规划问道

广州好“行”|城市高密度建成区高架桥立交改扩建策略——以白云站白云二线广清节点立交改造为例

随着产业结构的调整和升级,城市需要更多的土地和空间来承载新的经济活动,同时,叠加机动车保有量的增长,城市的交通拥堵问题日益严重,严重影响市民的出行效率和日常生活。因此,改造现状道路上的桥梁设施,提高其使用效率是解决城市交通拥堵的重要措施

但对于城市高密度建成区,建设场地特点就是集地下管道密布、地面交通繁重、地上建筑密集等多重限制,工程改造难度较大,尤其当工程涉铁路、高速公路和地铁等重要线路时,实施难度更大。因此,如何开展城市高密度建成区的高架桥立交改造成为工程设计的难点。

生活中的“剥洋葱”经历提醒我们,将复杂边界拆分后逐项侦破,并提出满足各项条件下的理想方案,是此类复杂工程建设的基本思路。本文以白云站交通枢纽工程——白云二线广清节点为例,旨在梳理此类工程设计难点,并提出相应的处理措施,通过层层抽丝拨茧和精细化设计,为城市高架立交桥的改扩建提供思路。


广州好“行”|城市高密度建成区高架桥立交改扩建策略——以白云站白云二线广清节点立交改造为例

“洋葱思考法”划分工作阶段

图源:《洋葱思考法》,芝本秀德著



Step 1

设定目标


白云二线为白云站周边配套重要市政道路,起点位于槎神大道,沿现状凤凰路,下穿广清高速后,向南绕过省司法警察学院,连续跨越石井河、石槎路及铁路股道,终点止于纵横缤城花园,全线线路长约3.72km,采用高架型式,并在增槎路/广清高速节点、石井河节点、石槎路节点和铁路东路节点设互通立交。其中,广清节点位于起点段,设置白云二线与广清高速的立交以实现白云站对外交通的快速转换。

根据广清节点交叉口高峰小时流量流向图,预测远期交通以直行为主;南北向与东侧流量较大,与西侧的转换交通较小。

经现场调研发现,节点两侧建筑密集,具有完整的服装制造-仓储-销售批发-运输等全链条产业链。因此,工程方案应本着保护而非破坏的原则,避让几大商业主体,减少立交对商业的干扰。现状凤凰路道路两侧商业建筑密集,道路空间狭窄,不具备接入广清高速的建设条件。


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广清节点交叉口高峰小时流量流向图

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推荐立交改造方案

图源:自绘


根据交通流量预测和场地建设条件,本次立交改造采用:白云二线主线下穿广清高速公路连接线,利用四条匝道实现广清高速南北向与白云二线主线东侧高架桥的立交转换,形成十字交叉半互通的立交形式;节点西侧与广清高速的衔接利用地面辅道和路网绕行解决。



Step 2

了解现状


城市高密度建成区的特点是边界复杂,现场存在交通繁忙、建筑密集、管线复杂、规划受限等多重因素影响,这些因素往往成为工程建设的难点。


地面主干道及广清高架桥


地面庆槎路为双向八车道的城市主干道,为广州市南北向的主通道之一,周围分布各类批发市场,交通流量大,常年交通饱和状态,节点改造方案需考虑交通占道对地面交通的影响;同时,广清连接线高架桥作为广州市北向的高速公路主通道,交通量巨大,因此桥上桥下的复合通道均对本次实施提出了更高的需求。


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增槎路交通繁重

图源:自摄


潭村涌暗埋隧道


节点范围内,潭村涌穿路而过,由于历史原因,河涌被周围建筑覆盖,暗隧整体长度超过300m,且方向不明,无人测量船无法接收信号导致道路范围的暗隧位置无法准确摸查,给工程建设带来困难。


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潭村涌暗隧洞口

图源:自摄


西江引水管等市政管线


场地内管线复杂,布置有各类通讯管线、燃气管线、电力管线、给排水管线等。

其中广州西江引水工程跨越广州、佛山两地,全程管线长71.6公里,是我国供水工程建设史上第三特大型引水工程。由于西江引水管承担了广州市全市34%的城市饮用水,是全市重要的饮水生命线,因此,广东省人民政府于2012年颁布《广东省西江广州引水工程管理办法》开展专项保护。


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西江引水管明铺避让潭村涌隧道

图源:自摄


复杂地质变化


场地位于灰岩区,且地层变化较大,岩面起伏。考虑到旧桥安全保护要求和桥下低净空作业对工程装备的限制,如何根据现有装备制造水平和基础承载力要求选用合理的基础尺寸是本次设计的难点。


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场地砂层较厚

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溶蚀灰岩

图源:自摄



Step 3

解决方案


立交的改造服务于交通,因此桥梁建设应满足交通需求,以功能优先为原则,实现交通的快速转换,用工程的办法解决技术难点。

而工程解决的途径很多,如何在满足使用需求和工程安全的前提下,选择最优方案,经济成本也是工程方案合理性的要求。这里的成本不仅是指建设成本,还应考虑施工措施代价、远期管养成本等,因此基于建设成本、施工成本、管养成本等综合考虑全寿命周期的立交改造,积极引入新型技术,加快建设速度,减少施工扰民成本,还路于民。

同时,人们对桥梁的情感是复杂的、变化的,从最早的“一桥跨越南北,天堑变通途”时期踩桥的万人空巷,到现在诸多城市高架桥下的萧条,反映了人们内心对交通改善的迫切需求,更有对居住环境的日益担忧。工程方案应尽可能处理好工程建设和环境保护的矛盾

基于“洋葱思考法”,我们对现场建设条件逐条拆解,并提出针对性的工程解决方案——


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现场边界拆解提出解决方案思路

图源:自绘


案例1: 旧桥大挑臂拼宽

在广清高架桥的拼宽中,通过查阅旧桥档案,广清高架现状桥梁为整幅桥梁,桥宽26m,为双向预应力大悬臂箱型结构,大悬臂结构也显得结构整体轻巧。拼宽前,悬臂结构为典型的单向板受力结构,改造后,车轮作用点往外侧移动了1.25m,加上防撞护栏的拆除,也增加了大悬臂的柔性,悬臂板不可避免地呈现双向板受力特点,车轮荷载下存在明显的“锅底效应”。


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改造前后车轮作用点变化情况

图源:自绘


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拼宽前车轮作用下悬臂变形

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拼宽后车轮作用下悬臂变形

图源:midas Civil软件计算成果


我院通过对广清大悬臂箱梁拼宽精细化计算模型,得出车轮作用下旧桥结构的各项内力值,并开展拼宽后的安全分析,用实证论证本次改造方案技术的可行性。


案例2: 潭村涌超长暗隧

设计除保护现状暗埋河涌隧道外,水务部门还要求按照规划条件,新建桥梁应跨越规划河涌线。若按规划河涌实施,新建桥梁最大跨度将超90m,如此拼宽,新旧桥变形差预计超过10cm,高速路出入匝道如此大的沉降差将带来巨大的安全隐患。因此我院抓紧对小跨度跨越河涌方案开展可行性研究。

经现场调研发现,节点处为古廖涌和潭村涌的交汇点,两条河涌自此分别分别排往西航道和石井河,终点处均设置有提升泵站,因此河涌位置不是作为泄洪主要通道,同时,本处节点河涌上方为高速公路和西江引水管,不具备规划实施条件。


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节点位置水系及水流方向图

图源:自绘


基于此,我院建议建设单位组织开展以下工作:(1)设计与施工单位现场探挖河涌暗隧位置,根据暗隧走向布置桥跨;(2)建设单位组织专家咨询会,结合专家意见开展防涝评估和防洪评价,论证节点处水浸风险;(3)结合项目位置河涌规划实施难度和防涝评估报告和防洪评价报告,报水务管理部门审批。

在取得水务部门初步同意后,我院编制详细施工图设计,并报省交通厅主管部门,顺利取得批复。


案例3: 西江引水管等市政管线

西江引水管沿增槎路车行道铺设,我院设计师根据引水工程管理办法要求,桥梁桩基按照净距不小于5.0m布置,并开展施工全过程的仿真计算分析,编制专项分析报告,按照报告要求,做好施工期间的保护方案,确保用水安全。

增槎路上其余市政管线的迁改均受到广清高速和西江引水管影响,迁改实施难度较大、周期长;且管线迁改影响市民正常生产生活,工程设计以现场管线保护为第一原则,以局部拨移替代管线迁改。设计师通过对现场管线探挖的结果,对物探结果修正后作为设计条件,通过精细化设计要求修改设计图纸。



Step 4

方案实施


本方案获省交通厅批复以来,距离通车时间要求仅剩不到8个月,立交节点共计287根钻孔灌注桩、172个承台,178根墩柱、42个盖梁,46联主梁,工程量非常大。如何在有限工期内完工并满足广州白云站同步开通条件,不仅是对施工方的重大考验,也是对设计施工配合中的响应速度、临场应变能力的挑战。

我院设计师始终坚持“安全第一”和“经济合理”的双控原则,对现场突发的各类客观条件及时调整工程方案,多次深夜赶赴现场解决问题,深受建设、监理和施工单位好评。

在院工程设计师的密切配合下,广清节点克服边界复杂、未知因素众多、天气炎热、工期紧张等多种困难,在白云站开通之前顺利竣工。如今的广清高速已成为白云站对外交通的重要快速通道。


广州好“行”|城市高密度建成区高架桥立交改扩建策略——以白云站白云二线广清节点立交改造为例

广清节点改造前

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广清节点改造后

图源:自摄



Step 5

评估总结


城市市政基础设施的日益完善加大了城市立交桥的改扩建难度,唯有发挥设计院的技术力量和主观能动性,开展动态设计、精细化设计以及建设-设计-施工全链条的通力配合,才能打造满足城市交通需求的精品工程。对于此次项目,我们亦总结了以下要点:


高架立交改造应优先制订改造的技术标准,核实既有结构是否具有改造提升条件是项目可行性的前提;


现场问题多变,结构设计应注意按照“控安全、保设施、便作业、减扰民”的总体原则,减少立交对周围基础设施的干扰,做“设计友好、施工友好、运营友好”的“三好”工程


工程中问题的解决途径较多,我院专业完备,综合技术优势明显,工程设计人员应充分利用院技术平台优势解决工程技术难题。



供稿|市政规划设计二所

技术审核|总工程师办公室

文图编辑|办公室



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原文始发于微信公众号(广州市规划院):广州好“行”|城市高密度建成区高架桥立交改扩建策略——以白云站白云二线广清节点立交改造为例

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