城市快速路改造工程與橋梁設計

周環宇

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海200000）

0 引言

目前，在我國城市化高速發展的影響下，城市交通問題越發嚴重，為了緩解這一問題，城市快速路開始被廣泛使用。為了能夠在不影響正常交通運行的情況下增添快速路，一般采用高架橋、隧道等形式。兩者的作用雖然相同，但考慮到資金成本、施工成本等因素，高架橋要優于隧道，所以高架橋成為城市建設快速路的主要形式。

1 快速路改造的重要性

在建造城市快速路時，主要涉及這幾項技術，即高架立交、導流島、轉盤等。在公路和公路之間形成立體交叉建設時，還可以分為分離式交叉、互通式交叉以及半互通式交叉三種方式。立交技術在建造快速路時非常重要，既提升了快速路的美觀效果，又使空間利用率實現最大化。轉盤技術一般用在環形交叉路口，導流島技術是為了減輕平面交叉路口的交通流，使車輛能夠在固定的位置運行。目前在建造快速路時使用的都是上跨式的立體交叉形式，也就是最常見的高架橋。

2 快速路突出的優點

快速路的建造主要是為了緩解城市的交通壓力，讓市民的生活能夠有序進行，也能加速城市建設發展，從而擴大城市規模。快速路多以高架橋的形式存在，還能自主控制出入城市的車輛，這也為交通管制提供了便利[1]。快速路作為城市能否得到高速發展的重要因素，其核心功能主要有以下幾點：

首先，通過添加交通干道緩解城市交通壓力，降低人們出行的耗時，提高效率。

其次，對城市交通路線進行分解，通過不同的路線改造，增加城市內的空間利用率，將城市各級路網功能充分發揮出來。

再次，加強城市各區域之間的往來，快速路能夠將城市內的各大區域建立有效聯系網，讓區域間的交通變得更加順暢，既加強了區域合作，又提高了城市發展效率。

最后，加強了城市內外的交通往來，通過建造城市內部和外部之間的交通樞紐，加強城市間的交流合作，共促城市經濟發展[2]。

3 總體布置

在設計和建造快速高架橋時，因為要建在主干道的上方，所以要先對建造快速路時所跨越的交通道路情況和需要跨越的交通干道進行全面的了解分析。而且在進行快速路設計時，還要提前將相關資料收集齊全，比如地下管線、將被跨越的交通規劃資料以及交通干道的現狀等等。

除此之外，還有在施工過程中可能遇到的情況，比如地下光纜和管道埋置過深等情況，要將以上信息和資料都準備充分，為建造施工打好基礎[3]。通過查閱資料和實際了解，在建造過程中需要重點關注以下幾點。

3.1 橋梁高度

很多高架橋在建造過程中因未考慮高度問題，使得高架橋建完后高度過低，給下面道路上的車和人帶來了嚴重的壓抑感，從而影響下面的車輛正常行駛。因此，為了避免這種情況，在建設時應當將高架橋的高度設置在7m 以上，以緩解下方壓力。

3.2 橋墩搭建

在建設高架橋時，首先要先將橋墩的位置找好，即橋墩位置的合理性布局，以備后期在橋墩上方進行道路建設工作，如圖1所示。布設橋墩位置時也要進行多方面考慮，在上面公路建設受力運行的情況下，要盡量考慮下方主干道車輛和行人的正常需求，還有主干道未來發展規劃和路面承載力，通過綜合考慮這些因素，將橋墩位置進行合理布設，為地面的交通車輛和人們創造良好的交通環境。

圖1 城市快速路橋墩

3.3 收集資料

在建設高架橋時，會出現在原本已經建設好的高架橋上方再搭建一層，進一步緩解交通壓力的情況[4]。因此，首先要做的是先對下方高架橋的建設資料收集齊全，作為再次改造的基礎設計圖。除了這些資料外，還要注意在搭建過程中要避開老橋的承臺位置和樁基位置，避免與其發生沖突。

3.4 地鐵因素

目前我國很多城市都建有地鐵或準備建造地鐵，地鐵大多位于城市地面的下方，而且占據著非常大的空間，這對高架橋的建設具有一定影響，很容易和高架橋的基礎位置相重合，所以在考慮橋梁布跨時，應事先調查好地鐵和橋梁的位置是否發生沖突，即橋梁布局與地鐵位置分布示意圖，如圖2所示。不僅要考慮已經存在的地鐵，還要考慮已經規劃好的[5]。同時在設計時，應將高架橋的建設和地鐵的建設影響進行綜合考量，以便兩項工程都能夠順利完成。

圖2 橋梁布局與地鐵位置分布

3.5 管線影響

在建造高架橋時，還要考慮地下管線的分布。設計前要先將施工區域的地下管線相關資料收集全面，并派專業工作人員到現場勘察。在實際工作中，管線一般埋在距地表很深的區域，是提前建好且并不是同一家單位搭建而成的[6]。所以通過實際考慮，想要在建設橋梁基礎時完全避開管線區域是基本不可能的，為盡量避免這一情況，在進行鉆孔工作時，把同一基礎樁基都挖得深一些，否則很容易導致某一個承臺布下幾根樁后，就沒有其他空間布置其他樁了，還要重新返工。

4 結構設計

在考慮高架橋結構設計時，要結合以下幾項特點進行綜合考慮。

高架橋一般是雙向六車道，部分主要路段還有設計成雙向十車道的情況。詳解結構如圖3所示，即箱梁橫斷面細節圖。跨寬比一般接近1∶1，橋梁的跨徑為30m 左右，這些都是常規數據。在設計橋梁時，要綜合考慮橋寬的受力特點，以跨徑30m，橋寬25.5m為例，先對在活載作用下的箱梁的偏載效應進行計算，通過計算得出來的偏載系數大約為1.25。標準參考資料上的現實數值為1.15，所計算的數值要比標準數值高出10%左右。

圖3 高架橋箱梁

5 景觀和細節處理

城市的高架橋首要任務是緩解城市交通壓力，除此之外，還肩負著美化城市的重任，一座美觀的高架橋能夠有效改善城市面貌，具有極大的美學價值。高架橋不僅要具備良好的使用價值，同時還要具備欣賞價值，給人以視覺享受。在建造橋梁時，要在美觀前提下，做好其他細節處理，比如箱梁橫斷面型式、橋墩的視覺效果、路燈和防撞墻的布置形式以及整體橋面的建造形狀等等。在處理高架橋建設細節時，要特別注意以下這幾點。

第一，在細節處理時，要著重檢查防撞墻的縫隙位置，觀察其是否存在漏水隱患，比如可以將橋梁的伸縮縫進行延伸，能夠在冬天下雪時，避免因防撞墻漏水形成冰流下墜后砸壞下方車輛及行人。

第二，要將防震擋塊和橋墩進行有效結合，如果將防震擋塊放置在橋底部，會影響美觀，所以在設計防震擋塊位置時，應將其和橋墩進行融合，盡量讓橋墩擋住防震擋塊，增添隱蔽性。

第三，在布置橋下方路燈時，可以將路燈設置在高架橋的底端，這樣能夠增添下方路面的美觀度，不僅能夠節約建設燈桿所投入的資金，還具有很好的隱蔽功能。

第四，為有效防止橋墩外側和橋梁側面布滿排水管，可以將排水管埋設在橋體內，但在鋪設排水管時要注意箱梁內橫向排水管的傾斜率不能低于5%，此外還要用軟管連接埋置橋墩內的排水管和埋置梁體的排水管。

第五，惡劣天氣或環境會對混凝土和鋼筋造成非常不利的影響，會腐蝕混凝土和鋼筋，從而對使用高架橋的車輛造成安全隱患，為提高高架橋的安全性，應采用提高混凝土保護層厚度和質量、在混凝土表面涂抹保護層、使用耐腐蝕的鋼筋等一系列措施降低混凝土和鋼筋被腐蝕的危險。此外，還要考慮橋梁的防水性，為提高橋梁的防水能力，需要在橋板和路面層之間設置一個可靠的防水層，進而防止因水滲透進橋梁，從而破壞橋梁內部結構，降低橋梁穩定性。

6 快速路改造升級

6.1 互通方案設計

想要構建一個合理的互通形式快速路，需要從以下幾個方面進行分析，第一，全線立交的整體布局要滿足路網結構的功能需求，根據被交道路的功能，可以為三個等級：一級互通具有多方面功能，而且還可能實現快速路相交設置的互通；二級互通是與單一功能的道路相交設置的互通；三級互通是指一般主干道所設置的互通。第二，根據所要選擇立交的形式去選擇立交等級，之后再通過分析適用形式，根據互通程度在完全、部分和簡單三種互通方式下進行分析。第三，根據分析所要交到道路的適應能力以及立交形式，考慮其被交道路的容量及其適應能力，同時還要考慮匝道同行能力和交叉道路的匹配性問題。在構建立交道路時，還需要仔細考慮立交引導交通流向的同時與旁邊道路的承受能力。第四，立交匝道不能夠設置過高的標準，需要充分考慮與其相近道路的運行情況，需做到與其運行水平的協調性，立交匝道的服務水平與立交道路的服務水平要有一個相對平順的過渡階段。

6.2 出入口設計

出入口是城市快速路的主要建造部分，能夠直接影響城市快速在運行過程中的使用效果。出入口設置得較多，會吸引大量短途行進的交通流，這樣會使城市交通運行壓力加重，嚴重時還會使交通量分配失衡。出入口設置得較少，會因為出入口的距離過大，從而降低城市交通運輸效率。所以合理的設置高速路出入口是建設企業需要重點考慮的內容，也是保證城市快速路正常運行的關鍵。

出入口設置除了要滿足相關建設規范要求之外，還需要盡量滿足以下幾點設計經驗要求：第一，出入口盡量布設在凹型豎曲線的底部，這樣可以增加視距。第二，相鄰的出入口之間要滿足最小間距要求，同時還需要滿足上下匝道的要求，從而保證主線直行交通順暢。

7 結語

隨著我國交通事業的不斷發展和進步，高架橋的利用率也會越來越高，國內的橋梁工程師可以通過學習和交流，不斷對高架橋的設計進行創新，緊跟時代的發展，并通過與國內外優秀專家進行探討，學習更多相關知識，以確保應對城市多樣性發展背景下需求復雜的橋梁設計工作，為國內城市化發展貢獻出更多力量。