靳江路過江通道規(guī)劃設(shè)計(jì)

于斌斌

(1.上海林李城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司 上海市 200437； 2.上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司 上海市 200437)

過江通道作為城市跨江發(fā)展區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)，影響著城市格局的空間演化，關(guān)系著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康發(fā)展。而地上空間的密集開發(fā)和地下空間的無序建設(shè)都對(duì)通道的修筑提出了越來越高的要求，是對(duì)新建過江通道規(guī)劃和設(shè)計(jì)的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

以長沙市靳江路過江通道規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，對(duì)較高開發(fā)程度中心城區(qū)布置過江通道的形式、規(guī)模、線位等內(nèi)容進(jìn)行介紹，旨在為高密度城市開發(fā)背景下新建過江通道項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

1 項(xiàng)目背景

隨著國家級(jí)新區(qū)-湘江新區(qū)的成立，近幾年是長沙市發(fā)展最為迅速的時(shí)期，城市交通問題也隨之凸顯，交通資源供給與交通發(fā)展需求逐漸出現(xiàn)了不匹配現(xiàn)象。長沙市交通負(fù)荷由外圍向中心城區(qū)逐漸增強(qiáng)，湘江兩岸的過江交通擁堵十分突出，加快中心城區(qū)過江通道規(guī)劃與建設(shè)刻不容緩。湘江現(xiàn)狀過江通道見圖1。

目前，長沙市中心城區(qū)現(xiàn)狀過江通道主要為三橋(銀盆嶺大橋、橘子洲大橋、猴子石大橋)和兩隧(營盤路隧道、南湖路隧道)，交通情況見表1。

結(jié)合中心城區(qū)過江通道的交通流量和飽和度可以看出，高峰時(shí)段過江交通擁堵嚴(yán)重，過江交通需求與現(xiàn)有過江通道容量嚴(yán)重不匹配。該現(xiàn)象在城市核心區(qū)表現(xiàn)尤為突出，造成猴子石大橋、橘子洲大橋、營盤路隧道等通道全天大部分時(shí)段服務(wù)水平均處于較低狀態(tài)。

表1 長沙市中心城區(qū)過江通道交通流量及飽和度表

為適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和過江交通需求的增長，緩解其它過江通道的交通壓力及分離中長距離交通的需要，同時(shí)綜合考慮路網(wǎng)規(guī)劃、過江需求及建設(shè)條件等因素的影響，亟需在中心城區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)一條新的貫穿東西大縱深交通干道。

2 設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目作為長沙市湘江航道上的重要過江交通工程，必須在滿足交通功能前提下，于開發(fā)密集的中心城區(qū)范圍內(nèi)識(shí)別一條服務(wù)性好、貫通性佳、環(huán)境影響小的過江通道。在選型設(shè)計(jì)中，結(jié)合現(xiàn)狀已有路網(wǎng)，力求與兩岸景觀及鄰近過江通道方案相協(xié)調(diào)，使新建過江工程成為長沙市的新景觀；在主橋跨徑或隧道方式選擇時(shí)，滿足航道、航運(yùn)發(fā)展的需要，符合工程沿線環(huán)境保護(hù)要求，建成一條交通順暢、生態(tài)健康、安全可靠的過江工程。

3 規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

3.1 研究內(nèi)容

靳江路道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)速度50km/h。本項(xiàng)目著重研究工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、總體方案比選及投資規(guī)模等，為后續(xù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)工作的展開確定方向。

3.2 功能定位

靳江路規(guī)劃圍繞“減少繞行”和“交通分流”兩個(gè)基本點(diǎn)，主要解決東西向中長距離交通需求，兼顧服務(wù)近江交通，分流南湖路隧道、猴子石大橋交通流量；服務(wù)大學(xué)科技城、南湖片區(qū)等沿線交通出行。

3.3 車道規(guī)模論證

(1)路段設(shè)計(jì)通行能力

考慮交叉口間距、交通管理和渠化措施等綜合因素進(jìn)行折減，路段單向機(jī)動(dòng)車道的通行能力由式(1)表示為：

Nm=Np×αc×km×δ

(1)

式中：Nm為路段機(jī)動(dòng)車道單向機(jī)動(dòng)車道的通行能力(pcu/h)；Np為一條車道可能通行能力(pcu/h)，50km/h取1700pcu/h；αc為機(jī)動(dòng)車道通行能力的道路分類系數(shù)，主干路為0.9；km為車道折減系數(shù)，2車道取1.85，3車道取2.6；δ為交叉口影響通行能力的折減系數(shù)，與兩個(gè)交叉口之間的距離、行車速度、綠信比和車輛啟動(dòng)、制動(dòng)的平均加、減速度有關(guān)。

參照國內(nèi)同等城市經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工程修正系數(shù)，單向兩車道的通行能力為1907pcu/h，單向三車道的通行能力為2230pcu/h。

(2)路段服務(wù)水平評(píng)價(jià)

本次將研究范圍內(nèi)靳江路按照單向三車道和單向兩車道兩種方案，對(duì)各路段服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，詳見表2。

表2 2045年靳江路過江工程路段服務(wù)水平評(píng)價(jià)表

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果得出，采用單向兩車道至2045年服務(wù)水平為3級(jí)，滿足城市道路要求的服務(wù)水平。因此，靳江路遠(yuǎn)期設(shè)置雙向4車道規(guī)模是較為合理的。

3.4 線位方案

根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃，靳江路為城市主干路，規(guī)劃紅線寬度36m，是湘江西岸麓山分區(qū)一條東西向的主要干道，以交通功能為主，兼顧服務(wù)兩側(cè)高校及配套住宅的出行。

在西岸方案中，對(duì)西二環(huán)以西段線位進(jìn)一步選線并研究其可行性，西二環(huán)以東段考慮參照規(guī)劃走向。東岸無規(guī)劃線位，故方案在區(qū)域控詳規(guī)的基礎(chǔ)上，對(duì)東岸線位進(jìn)行梳理研究，復(fù)核控制條件，明確線位走向。

3.4.1湘江兩岸控制條件

本工程線路走向呈東西向，對(duì)于西岸，西二環(huán)以西段主要受岳麓山控制，西二環(huán)以東段已按規(guī)劃實(shí)施到位，沿線地塊以高等院校、配套住宅、辦公等公建設(shè)施為主，均已退界到位。

東岸主要為南湖新城片區(qū)，主要有湖南革命陵園、火車頭公園、芙蓉星苑、長沙理工大學(xué)、漫步江灣、玉泉寺等住宅、教育及旅游等公建設(shè)施。接線方案應(yīng)盡量考慮避讓已有建筑，在局部條件受限路段，可考慮適當(dāng)拆遷。

3.4.2線位方案比選

根據(jù)上述控制因素進(jìn)行分析，方案按東西兩岸分別提出如下線位方案進(jìn)行比選。總體線位比選布置圖見圖2。

圖2 總體線位比選布置圖

(1)湘江西岸

線位一利用現(xiàn)狀含浦大道線位，整體路線略顯曲折；涉及洋海塘小區(qū)局部拆遷，工程規(guī)模相對(duì)較小，與湘江西岸干路網(wǎng)貫通，道路通達(dá)性較強(qiáng)，服務(wù)性好；線位二整體線位較順直，穿越岳麓山，隧道工程規(guī)模較大且道路服務(wù)性差。綜合各因素考慮，湘江西岸推薦采用線位一方案。

(2)湘江東岸

線位一較為順直，利用現(xiàn)狀望月村街線位，工程規(guī)模較小，但其東向通達(dá)性不強(qiáng)，無法解決中距離交通需求；線位二比較順直，下穿烈士陵園后向東可貫通至新建西路，隧道暗埋段長，工程規(guī)模較大，沿線交通服務(wù)性較差；線位三稍顯曲折，利用現(xiàn)狀殷家沖路線位，通達(dá)性強(qiáng)，可滿足周邊交通需求，工程規(guī)模較大，但拆遷少，實(shí)施難度小；線位四走線順直，下穿乾城嘉園及天心馥園，沿線服務(wù)性不佳，工程規(guī)模大，實(shí)施困難。綜合各因素考慮，湘江東岸推薦采用

線位三方案。湘江兩岸線位比選見表3。

3.5 建設(shè)形式

連接水域兩岸交通的工程方案主要有隧道和橋梁兩種建設(shè)形式，這二者因施工方式的截然不同對(duì)環(huán)境、氣候、交通、投資、運(yùn)營等都有各自的優(yōu)越性和不可避免的缺陷，因而橋隧比選是任何一個(gè)過江工程必須討論、研究的主題。如境內(nèi)流有哈德遜河、東河的美國紐約市；被泰晤士河穿越的英國倫敦；以及

表3 湘江兩岸線位比選表

德國、法國、丹麥、比利時(shí)、荷蘭等交通受水域阻隔的國家、地區(qū)，無一不為每一條通道的建設(shè)方案進(jìn)行詳細(xì)的比選、論證[2]。湘江是長沙的一條重要的通航河道，目前已建、在建的過江通道實(shí)施方案的選擇，都是針對(duì)各自工程特定條件，經(jīng)綜合論證、比選后確定的。

3.5.1隧道方案

(1)施工工法比選

考慮到湘江的通航需求，鉆爆法和盾構(gòu)法是較為適宜的隧道施工工法，利弊各異。

表4 隧道施工工法比選表

鉆爆法較適用于斷面變化多、地層強(qiáng)度大的情況，其施工過程風(fēng)險(xiǎn)高且結(jié)構(gòu)防排水質(zhì)量保證不易[3]；盾構(gòu)法雖埋深較大，易導(dǎo)致接線距離較長，但對(duì)環(huán)境和交通影響小。考慮到長沙土層偏軟弱且湘江底泥中重金屬污染程度均有中等和高度的污染水平以及中等及高度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[4]，為減少對(duì)湘江水體及底泥的擾動(dòng)，同時(shí)結(jié)合湘江的地質(zhì)和水文條件，推薦采用盾構(gòu)法。

(2)隧道斷面比選

隧道斷面有雙管單層及單管雙層兩種布置形式，后者工作井深度較大，敞開段接線距離長，平面空間占用相對(duì)較少，主要適用于規(guī)劃紅線較窄，周邊控制條件復(fù)雜的情況。

項(xiàng)目位于長沙市中心城區(qū)軸線，周邊控制因素復(fù)雜，建筑較多，且規(guī)劃道路紅線較窄，采用單管雙層用地更小，拆遷較少，實(shí)施難度相對(duì)較小。因此斷面選擇單管雙層布置方案。

(3)隧道總體方案

靳江路穿越湘江段為單管雙層隧道，盾構(gòu)法施工，雙向四車道規(guī)模，上下行分離，盾構(gòu)圓隧道外徑為14.5m，內(nèi)徑13.3m。盾構(gòu)區(qū)間下穿瀟湘大道、湘江和湘江中路后，分別在瀟湘大道西側(cè)約40m和湘江中路東側(cè)約50m處設(shè)置盾構(gòu)工作井。隧道下層全長約4045m，上層全長約2725m。

圖3 隧道方案平面圖

根據(jù)湘江兩岸的地塊開發(fā)程度、現(xiàn)狀路網(wǎng)情況及沿線交通需求，結(jié)合隧道雙層斷面形式，將湘江西岸出入口布置為二進(jìn)一出，東岸出入口布置為一進(jìn)二出。西岸隧道上層出口布置于靳江路，下層進(jìn)口布置于麻園路及靳江路，對(duì)大學(xué)城與梅溪湖片區(qū)交通進(jìn)行分流，東岸隧道上層進(jìn)口布置于規(guī)劃一路，下層出口布置于書院南路及赤嶺路，分離東向及南向交通，降低書院南路/赤嶺路交通壓力。橫向道路出入口的布置與雙層非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，有效分離了主要交通流向，降低了新建過江通道給近江交叉口帶來的交通壓力，提升了隧道通行能力及交通轉(zhuǎn)換效率。

3.5.2橋梁方案

(1)跨徑確定

湘江為內(nèi)河Ⅱ級(jí)航道，橋位中心線法線與航道軌跡線夾角約112°，考慮到橋墩結(jié)構(gòu)寬度、防船撞設(shè)施寬度、橋墩附近紊流影響等因素，主跨最小跨徑大于等于200m，并需兼顧兩岸沿江道路的避讓要求。

(2)橋型方案

根據(jù)上述邊界條件分析，橋型可選方案有懸索橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、拱橋和斜拉橋。

懸索橋造價(jià)較高，如采用地錨式懸索橋需設(shè)置錨碇，采用200m跨徑則江中阻水率較高；采用一跨過江則橋梁規(guī)模過大，占地問題突出；如采用自錨式懸索橋，由于采用先梁后纜的優(yōu)化施工工藝[5]，搭設(shè)主梁需在江中搭設(shè)的支架會(huì)影響通航和阻水；連續(xù)剛構(gòu)橋梁高較高，橋梁接線較長；拱橋跨越能力較大，但如采用中承式拱橋，則施工工序復(fù)雜，對(duì)湘江影響較大；下承式拱橋采用頂推施工較為方便，但考慮到湘江上現(xiàn)有橋梁就有類似橋梁外觀，也不作推薦。

斜拉橋規(guī)模龐大，主塔高大，能使人產(chǎn)生震撼的感覺[6]。作為城市景觀橋梁的常用載體，并考慮到湘江上現(xiàn)有常規(guī)兩塔三跨斜拉橋-銀盆嶺大橋，本次方案主橋采用獨(dú)塔斜拉橋方案，見圖4。

圖4 橋梁方案效果圖

(3)橋梁總體方案

橋梁跨徑布置為200m+200m，橋?qū)?8.5m，主梁選用扁平鋼吊桿，橋塔采用鋼箱形塔柱(橋面以上)和混凝土塔柱(橋面以下)組成的混合結(jié)構(gòu)，最大程度減小對(duì)河道通航的影響，見圖5。

圖5 橋梁方案平面圖

3.5.3橋隧比選

隧道方案采用盾構(gòu)形式具有振動(dòng)小、噪音低、進(jìn)度可控、安全可靠、對(duì)沿線構(gòu)筑物影響小等優(yōu)點(diǎn)[7]，出入口設(shè)置于靳江路、麻園路、書院南路及赤嶺路，多個(gè)方向疏解過江交通壓力，確保交通流合理有序。

橋梁方案的實(shí)施對(duì)湘江水質(zhì)影響較大，橋梁上部構(gòu)件也對(duì)湘江城市天際線造成一定的損失，交通主要以銜接功能為主，用地不足導(dǎo)致交通方向局限單一，通行能力受現(xiàn)狀道路影響較大。

表5 橋隧比選表

目前，湘江兩岸形成了極具地方特色的綠化景觀網(wǎng)絡(luò)，河?xùn)|已建成12km連續(xù)風(fēng)光帶，河西已建成12.5km連續(xù)風(fēng)光帶。采用隧道方案既可以避免遮擋沿江風(fēng)光帶，又有足夠空間解決施工臨時(shí)用地問題。綜合考慮，過江通道推薦采用隧道形式建設(shè)。

4 結(jié)語

隨著臨江城市的快速發(fā)展，過江通道的建設(shè)需求與日俱增，在高強(qiáng)度開發(fā)的城市中心城區(qū)新建過江通道需綜合統(tǒng)籌各邊界條件，結(jié)合通道功能定位、城市景觀效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境影響、地下空間布局等要素，制定集約高效、科學(xué)合理、需求匹配的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，以期為類似高密度城市開發(fā)背景下過江通道新建項(xiàng)目提供參考和借鑒。