荊門市金象立交改造工程上跨橋梁與箱式通道橋臺組合方案設計

孫 林，張文鋒，嚴明星

（1.重慶市市政設計研究院有限公司，重慶市400020；2.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢430023）

0 引 言

隨著我國城市化進程的加快，原有城市道路基礎設施越來越不能滿足城市發展的需要。為了滿足新規劃道路的功能，城市中舊的道路及立交橋梁將會面臨改造，受既有邊界條件的影響，擬定合理的改造方案是關鍵所在。現結合荊門市金蝦路跨象山大道橋梁工程（金象立交橋）改造這一典型工程的方案設計進行論述[1-9]。

1 工程概況

1.1 總體概況

荊門市金蝦路北起葛洲壩廠區，南至中天街，全長2.58 km，是中心城區進出街坊、居住區和承擔短距離交通的城市支路。既有金象立交橋位于金蝦路北端，上跨象山大道，于1996年建成使用，是葛洲壩水泥廠老居住區出行的一條主要通道（見圖1）。

圖1 項目位置示意圖

依據規劃，象山大道在該節點布置雙艙室綜合管廊，并拓寬機動車道，既有象山大道跨線橋（金象立交橋）橋墩占據道路斷面，不能滿足雙向6車道通行需求，并且干擾各類管線、綜合管廊布置。

既有金象立交橋位于象山大道北段與金蝦路相交處（見圖2），上跨既有象山大道，與其斜交約55°，橋梁跨徑布置為（10+20+10）m三孔斜交預制鋼筋混凝土T梁結構，橋面寬度為（9+2×1.5）m，橋梁設計荷載為汽-20級。

圖2 既有金象立交橋之實景

2 改造方案設計

2.1 橫斷面設計

金蝦路斷面設計考慮兩種方案，如圖3、圖4所示。表1為其橫斷面方案比選表。

表1 橫斷面方案比選表

圖3 方案一：14 m標準橫斷面圖（單位：m）

圖4 方案二：20 m標準橫斷面圖（單位：m）

考慮到未來金蝦路向北延伸至長寧新城片區，建議橋梁設計預留遠期交通量增長需求，推薦方案二。

2.2 縱斷面方案

象山大道機動車道拓寬為雙向6車道后，為滿足其凈空要求，需抬高金象立交橋梁南側高程，以利于周邊地塊銜接。圖5為其橋位平面圖。

圖5 橋位平面圖（單位：m）

縱斷面方案關鍵點如下：

（1）金象立交橋橋梁設計縱坡3.1%；

（2）象山大道滿足主干路機動車道4.5 m凈空要求；

（3）道路改造范圍約130.4 m；

（4）K0+120~K0+160范圍內設計高程需抬高0.3~0.7 m。

2.3 橋型立面方案比選

2.3.1 象山大道標準斷面簡介

按規劃，象山大道新建標準斷面如圖6所示。斷面寬度為：8.5 m（人行道）+1.5 m（側分帶）+4.5 m（非機動車道）+21 m（雙向6車道）+4.5 m（非機動車道）+1.5 m（側分帶）+8.5 m（人行道）=50 m。

圖6 象山大道新建標準斷面圖（單位：m）

既有象山大橋斷面如圖7所示，斷面布置為：0.75 m（人行道）+5.5 m（輔道）+2.5 m（側分帶）+14 m（雙向4車道）+2.5 m（側分帶）+5.5 m（輔道）+0.75 m（人行道）=31.5 m。

圖7 既有象山大道斷面圖（單位：m）

由圖6可知，象山大道在既有金象立交橋該節點布置雙艙室綜合管廊，并拓寬機動車道，既有金象立交橋墩（臺）占據新規劃道路斷面，因此需拆除老橋進行重建。

2.3.2 橋梁整體方案比選

根據象山大道規劃斷面，橋梁整體方案按照9 m+32 m+9 m布跨設計。考慮如下六個方案：

方案一：9 m+32 m+9 m預應力混凝土連續箱梁橋；

方案二：9 m混凝土簡支梁橋+32 m預應力混凝土簡支箱梁橋+9 m混凝土簡支梁橋；

方案三：9 m混凝土簡支梁橋+32 m鋼箱梁橋+9 m混凝土簡支梁橋；

方案四：10.8 m箱式通道橋臺+32.5 m預應力混凝土簡支箱梁橋+10.8 m箱式通道橋臺；

方案五：10.8 m箱式通道橋臺+32.5 m小箱梁+10.8 m箱式通道橋臺；

方案六：10.8 m箱式通道橋臺+32.5 m鋼箱梁+10.8 m箱式通道橋臺。

根據金象立交縱斷面，方案一預應力混凝土連續梁橋方案邊中跨比不合理，故不推薦；方案二和方案三左右兩個邊跨簡支梁與中跨簡支梁梁高差異較大，景觀效果差。同時前三個方案均會涉及兩個方面的問題：（1）橋頭銜接高橋臺，拓寬既有場地新建高橋臺基礎施工開挖對周邊建筑影響較大；（2）涉及拆遷，造價增高。因此排除前三個方案，對后三個方案繼續進行比選。

針對后三個方案，橋梁縱向采用“箱式通道兼橋臺功能”方案，相比前三個方案，能與象山大道規劃斷面較好契合，降低改造結構長度規模并兼顧高坡擋土要求，同時又利于分散的管線的布置和綜合管廊的布置。

方案四預應力箱梁需要現場搭支架施工，中斷交通的時間長，同時梁高較高，使得橋下凈空富裕度降低。方案五采用工廠預制，現場吊裝，對道路交通影響小，但小箱梁的整體景觀不如預應力箱梁和鋼箱梁。方案六鋼箱梁方案采用工廠預制，現場焊接拼裝施工，中斷交通時間短。因此，綜合考慮施工周期和景觀效果，采用方案六（見圖8）。

圖8 方案六橋型布置圖（單位：m）

改造橋梁結構路線中點樁號為：K0+100.172（與象山大道交叉樁號為：K1+673.657），橋梁路線起點樁號為：K0+069.125，路線終點K0+131.220，橋梁范圍長度62.095 m；橋面寬度為14.5+2×2.75=20（m），雙向四車道，兩側分別布置人行道。

3 推薦方案結構設計簡介

3.1 橋梁結構設計

橋梁結構方案上部結構為單跨39.11 m等截面斜腹板簡支鋼箱梁，斜交角度56.2°，頂板寬20.0 m，箱底寬14.278 m，兩側懸臂長度為2.528 m，其橫截面采用整幅單箱三室箱梁結構，梁高1.6 m。梁頂設8 cm厚C50鋼纖維混凝土現澆層，其上瀝青鋪裝層布置形式與道路結構層保持一致。鋼箱梁采用工廠制作，現場焊接拼裝。

3.2 箱式通道設計

在橋梁兩側均設箱式通道，在通道頂靠近主梁端設置橋臺背墻，在通道頂兩側設置側向擋土墻。其中，在葛洲壩家屬區方向箱式通道高8.7 m，在中天街方向箱式通道高9.85 m。兩側箱式通道均斜向布置，與象山大道設計線相交56.2°。通道縱橋向長為11.444 m，橫橋向長為24.068 m，通道位于直線上。

箱式通道所在地段為挖方段，大部分地質為巖層，地基承載力較強，采用閉合式矩形框架結構形式。閉合式框架結構頂板和側墻厚度均為0.8 m，底板厚度為1.0 m。閉合式框架結構側墻與頂板相交內側設1.5 m×1 m的倒角，側墻與底板相交內側設0.5 m×0.5 m的倒角。箱式通道內地面以下敷設雙艙室綜合管廊及管線覆土及路面結構，地面以上為人行道，最不利凈空高度不小于3.0 m。頂板及側墻上設置CW2夾布橡膠防水層。

4 項目實施情況

象山大道改建的上跨金象立交橋于2016年年底竣工，竣工后的實景如圖9所示。

圖9 新建金象立交橋實景

從圖9可以看出，新建金象立交橋整體景觀效果好，功能達到預期效果。

5 結語

通過對荊門市金象立交改造工程改造方案設計進行深入的研究比選，采用箱式通道+鋼箱梁方案是相對合理的方案。將箱涵作為橋臺受力結構應用于市政工程中，綜合功能強大：箱涵頂布置四車道的機動車道+兩側人行道，箱涵中布置人行道，接近底部布置雙艙室綜合管廊，充分發揮了箱涵立體功能的特點。該方案既能與象山大道道路斷面較好契合，降低改造結構長度規模并兼顧高坡擋土要求；同時又利于分散管線的布置和綜合管廊的布置；并且在施工周期、景觀和造價上來看，該方案相比其余方案具有較大優勢。