鄭州金水路改造更新中地下交通設(shè)施設(shè)計(jì)

梁 煒

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

1 金水路改造更新總體概況

金水路位于鄭州市核心區(qū)，南陽(yáng)路至中州大道段長(zhǎng)6.5 km，是鄭州東站、機(jī)場(chǎng)進(jìn)入市區(qū)的主要通道，河南人民迎接八方來(lái)客的城市客廳。金水路因省會(huì)遷址鄭州而建，省委省政府等主要省直機(jī)關(guān)沿路排列；在全省人民心中，金水路就是省府大道。

金水路在1953年規(guī)劃建設(shè)時(shí)，采用的一塊板26 m寬斷面，中央四車道16 m加兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道各5 m，兩側(cè)人行道各寬10 m，人行道內(nèi)栽種兩排法桐，樹(shù)干偉岸挺拔，樹(shù)冠千葉綠云，彰顯省府大道氣質(zhì)。金水路的法桐，以樹(shù)喻人，樸素平實(shí)，執(zhí)著堅(jiān)守，溫和寬厚，與河南人樸實(shí)、莊重、大氣的性格和鄭州厚重的歷史底蘊(yùn)相得益彰。

作為城市中心東西向聯(lián)系的交通要道，隨著交通流量日益增大，1994年在行車道路面上建設(shè)16 m寬四車道高架橋，非機(jī)動(dòng)車移至兩排法桐中央，寬3 m，人行道壓縮至4 m左右，具體如圖1所示。高架橋的建設(shè)雖然緩解了機(jī)動(dòng)車交通問(wèn)題，但兩排高大的法桐擁擠在高架橋與建筑之間，使金水路失去了其全國(guó)街道特有的人文景觀和行人感觀，城市客廳退化為城市過(guò)道，使金水路失去在全省人民心目中的地位，并與人民對(duì)其的期望漸行漸遠(yuǎn)。

圖1 金水路現(xiàn)狀高架橋段斷面（單位：m）

該次金水路改造更新的總體思路是：恢復(fù)以人為本的法桐林蔭大道，打造河路一體的城市中心公園，突出金水路特有的街道特色和品質(zhì)，使之真正成為河南人民的城市客廳。

2 金水路主線地下通道方案

2.1 金水路地下通道總體設(shè)計(jì)方案

金水路總體改造設(shè)計(jì)為：拆除現(xiàn)有高架及立交，貫穿全路的過(guò)境型交通設(shè)置于地道，地面恢復(fù)二十世紀(jì)五十年代斷面形式，突顯法桐、金水河以及兩側(cè)省府建筑，改造更新為全國(guó)獨(dú)有的省府大道。

該路由西向東改造情況如下如圖2所示。

圖2 金水路地下通道示意圖

南陽(yáng)路至文化路段長(zhǎng)1.5 km，現(xiàn)狀為4車道高架+地面道路4車道，該段拆除高架新建地道，地道為東西向4車道斷面，穿越南陽(yáng)路、文化路。

文化路至花園路段0.9 km，考慮省委省軍區(qū)出行，該路段仍保留地面8車道。

花園路-紫荊山立交予以拆除，新建東西及南北兩條地道加地面圓盤代替立交功能，在夾層設(shè)置人行和非機(jī)動(dòng)車道。

花園路至中州大道段因地鐵1號(hào)線及地鐵6號(hào)線新建地道難度較大，故保留地面雙向八車道，增加?xùn)|明路、玉鳳路兩條人非地道，改善經(jīng)三路人非地道，從而取消金水路現(xiàn)有的經(jīng)二路、東明路、玉鳳路三處紅綠燈。

2.2 南陽(yáng)路-文化路東西向地道

1992年香榭麗舍大街改造，將12 m寬人行道拓寬為24 m，新建地下停車庫(kù)，增加種植兩排法桐。2010年外灘改造，地面由雙向十車道改為雙向四車道，過(guò)境車輛由新建隧道通行，不僅改善了交通擁堵?tīng)顩r，人行道寬度由7 m增加道11 m，行人舒適性和與建筑互動(dòng)性明顯改觀。

參考以上案例，金水路南陽(yáng)路至文化路段將拆除現(xiàn)有高架，現(xiàn)狀斷面如圖2所示。作為城市客廳，過(guò)境車輛由高架橋移至新建地下通道行駛，地面只有服務(wù)性車輛，地面由雙向8車道減為4車道，車道外側(cè)為10 m寬法桐草坪綠化帶，改造后斷面如圖3所示。人行道與建筑前區(qū)融合，根據(jù)現(xiàn)有建筑突出不等實(shí)現(xiàn)的5~10 m寬人行空間，其功能以人行休閑、商業(yè)、旅游為主。

圖3 金水路改造后東西地道斷面（單位：m）

拆除高架橋后，兩排法桐可根據(jù)人行道寬度適當(dāng)布置在人行道或綠化帶內(nèi)，形成具有陣列效果的70 a參天法桐景觀，突顯全國(guó)獨(dú)有的省府大道氣質(zhì)，具體如圖4所示。

圖4 金水路更新后路面效果

2.3 花園路-紫荊山路立交拆除后雙向地道

花園路-紫荊山立交為三層互通立交，是鄭州中心城區(qū)最重要的交通樞紐，道路在此交匯的同時(shí)，地鐵一二號(hào)線也在該處設(shè)置換乘站。由于立交地處城市心臟地帶，其東北角的河南人民會(huì)堂，是全省重要會(huì)議的舉辦地；西北角的河南飯店，是河南歷史最悠久的對(duì)外賓館；東南角的黃河博物館是全國(guó)第一座關(guān)于黃河的紀(jì)念博物館；西南角是在河南博物館舊址基礎(chǔ)上建立的人民公園和代表鄭州3 600年建成史的商代城墻遺址，加上近在咫尺的金水河，可以說(shuō)聚集了政治、歷史、文化、景觀以及黃河文化等諸多代表鄭州以及河南的人文要素，是鄭州城市形象最重要的展示窗口之一。但是由于三層立交橋的建設(shè)，以上這些經(jīng)典建筑和文化景觀，都被橋墩擋墻遮蔽，隨著車流的快速通過(guò)逐步消失在人們的記憶中。

原立交為三層結(jié)構(gòu)，地面層為非機(jī)動(dòng)車加圓盤道路，二層為四車道圓盤橋梁，三層金水路東西向高架橋梁。立交拆除后，新建金水路東西向（地下一層）及花園路-紫荊山路南北向（地面二層）地道，地面為五車道圓盤實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向，地下一層與地面之間設(shè)置夾層轉(zhuǎn)盤，供非機(jī)動(dòng)車、行人以及地鐵通行或出入，提高地面機(jī)動(dòng)車交通效率，提升城市景觀品質(zhì)，如見(jiàn)圖5所示。

圖5 花園路-紫荊山立交拆除后效果

東西和南北地道不僅位于地鐵一二號(hào)線換乘影響區(qū)域，而且金水路南側(cè)鄰近商代城墻遺址，各種管線縱橫交錯(cuò)，地道的設(shè)計(jì)及施工難度極大，尤其是南北向的花園路地道，由于文物考古的要求，先后下穿金水路東西地道、商代古城墻遺址、地鐵一號(hào)線以及金水河，埋設(shè)深度達(dá)到33 m，采用豎井加雙盾構(gòu)的方式，盾構(gòu)長(zhǎng)度510 m；由于道路寬度受限，出入口采用箱型斷面，平面漸變段以及標(biāo)準(zhǔn)箱型段均采用明挖方式，長(zhǎng)650 m，地道平面及縱斷面如圖6所示。

圖6 花園路-紫荊山地道平面及縱斷示意圖（單位：m）

2.4 橋梁拆除以及隧道挖掘過(guò)程中的保通

由于地處中心城區(qū)，金水路涉及重要單位較多，兩側(cè)70 a的法桐間距僅27 m，施工場(chǎng)地狹小，而且拆除老橋及地道挖掘過(guò)程中均需保證六車道通行要求，因此，施工期間的保通就顯得十分重要。

該次金水路地道施工過(guò)程中，充分利用現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)前半段利用橋梁保通和后半段采用蓋挖法施工。施工方案如7至圖11所示。

圖7 利用橋梁通行，路面進(jìn)行兩側(cè)圍護(hù)樁施工

圖8 兩側(cè)圍護(hù)樁與原橋梁獨(dú)柱樁形成支撐體系，澆筑地道頂板

圖9 蓋殼上澆筑路面，保證地面6車道

圖11 蓋殼上澆在蓋殼下開(kāi)挖并形成地下通道箱體

本方案不僅兼顧了老橋基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了地下支撐體系，還利用原立體交通的橋面實(shí)現(xiàn)了地面施工期間的保通功能，是中心城區(qū)實(shí)施地下項(xiàng)目的有益嘗試。

圖10 拆除橋梁，實(shí)現(xiàn)地面保通通行量為6~8車道

3 金水路人非地下通道方案

在金水路仍保留地面雙向八車道的花園路至中州大道段，該次改造新增加了東明路、玉鳳路行人和非機(jī)動(dòng)車地下通道，如圖12所示，下穿金水路采取預(yù)制矩形箱梁頂推法，施工期間金水路交通基本不受影響，同時(shí)為了保證凈距離只有3.4 m的一號(hào)線正常運(yùn)營(yíng)，地鐵先用管幕法進(jìn)行加固隔離后，再實(shí)施矩形箱涵頂推，如圖13所示。兩處行人和非機(jī)動(dòng)車地下通道施工完成后，金水路僅有的紅綠燈將取消，全線連續(xù)通行，提高通行效率。

圖12 東明路、玉鳳路人非通道示意圖

圖13 人非通道平面圖（單位：m）

作為加固和隔離的管幕結(jié)構(gòu)為14根D600鋼管，壁厚12 mm，中心間距0.85 m，采用泥水平衡式頂管機(jī)，頂進(jìn)同時(shí)采取快凝注漿。管幕頂進(jìn)完畢后，鋼管內(nèi)填充C20混凝土，管幕兩端設(shè)置橫梁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)澆筑固結(jié)，形成約束，實(shí)現(xiàn)矩型箱梁與地鐵區(qū)間段的隔離。如圖14所示，管幕受力機(jī)理：?jiǎn)胃摴苣豢梢暈閮啥斯探Y(jié)、中間有土彈簧連接的彈性地基梁，主要承受的荷載為矩形箱涵卸荷引起的上浮力，梁的彈性模型取值為鋼管與內(nèi)填充混凝土的綜合模量。設(shè)計(jì)時(shí)，先由地基梁模型求得梁受到的剪力和彎矩，然后再由鋼管混凝土組合截面計(jì)算截面抗力。

圖14 管幕法維護(hù)結(jié)構(gòu)受力機(jī)理示意圖

根據(jù)有限元計(jì)算，單根管幕在施工過(guò)程中引起的地鐵區(qū)間段變形最大值為0.03 mm，管幕法共需頂進(jìn)14根管幕，引起的地鐵變形量累計(jì)值為0.5 mm。箱涵頂進(jìn)過(guò)程中，地鐵區(qū)間段最大變形量為2.1 mm；矩形箱涵頂進(jìn)施工后，管幕最大變形量為3.0 mm（頂進(jìn)過(guò)程中的變形量見(jiàn)圖15）。

圖15 管幕施工過(guò)程中管幕和地鐵變形

該次金水路人非地道矩形箱涵，采用管幕頂進(jìn)法而非通常的攪拌樁加固法保護(hù)地鐵運(yùn)營(yíng)區(qū)間段，解決了在地鐵與地面道路均不間斷運(yùn)營(yíng)期間人非地道的穿越難題，為城市核心區(qū)地下過(guò)街通道的設(shè)計(jì)施工提供了新的解決方案。

4 金水路兩側(cè)地下車庫(kù)

作為全鄭州最重要的道路，在街道人們視野所及的范圍，道路至建筑邊界原則上不能停放機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車，這對(duì)于時(shí)間建造久遠(yuǎn)未設(shè)置地庫(kù)或地庫(kù)容量不足的建筑是較為困難的。

花園路至中州大道段，利用建筑前區(qū)或新增公共綠地新建七處地下停車庫(kù)（見(jiàn)圖16），增加停車位1 670個(gè)，有效解決該區(qū)域機(jī)動(dòng)車的停放需求。

圖16 增加的七處地下停車庫(kù)

特別是金水河燕莊水面下的地庫(kù)，在拆除違章建筑、拓寬金水河水面的基礎(chǔ)上，充分利用地下空間，實(shí)現(xiàn)了水面市民休閑娛樂(lè)聚會(huì)、拓展水面景觀空間和機(jī)動(dòng)車停放的多重功能（見(jiàn)圖17）。

圖17 燕莊水面及地下車庫(kù)平面及斷面

5 結(jié)語(yǔ)

在金水路改造更新過(guò)程中，機(jī)動(dòng)車地下通道、綠地與地下車庫(kù)的結(jié)合以及非開(kāi)挖人行地下通道等地下交通設(shè)施的使用，為城市中心核心區(qū)道路改造更新在適當(dāng)保證機(jī)動(dòng)車通行和停放的同時(shí)，更好地以民為本、還路于民提供了有益的探索和借鑒。