坦桑尼亞烏本戈立交工程總體方案設計

宋 妙

（上海市政工程設計有限公司，上海市 200438）

1 項目概況

項目位于東非坦桑尼亞達累斯薩拉姆市。達累斯薩拉姆市是坦桑尼亞第一大城市和港口，全國的經濟、文化中心，東非重要港口，“海上絲綢之路”沿線城市。烏本戈交叉口位于達累斯薩拉姆市骨干道路Morogoro 路 與Nelson Mandela-Sam Nujoma 路的交點，其中Morogoro 路為達累斯薩拉姆市已建成的BRT 一期走廊，Nelson Mandela 路與位于城市東南側的港口相連。從地理區位而言，烏本戈交叉口是骨干路網中重要的交通轉換節點，是達累斯薩拉姆市向西進出城的咽喉要道。原該交叉口交通擁堵非常嚴重，亟需進行立體化改造。烏本戈立交工程是坦桑尼亞政府主導的多跨多層大型立交橋項目，由世界銀行主要投資建設，社會經濟影響極大，深受各方廣泛關注。

項目主要由一座三層立交橋和配套分流道路構成。由于本項目為海外項目，在采用的規范標準體系、建設施工條件等各個方面與國內項目均有較大差異。本文從項目的建設特點、主要技術標準、總體方案及設計經驗等方面進行總結，以期便于后續類似工程項目參考與應用。

2 項目建設特點

2.1 多種規范標準體系

由于坦桑尼亞當地用于指導工程設計的規范標準體系不完善，需與業主方、監理方等根據具體設計內容逐一商議適用的設計規范。坦桑尼亞為英聯邦成員國之一，工程項目設計主要采用英國標準體系，例如橋梁結構設計主要參照英標規范體系中的BS 5400 規范[1]。對道路工程設計而言，已有部分設計施工相關的規范、標準為坦桑尼亞當地國標，例如道路路線幾何設計、路基路面設計等，但其編制依據仍是英國標準體系。而在這些標準中未明確要求的部分，則參照國際通用的標準規范進行設計，例如路面結構設計采用美國AASHTO 的路面結構計算方法；交通工程設計則以SADC（南部非洲發展共同體，Southern African Development Community）的標準體系為基準。

2.2 與BRT 系統的聯系

沿Morogoro 路已建成BRT 一期，交叉口兩側均設有BRT 車站；沿Sam Nujoma 路和Nelson Mandela路分別規劃有BRT 四期和五期。因此，本工程在設計中需充分考慮與既有BRT 一期線路運營的融合，盡量避免大規模既有BRT 設施的拆改，充分考慮施工期間BRT 運營交通組織要求。此外，本工程還應考慮好針對BRT 四、五期的設計預留。

2.3 當地規劃建設條件限制

一方面，坦桑尼亞當地城市建設缺乏完善的發展規劃體系，且既有規劃的更新相對于其發展速度而言較為落后，又由于受制于社會、經濟發展情況等因素的影響，項目在建設費用、征地拆遷方面存在較大困難，工程設計方案應盡可能具有規劃前瞻性，并盡可能減少對已建基礎設施（例如節點東側人行天橋）、廠房、民宅的影響。

另一方面，由于非洲當地的資源條件、運輸條件、施工機械等各方面的限制，本工程在設計過程應加強與業主及施工單位等各方的溝通，結合當地實際情況選用切實可行的設計方案。

2.4 國際化協作

本工程業主方為坦桑尼亞國家公路局（Tanzania National Roads Agency），設計審圖方為南非奧雅納工程咨詢公司（Arup），建設方為中國企業，業主方還先后聘請了韓國、埃及等多國的咨詢公司作為監理方參與設計施工全過程。

因此，本工程在設計過程中需基于國際化多元背景征詢多方意見以達到最有利的協同，推進項目順利實施。

3 主要技術標準

本工程采用的主要道路交通設計規范包括《Road Geometric Design Manual》（Ministry Of Works,Tanzania,2011 Edition）[2]、《Pavement and Materials Design Manual》（Ministry Of Works,Tanzania,1999 Edition）[3]、《A Guide to Traffic Signing》（Ministry of Infrastructure Development,Safety and Environment Unit,Tanzania,2009 Edition）[4]等。這些規范分別從道路幾何線型、斷面設計、路基路面設計、交通標志標線信號燈等方面進行了設計要點的闡述。

依據本項目設計要求，選用以下主要技術標準：

（1）設計車速

主線50 km/h，輔道40 km/h。

（2）車道寬度

機動車車道寬度：社會車道3.25～3.5 m，BRT 車道3.5 m。

路緣帶寬度：橋上側向安全間距0.6 m（護欄高于0.2 m）；地面段無需路緣帶（路緣石高度低于0.2 m則不需要設置路緣帶）。

人行道寬度：3 m。

（3）設計年限

道路交通量達到飽和狀態的設計年限：20 a；

路面結構設計使用年限：12 a（瀝青路面）。

（4）荷載標準

Equivalent standard axles E80。

（5）道路凈空高度

機動車≥5.2 m；自行車、行人≥2.5 m。

（6）氣候分區

溫和，moderate zone。

主要線形標準見表1。

表1 主要線形標準

對比國內及坦桑尼亞國家設計規范可以發現，兩國的道路設計標準在道路等級劃分、凈空、側向凈寬、橫坡、平縱曲線要素、超高漸變等方面均存在差異。

4 總體方案

本立交改造項目原本已由一家埃及設計單位提供初步方案，但由于方案實施存在較大問題，業主委托重新進行方案設計。

（1）原設計方案

原設計方案如圖1 所示，采用三層立交形式，第一層為地面層，滿足東西向Morogoro 路社會車輛和BRT 一期直行、人非通行；第二層為轉向層，各轉向交通在第二層高架平臺8 路交叉；第三層為南北向Sam Nujoma～Nelson Mandela 路直行跨線橋。

圖1 原設計方案總體布置圖

此方案第二層為平面交叉，交通組織較亂，轉向車輛在匝道坡道上停車等候通行信號，且部分匝道縱坡度達到8%，安全性差；另外，本方案中交叉口處橋梁立墩復雜，需整體下挖現狀交叉口，施工上難度極大且施工期間交通難以組織。

（2）優化后總體方案

結合達累斯薩拉姆市當地施工、管理等各方面實情，充分考慮場地周邊必須滿足的設計邊界條件，經過反復討論優化后，本工程確定最終的設計方案（如圖2 所示）為將交叉口改造為三層立交：第一層為地面轉向交通平交層，各轉向車輛在地面層通過信號控制的形式平面交叉，地面輔道采用單向2 車道設計規模；第二層為東西向Morogoro 路社會車輛和BRT 一期直行跨線橋，其中社會車輛占用外側雙向4 車道，BRT 占用中間2 車道；第三層為南北向Sam Nujoma～Nelson Mandela 路直行跨線橋，近期BRT 四、五期未開通之前，雙向6 車道均供社會車輛使用，遠期與第二層車道布置一致，即社會車輛占用外側雙向4 車道，BRT 占用中間2 車道。為了盡可能降低對既有Morogoro 路BRT 設施及天橋的影響，本方案通過二層跨線橋東側分幅設計，可維持東側BRT 站臺及天橋原位不改建，西側BRT 站臺受跨線橋縱坡落坡限制，需向西平移約100 m。

圖2 優化后方案總體布置圖

本方案相比原設計方案極大地簡化了交叉口的行車流線，也盡可能降低了對地面平交口及既有設施的影響。

5 改善效果評估

首先，本工程結合交通調查和分析對現狀交叉口進行VISSIM 仿真建模，如圖3 所示，用以評價現狀服務水平。然后，本工程結合改建方案對優化后的交叉口近遠期改善效果進行仿真和評價，如圖4 所示，作為改善效果評估的直接反映。

圖3 現狀VIS S IM 仿真模型

圖4 改建后VIS S IM 仿真模型

根據現狀交通調查及分析結果，早高峰時段烏本戈交叉口車均延誤達到270 s，晚高峰則達到396 s，服務水平為F 級，交叉口嚴重超飽和。現狀交叉口已經需要交警對交叉口交通組織進行人工引導。

項目建成初期，改造后早高峰時段烏本戈交叉口車均延誤為11 s，晚高峰為9 s，服務水平分別為B級和A 級，說明交叉口運行通暢，服務水平明顯提升；對于高架層，最大直行飽和度為0.25，整體直行車流飽和度均較低，運行通暢。

項目建成20 年后為遠期分析特征年，依據業主方及審圖方要求，本工程遠期需滿足C 級服務水平。根據遠期交通需求預測，在本項目工程方案的基礎上，加以適當的交叉口信號控制策略和車道渠化方案，遠期早高峰地面交叉口車均延誤僅為10 s，服務水平仍可達到A 級，而晚高峰則相對較為飽和，車均延誤為32.5 s，但仍滿足C 級服務水平；高架層遠期直行車流最大飽和度為0.58，運行較為通暢。

總體而言，經過本工程方案改造后，烏本戈交叉口運行狀況得到明顯改善，并能較好地適應遠期交通發展需求。

6 結語

相比西方發達國家甚至國內的大多數城市而言，坦桑尼亞作為非洲發展較落后的國家之一，在工程建設方面尚有很多需要完善之處。本工程是坦桑尼亞真正意義上的第一座多層多跨立交橋，具有極大的創新性意義，也能夠較好地消除一個擁堵點。但未來坦桑尼亞還需要建立更完善的規范標準體系，并做好路網規劃，真正從系統上全面改善區域范圍內的交通狀況。