并行，国道319路面高层比鹰厦铁路轨面高程低1.4～1.6米，铁路与公路间种植灌木，基本可避免眩光影响。参照既有集灌海堤国道319与鹰厦铁路运营状况，为避免福厦铁路火车眩光对杏林大桥行车影响，综合景观设计需要，将纵断面抬高，采用双驼峰“M”形跨海，寓意厦门的“门”为开放和发展之门；部分并行地段采用防眩板防眩。5、上跨、下穿铁路净空本项目与铁路采用同一通道进岛，先后与福厦铁路、鹰厦铁路、厦门北站Ⅰ场、厦门北站Ⅱ场多次交叉。主线在杏林上跨福厦铁路、鹰厦铁路，在高崎上跨厦门北站Ⅱ场；机场连接线在高崎下穿厦门北站Ⅰ场。经与铁路部门沟通，杏林大桥上跨新建福厦铁路建筑限界满足200km/h设计速度和开行双层集装箱列车要求。根据铁道部《关于发布铁路双层集装箱装载限界（暂行）和200km/h铁路双层集装箱运输建筑界限（暂行）的通知》，电力牵引的双层集装箱运输基本建筑界限SJX-JD及电力牵引的双层集装箱运输桥梁建筑界限SJX-QD如下图：由上图接触网最低高度6.33米（征求福厦铁路项目组意见，按6.45米考虑），接触网与承力索间建筑高1.4米(条件受限制地段可降低至0.9米)，建成后承力索与杏林大桥桥底考虑绝缘层0.5米，杏林大桥上跨福厦铁路净空按照6.45+1.4+0.5=8.35米。上跨既有鹰厦铁按照跨过既有承力索（或接触网电塔塔顶）控制，满足梁底到承力索最小0.5m的绝缘层距离，并考虑足够的施工高度，以避免施工对既有铁路运营的影响。杏林大桥各处上跨鹰厦铁路净空根据施工方法不同略有差异。杏林大桥机场连接线下穿厦门北站Ⅰ场根据控制条件不同采用明挖施工及电力牵引的双层集装箱运输基本建筑界限SJX-JD电力牵引的双层集装箱运输桥梁建筑界限SJX-QD暗挖施工。根据外业调查，铁路配套的通信管线埋深位于道渣底以下1～2米。机场连接线下穿铁路需要满足施工工艺要求及避免对铁路地下通信管线的干扰，保证铁路正常运营。机场连接线下穿远期迁改后的厦门北站Ⅰ场股道按明挖法施工，埋深按照5.4米（隧道净空）＋1.0米（隧道顶板结构厚度）＋0.3米（防水层厚度）＋1.0米（铁路道渣厚度）＋曲线段铁路超高控制；机场连接线下穿既有厦门北站Ⅰ场股道采用暗挖法施工，埋深按5.4米（隧道净空）＋1.0米（隧道顶板结构厚度）＋2.5米（施工要求埋深）＋1.0米（铁路道渣厚度）＋曲线段铁路超高控制。四、公路与水运交通综合设计1、高崎煤码头间距控制厦门杏林大桥高崎端上岸处为高崎码头，分别要求能供2艘1000吨级轮船及4艘200吨级轮船使用。受铁路控制，杏林大桥线位已经侵入部分码头范围，其中供4艘200吨级轮船使用部分原宽度为120米左右，侵入后为宽度为70～110米不等。根据《海港总平面设计规范》(JTJ211—99)，该处港口船舶回旋水域的回旋直径至少应为设计船长的2倍，基本满足其使用要求。2、通航标准杏林大桥航道等级按通行100吨杂货船作为通航代表船型进行控制，通航净空高度为7.5m，单孔双向通航净宽不小于70m，双孔单向通航净宽不小于36.6m。设计最高通航水位4.54m（56黄海高程，后同），设计最低通航水位－2.873m，主航道中心里程K682+299.526m。五、连接铁路站场、港区、机场枢纽公路的交通特点设计厦门杏林大桥高崎端连接厦门航空港、厦门北站Ⅰ场、厦门北站Ⅱ场、东渡港区及象屿保税区，杏林端连接杏林片区，可前往前场物流园区，是铁路系统、航空系统及港口相互衔接转换的交通枢纽。根据交通量调查分析，厦门大桥及海沧大桥客货运交通比例分别为66.85％、32.86%和64.41％、35.60%；小型货车与大型货车的比例为75.21％、34.79％及74.89％、25.11％；小型、中型、大型客车比例为80.11％、7.12％、12.77％及85.55％、1.41％、13.04％。基于以上分析，杏林大桥纵坡设计要重点考虑大型货车，特别是集装箱货车安全运行的需要。同时，交通量分析显示，前往航空港的车辆以小车为主，前往港区的车辆以大型车为主，杏林大桥机场连接线分合流设计应充分考虑这一交通特点。1、最大纵坡控制各级公路的最大纵坡主要考虑载重汽车的爬坡性能和公路通行能力，高速公路、一级公路更偏重于车辆的快速安全行驶【1】。单从爬坡性能和通行能力考虑，80km/h的一