軌道交通影響下的城市高架快速路設(shè)計(jì)方案分析

舒家琪

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海 200092)

0 引言

在上海快速發(fā)展的現(xiàn)代化進(jìn)程中,為滿足日益增長(zhǎng)的交通需求,城市快速路路網(wǎng)不斷得到加強(qiáng)和完善。新增的城市快速路項(xiàng)目往往面臨多種限制條件。隨著城市軌道交通網(wǎng)的形成,城市快速路項(xiàng)目會(huì)涉及到城市軌道交通的影響。因此,設(shè)計(jì)方案需要結(jié)合現(xiàn)狀與規(guī)劃情況,綜合考慮用地、管線、軌道交通等各方面因素,本文以上海市金海路改建工程為例進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目概況

金海路位于上海市浦東新區(qū)北部,現(xiàn)狀為城市主干路,雙向六快兩慢規(guī)模。上海市2035總體規(guī)劃將金海路(楊高中路—G1503)道路等級(jí)提升為城市快速路,并定位“楊高中路—金海快速路”為浦東新區(qū)規(guī)劃“四環(huán),八射,十二聯(lián)”高快速路系統(tǒng)中的射線之一,是聯(lián)絡(luò)內(nèi)、中、外、郊環(huán)線的東西向射線通道[1]。金海路(楊高中路—華東路東側(cè))實(shí)施改建對(duì)于完善浦東北部區(qū)域的快速路網(wǎng)結(jié)構(gòu),服務(wù)金橋城市副中心、金橋經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障曹路地區(qū)民生需求、緩解交通擁堵等具有重要意義。

金海路(楊高中路—華東路東側(cè))改建工程西起楊高中路立交,東至華東路東側(cè),路線長(zhǎng)度約7 km,如圖1所示。工程采用“主線高架+地面輔路”布置形式。金海路全線與軌道交通9號(hào)線共線。軌道交通9號(hào)線盾構(gòu)整體基本位于道路規(guī)劃紅線內(nèi),其中,軌道交通金吉路車站節(jié)點(diǎn)建設(shè)條件較差,對(duì)金海路主線影響較大。申江路東側(cè)1對(duì)匝道布置方式由于受軌道交通車站影響而采用錯(cuò)位方式設(shè)置。

2 建設(shè)條件

現(xiàn)狀金海路橫斷面為四塊板形式,雙向六快兩慢,道路下方為車站結(jié)構(gòu),道路拓寬受南北兩側(cè)地上出站口建筑和南側(cè)220 kV顧張線控制。車站處道路規(guī)劃紅線為70.5 m,北側(cè)規(guī)劃綠化帶寬度4.5 m,9號(hào)線出站口位于道路紅線內(nèi);南側(cè)規(guī)劃綠化帶寬度15 m,9號(hào)線出站口位于規(guī)劃綠化帶內(nèi)。220 kV顧張線塔桿位置緊貼道路南側(cè)規(guī)劃紅線。車站與現(xiàn)狀金海路橫斷面位置關(guān)系如圖2所示。

金海路(申江路—金吉路)段長(zhǎng)約600 m。軌道交通9號(hào)線金吉路車站設(shè)置于該路段地下,車站長(zhǎng)度約310 m,車站寬度28 m～43 m。車站共有4個(gè)出入口。北側(cè)設(shè)置4號(hào)和1號(hào)出站口,出站口結(jié)構(gòu)之間存在零星空間;車站南側(cè)設(shè)置2號(hào)和3號(hào)出站口,車站結(jié)構(gòu)與出站通道之間距離約24 m。紅線內(nèi)可布設(shè)橋墩空間為9 m～24 m。

除現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)9號(hào)線之外,還涉及在建軌道交通崇明線。崇明線線路沿著申江路南北方向,在申江路與金海路交叉口東北象限設(shè)置崇明線首末站金吉路車站,并預(yù)留遠(yuǎn)期南延線位。崇明線可與9號(hào)線換乘,設(shè)置換乘通道與9號(hào)線車站北側(cè)4號(hào)口銜接。由于受現(xiàn)狀9號(hào)線車站出入口標(biāo)高控制,換乘通道埋深較淺,影響地面道路車道布置。軌道交通金吉路站平面位置如圖3所示。

3 交通流量預(yù)測(cè)

3.1 現(xiàn)狀交通分析

申江路為南北向主干路,周邊主要為大型居住區(qū)、進(jìn)出口加工區(qū)等區(qū)域,根據(jù)金海路現(xiàn)狀交通流量觀測(cè)結(jié)果,金海路東向西方向高峰小時(shí)斷面流量為1 946 pcu/h,飽和度為0.7～0.9,運(yùn)行狀態(tài)為不穩(wěn)定車流,延誤顯著,現(xiàn)狀申江路交叉口服務(wù)水平為D級(jí)。申江路/金海路交叉口現(xiàn)狀流量見(jiàn)表1。

表1 申江路/金海路交叉口現(xiàn)狀流量

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果,若金海路保持現(xiàn)狀規(guī)模不進(jìn)行快速化改建,近期至2025年,金海路(金吉路—申江路)高峰小時(shí)交通量為2 368 pcu/h,飽和度0.93～0.99,交叉口服務(wù)水平為E級(jí)。中期至2035年,隨著金橋區(qū)域城市副中心進(jìn)一步發(fā)展,金海路(金吉路—申江路)高峰小時(shí)交通量為3 032 pcu/h,交通流基本為過(guò)飽和態(tài)勢(shì),飽和度超過(guò)1。

現(xiàn)狀金海路難以滿足沿線持續(xù)增長(zhǎng)的交通需求,早晚高峰期間出現(xiàn)擁堵,通行效率降低。為適應(yīng)周邊發(fā)展和交通增長(zhǎng)需求,金海路改造較為緊迫,且需要在申江路東側(cè)設(shè)置匝道服務(wù)沿線交通的轉(zhuǎn)換。

3.2 改造后交通流量分析

根據(jù)流量預(yù)測(cè)成果,申江路至金吉路段主線2025年,2035年,2045年高峰小時(shí)交通流量分別為2 380 pcu/h,2 810 pcu/h,3 050 pcu/h,主線單向三車道通行能力5 250 pcu/h,高峰小時(shí)飽和度分別為0.50,0.59,0.64,滿足三級(jí)服務(wù)水平要求。申江路東側(cè)上下匝道2025年,2035年,2045年高峰小時(shí)交通流量分別為740 pcu/h,880 pcu/h,970 pcu/h,高峰小時(shí)飽和度分別為0.74,0.88,0.97。

4 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1)道路等級(jí)及設(shè)計(jì)速度。主線高架:城市快速路80 km/h;地面輔路:城市主干路50 km/h。匝道:40 km/h。

2)凈空要求。主線高架:≥5.0 m;地面輔路:≥5.0 m;匝道:≥5.0 m;非機(jī)動(dòng)車道和人行道:≥2.5 m。

3)車道寬度。主線高架車道寬度采用3.5 m和3.75 m;地面輔路車道寬度采用3.5 m;平行匝道采用雙車道的布置形式,車道寬度采用3.5 m。

5 設(shè)計(jì)原則與思路

5.1 設(shè)計(jì)原則

1)金海路主線高架按照城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),滿足規(guī)范設(shè)計(jì)速度80 km/h要求;

2)橋梁結(jié)構(gòu)避讓軌道交通,橋梁樁基原則與軌道交通結(jié)構(gòu)距離按3 m控制,梁底標(biāo)高需要滿足軌道交通設(shè)施的凈空要求;

3)總體方案布置兼顧地面道路和匝道布置,地面道路設(shè)計(jì)標(biāo)高和匝道接地段填方需考慮軌道交通結(jié)構(gòu)上方附加荷載;

4)除軌道交通外,充分考慮高壓線、重要地下管線、周邊環(huán)境敏感點(diǎn)、現(xiàn)狀道路條件等主要因素;

5)注重主線橋梁結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)美觀,考慮橋下凈空通透,提高地面行車舒適性等。

5.2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)交通需求和總體方案布置,申江路東側(cè)需設(shè)置一對(duì)上下匝道實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換功能。軌道交通占用了道路紅線內(nèi)大部分空間,對(duì)于主線和匝道的設(shè)置影響極大。城市快速路項(xiàng)目主線線位常規(guī)布置于道路中間,即設(shè)計(jì)中心線與規(guī)劃道路中心線保持一致[2]。但由于金海路受軌道交通影響的特點(diǎn),如果金海路主線線位也采用常規(guī)布置,主線需從正上方跨越軌道交通,橋梁結(jié)構(gòu)避讓地鐵結(jié)構(gòu)較為困難,且上下匝道無(wú)法布置。因此,對(duì)金海路主線線位采用偏移方式進(jìn)一步研究。

6 節(jié)點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

6.1 主線方案

1)主線高架按規(guī)劃線位。主線高架中心線遵循規(guī)劃線位設(shè)置,申江路以西中心線設(shè)置一個(gè)半徑為1 500 m的圓曲線,申江路以東段中心線線形為直線。申江路至金穗路段主線高架約1 km位于軌道交通投影正上方,需在該路段全部設(shè)置30 m～50 m的門架墩避讓地鐵結(jié)構(gòu),門架墩承臺(tái)分別設(shè)置在軌道交通南側(cè)和北側(cè);跨越車站縱向跨徑為61 m+121 m+121 m+87 m,如圖4所示。車站北側(cè)僅有出站口之間空間供主線設(shè)置橋墩,無(wú)條件布置下匝道,車站南側(cè)則由于主線橋墩布置后,剩余空間不足布置上匝道,因此主線高架按規(guī)劃線位存在縱向跨徑和橫向門架墩跨度均大、結(jié)構(gòu)不合理不美觀、工程投資不經(jīng)濟(jì)、匝道無(wú)法布置等問(wèn)題。

2)主線高架南偏。根據(jù)軌道交通9號(hào)線金吉路站位置,為減少橋梁門架墩和大跨徑數(shù)量,主線高架(申江路—金吉路)段采用南偏布設(shè),主線平面線形最小半徑為2 000 m,車站以東設(shè)置S形平曲線,線形滿足規(guī)范要求。從金吉路車站南側(cè)跨越車站東側(cè)端頭和四股盾構(gòu)分岔區(qū)時(shí),主線采用最大跨徑112 m,跨越2號(hào)和3號(hào)出入口聯(lián)通道時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)30 m跨徑小箱梁結(jié)構(gòu)。受限于軌道交通,金海路主線其他路段基本為北偏布設(shè),金吉路節(jié)點(diǎn)主線偏南布設(shè)時(shí),與東西兩側(cè)主線銜接需要由南偏轉(zhuǎn)至北偏,存在較長(zhǎng)路段與軌道交通斜交,并需要設(shè)置門架墩跨越。金海路金吉路站主線高架南偏方案總體布置如圖5所示。南偏方案橫斷面設(shè)計(jì)如圖6所示。

由于軌道交通車站南側(cè)結(jié)構(gòu)與出入口之間距離僅9 m～24 m,主線高架與申江路東側(cè)上匝道接地段無(wú)法共同布置。除金吉路車站影響之外,匝道布置還受道路南側(cè)220 kV高壓線搬遷難度大、道路紅線外華為土地難以征收等問(wèn)題限制。前期研究過(guò)程中,對(duì)上匝道布置于其他路段的可行性展開(kāi)了充分研究,金吉路站東側(cè)以東1.5 km的外環(huán)立交范圍內(nèi)存在條件布設(shè)匝道,但匝道對(duì)申江路服務(wù)功能效果較差。因此主線線位南偏無(wú)法解決申江路東側(cè)上匝道布置問(wèn)題。

車站北側(cè)結(jié)構(gòu)之間空間較小,僅可在結(jié)構(gòu)之間布置橋墩承臺(tái)和樁基,無(wú)條件設(shè)置匝道接地段。因此,申江路東側(cè)下匝道在車站北側(cè)無(wú)法設(shè)置。

3)主線高架北偏(推薦)。主線高架線位采用偏北布設(shè),主線平面線形最小半徑為2 000 m,車站以東同樣設(shè)置S形平曲線,線形滿足規(guī)范要求。主線高架(申江路—金吉路)段從金吉路站北側(cè)采用大跨跨越車站4號(hào)、1號(hào)出入口以及風(fēng)井等設(shè)施,縱斷面設(shè)計(jì)標(biāo)高需要滿足出站口建筑物高度、出風(fēng)口凈空和冷卻塔設(shè)施等要求。橋梁跨徑布置為48.2 m+66 m,61 m+121 m+121 m+87 m和54 m+45 m三聯(lián)鋼箱梁,橋墩設(shè)置避讓現(xiàn)狀9號(hào)線和在建崇明線結(jié)構(gòu)。由于金海路全線受9號(hào)線整體位于金海路道路紅線內(nèi)偏南位置影響,金海路主線整體偏北設(shè)置,因此金吉路節(jié)點(diǎn)主線偏北布設(shè)有利于與東西兩側(cè)主線銜接,減少主線高架南北跨越軌道交通次數(shù)。金海路金吉路站主線高架北偏方案總體布置如圖7所示。

另外,由于車站南側(cè)有條件設(shè)置橋梁接地段,將申江路東側(cè)上匝道設(shè)置在車站南側(cè),匝道采用橋梁形式跨越2號(hào)和3號(hào)出站口。該匝道的主線入口與東側(cè)下一個(gè)外環(huán)立交匝道的主線出口間距大于1 020 m,交織段滿足規(guī)范要求[3]。自西向東上匝道的交通可以在外環(huán)立交快速轉(zhuǎn)換,因此在車站南側(cè)布置上匝道具有較好的交通功能。北偏方案橫斷面設(shè)計(jì)如圖8所示。

4)方案比較。綜上所述,三種線位主要從主線線形、橋梁結(jié)構(gòu)、匝道布置交通功能角度研究分析(見(jiàn)表2),三種線位橋梁最大跨徑均相當(dāng),均存在實(shí)施難度。考慮申江路東側(cè)上匝道布置及其交通功能,推薦金吉路站節(jié)點(diǎn)主線北偏方案,北偏方案建成后效果圖如圖9所示。

表2 方案對(duì)比分析

6.2 匝道布置方案

主線高架(申江路—金吉路)布置于金吉路車站北側(cè),申江路東側(cè)上匝道設(shè)置于南側(cè)。受軌道交通限制,申江路東側(cè)下匝道無(wú)法設(shè)置在申江路—金吉路路段。因此結(jié)合車站東側(cè)盾構(gòu)線位向南逐漸偏出道路紅線的走向,考慮將下匝道向東移動(dòng),設(shè)置于金吉路—金穗路路段,與東側(cè)立交鼻端距離512 m,主線設(shè)置輔助車道。匝道平面位置如圖10所示。

下匝道距離金吉路進(jìn)口道停車線約102 m,距離較近。匝道東向西往申江路車流較大對(duì)金吉路交叉口影響較大,因此對(duì)金吉路交叉口東進(jìn)口道服務(wù)水平進(jìn)一步分析。

金吉路與金海路相交為T字路口,金吉路道路等級(jí)為支路。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果,下匝道遠(yuǎn)期2045年高峰小時(shí)流量為970 pcu/h,地面道路高峰小時(shí)流量為750 pcu/h。金吉路—金海路交叉口東進(jìn)口道渠化為六車道,匝道和地面道路各三車道,對(duì)交叉口進(jìn)行服務(wù)水平分析,遠(yuǎn)期右轉(zhuǎn)服務(wù)水平為A,直行服務(wù)水平為C。因此,下匝道布置于金吉路—金穗路段方案可行。

6.3 地面道路方案

軌道交通9號(hào)線和在建崇明線也是地面道路設(shè)計(jì)的重要影響因素。軌道交通9號(hào)線盾構(gòu)位于現(xiàn)狀地面道路下方,為保證現(xiàn)狀軌道交通上方附加荷載基本為零,地面道路設(shè)計(jì)標(biāo)高維持與現(xiàn)狀道路一致。而道路北側(cè)的崇明線換乘通道由于受現(xiàn)狀9號(hào)線車站出入口標(biāo)高控制,換乘通道埋深露出現(xiàn)狀地面標(biāo)高約0.6 m,且要求機(jī)動(dòng)車道避開(kāi)通道,因此,地面道路機(jī)動(dòng)車道避讓換乘通道地下結(jié)構(gòu),但人行道和非機(jī)動(dòng)車道由于用地受限需設(shè)置在換乘通道上方。非機(jī)動(dòng)車道縱斷面局部受到換乘通道結(jié)構(gòu)標(biāo)高控制,最大縱坡控制在3.5%以內(nèi);人行道需要做好軌道交通出站口的標(biāo)高銜接要求和保證與沿線崇明線低風(fēng)井3 m的安全距離。橫斷面方案如圖11所示。

7 金海路主線與崇明線換乘通道合建建議

金海路項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中,按照金海路主線高架與崇明線換乘通道分建方案展開(kāi)了研究,但隨著與崇明線項(xiàng)目進(jìn)一步對(duì)接設(shè)計(jì)與施工方案,兩個(gè)項(xiàng)目之間存在較多重疊的界面。為進(jìn)一步優(yōu)化和完善金海路主線方案,提出了將主線高架與換乘通道合建的設(shè)想。

若金海路主線高架與軌道交通崇明線金吉路站換乘通道采用合建方案,將橋梁立柱承臺(tái)結(jié)構(gòu)與換乘通道結(jié)構(gòu)側(cè)墻結(jié)合,跨徑布置可調(diào)整為48.2 m+66 m+61 m+62 m,70 m+110 m+87 m和54 m+45 m,如圖12所示。主線高架最大跨徑減小,梁高降低,可減少為避讓換乘通道而設(shè)置的2個(gè)門架墩,不僅有利于地面機(jī)動(dòng)車道方案布置,降低橋梁施工和臨時(shí)翻交難度,且對(duì)沿線企業(yè)的影響相對(duì)較小,景觀效果改善,地面道路行車感觀改善。

8 結(jié)語(yǔ)

金吉路站節(jié)點(diǎn)為金海路(楊高中路—華東路東側(cè))改建工程的難點(diǎn)。軌道交通9號(hào)線和在建崇明線同時(shí)在金海路(申江路—金吉路)路段設(shè)置站點(diǎn),對(duì)金海路方案影響重大。通過(guò)不同線位方案的比較分析,從匝道布置及其交通功能,主線線位銜接,對(duì)高壓線影響等方面,推薦了金海路主線高架北偏方案,