泉州金屿大桥公轨共线过江断面组合模式选择

林嗣雄

(福州市规划设计研究院 福建福州 350108)

1 项目概况

泉州金屿大桥工程位于泉州市市区，跨越洛阳江，连接泉州市城东组团与台商投资区，桥位距泉州湾约8km，距上游的洛阳古桥约3km，距下游的后渚大桥约4km。大桥西顺接城东街(40号路延伸段)，横跨洛阳江后，终于台商投资区白沙片区惠城大道，具体的项目区位如图1所示。

图1 项目区位图

拟建的金屿大桥项目起于城东街与安吉路交叉口K0+420，线位沿城东街向东延伸，主线以高架桥上跨城东片区丰海路，在丰海路设置乌屿互通，沿规划红线往东展线，跨越洛阳江，至洛阳江东岸后，上跨泉州台商投资区沿海大通道，与沿海大通道设置洛秀互通，最后主线顺接台商投资区惠城干道，终点桩号为K3+780。设计包括:金屿大桥主桥、接线引桥、两岸接线互通(乌屿互通、洛秀互通)以及两岸互通范围之间轻轨桥梁，全长3.36 km[1]。

根据泉州市轨道交通线网规划，规划4号线起于南安官桥，止于台商投资区洛阳站。线路大致走向为洛阳站—洛沙大道—百崎—东海综合大道—东海大街—湖光路—规划路—双龙路—福厦铁路晋江站—南安官桥。线路全长43.43km，设车站27座，其中地下站15座，高架站12座。该线路串联洛秀组团、东海组团以及陈埭、晋江城区、磁灶、内坑、官桥等组团[2]。

从上述4号轨道线路网规划可以看出，4号轨道线与泉州金屿大桥主线桥走向一致，为了节约桥位资源、减少投资和工期，桥梁设计时考虑公轨共建。

2 公轨过江断面组合模式分析

公轨过江包括公轨共建和公轨分建两种模式[3]。公轨共建桥梁是指公路桥梁与轨道桥梁同桥位同受力主体，利用一个主体结构为两种交通线同时提供交通通道。公轨共建桥梁是一座整体桥梁，公路载体与轨道载体只能同步设计、同步施工。公轨分建桥梁是指道路走廊与轨道走廊相邻，但桥位独立，主梁各自分离、独立受力、独立建设而成的桥梁结构，两者可同步建设，也可分先后期建设，公轨分建实质上是公路与轨道各自独立建设桥梁、独立管理、独立运营[4]。

根据泉州快速轨道交通线网规划，规划4号线从桥位处通过，鉴于两岸轨道走廊用地为贴合在道路(惠城大道、城东街)上，基本上是利用道路中间大绿化带设置桥墩高架铺设轨道，所以跨江桥梁需考虑与轨道同桥位合建。

按照轻轨与道路组合在纵面上的相对位置关系不同，可分为：平层方案、双层方案和分离方案三大类。

平层方案又根据轻轨与道路在平面上排列不同分为：中平层、单侧平层和双侧平层。

双层方案同样根据轻轨与道路相对上下关系不同分为：上双层、下双层。

分离方案由于道路过江采用桥梁形式已经明确，主要考虑轻轨采用地下隧道型式过江。

不同的组合方式会产生不同的交通组织方式和线路的纵、平面布置，设计对这几种合建组合模式从路线布设和交通组织、桥梁结构适宜性、施工难易性、经济性等方面进行比选，以选择合理的共线方案。

3 平层方案

3.1 模式1(平层，轨道居中)

模式1，轨道在主桥上与道路同一层面，布设在道路左右幅中间，对应的桥梁标准横断面如图2所示。

图2 模式1桥梁标准断面图

(1)交通组织

纵断通过两岸互通区后逐渐与道路分离成上下层(轨道高架，道路地面层)。由于两岸桥头互通衔接的匝道出入口均须服从“右进右出”布设原则布设，与轨道不会产生直接交叉干扰，总体路线布设顺畅、有序，纵坡平顺，景观视野开阔，对应的线路平纵布置如图3所示。

图3 模式1平纵示意图

(2)桥梁结构和受力

桥梁横向分为3幅，市政桥梁与轻轨桥分幅布置，结构布置也相对简洁。市政与轻轨分幅，主梁荷载单一，受力明确。

(3)施工

分幅施工，相关干扰小，施工较为简单。若考虑轻轨主梁后期施工，可利用已建市政桥面布置施工临时设备，对主桥交通有一定影响，施工有一定难度。

(4)经济性

可分两期施工，一期施工市政梁(其中水中部分与轻轨共用桥墩在一期完成)建设费用较低；二期减少水中基础施工，可适当减小二期的施工规模。

3.2 模式2(平层，轨道居两侧)

模式2，轨道在主桥上与道路同一层面，布设在道路两侧，对应的桥梁标准横断面如图4所示。

图4 模式2桥梁断面图

(1)交通组织

轨道在主桥上与道路同一层面，双线分别布设在道路两侧，纵断在两岸互通区前逐渐与道路分离成上下层(轨道高架，道路地面层)。由于互通区的匝道出入口受到外侧轨道的阻隔，轨道需适当外绕并且提高纵断，以便跨越互通区匝道，互通匝道与轨道交叉干扰较严重。总体轨道路线布设扭曲、凌乱，纵坡起伏，景观视野压抑，对应的线路平纵布置如图5所示。

图5 模式2平纵示意图

(2)桥梁结构和受力

轨道居两侧，桥面宽度较轻轨居中间的桥面宽，基础规模增加。中间市政道路断面较宽。可采用分幅和整幅；若采用分幅，主桥横向需布置4幅桥，结构稍显凌乱，景观较差；若采用单幅，横向宽度达40.5m，该桥主桥跨径仅118m，主梁结构受力复杂，设计难度较大。

同时轻轨桥布置在两侧，与人行道相邻，轻轨运营时掀起的风会危及桥上行人安全。

(3)施工

市政梁若采用分幅结构，相关干扰小，施工较为简单；若采用整幅结构，施工难度较大；轻轨梁布置在两侧，若轻轨梁考虑后期施工，施工对主桥交通干扰较少，施工难度较低。

(4)经济性

可分两期施工，一期施工市政梁(其中水中部分与轻轨共用桥墩在一期完成)建设费用较低，但由于基础横向宽度增大，相对轨道居中间的基础规模增大，造价有所增加；二期减少水中基础施工，但需两侧施工，需要的临时设备较多，施工费用较高。

3.3 模式3(平层，轨道居单侧)

模式3，轨道在主桥上与道路同一层面，布设在道路一侧，对应的桥梁标准横断面如图6所示。

图6 模式3桥梁断面图

(1)交通组织

轨道在主桥上与道路同一层面，双线布设在道路某一单侧，轨道和道路交通各走一边，轨道纵断在两岸互通区前逐渐与道路分离成上下层(轨道高架，道路地面层)。互通区单侧匝道出入口受到外侧轨道的阻隔，轨道和单幅道路需完成一次平面交叉切换。轨道线需提高纵断，以便完成交叉切换。互通匝道与轨道线之间存在部分交叉干扰，总体路线布设存在S扭、交叉，纵坡起伏，景观视野狭窄，对应的线路平纵布置如图7所示。

图7 模式3平纵示意图

(2)桥梁结构和受力

市政桥与轻轨桥分开设计，荷载单一，主梁设计相对简单。两幅桥需单独布置基础，增加水中基础的数量。

(3)施工

市政桥和轻轨桥完全分离，相关无干扰，施工难度小。若考虑二期施工轻轨桥，增加了深水基础的施工，工期较长。且由于轨道线平面与互通匝道存在交叉，施工时对匝道交通有一定影响。

(4)经济性

市政桥与轻轨桥完全分离，可分为两期施工。一期市政桥施工，建设费用低；二期需施工水中墩，建设费用较高，工期长。

4 双层方案

4.1 模式4(双层，轨道居上)

模式4，轨道在主桥上与道路上下层，轨道布设在道路上层，对应的桥梁标准横断面如图8所示。

图8 模式4桥梁断面图

(1)交通组织

轨道在主桥上与道路不同层面，布设在道路的上面，与引桥接线的上下层位一致，纵断可与道路保持上下关系一致。互通区匝道均在下层布设，与轨道不会产生交叉干扰。总体路线布设顺畅、有序，纵坡平顺，对应的线路平纵布置如图9所示。

图9 模式4平纵示意图

(2)桥梁结构和受力

轻轨布置在市政桥中间，其桥墩与公路桥共用一个基础，桥面宽度比平层方案小。市政桥和轻轨桥分开，受力上相对明确，结构设计简单。但主桥轨道压在市政桥之上，立面结构高度较大，行车时感觉较压抑，景观效果也较差。

(3)施工

分幅施工，相关干扰小，施工较为简单。若考虑后期轻轨主梁施工，可利用已建市政桥面布置施工临时设备，对主桥交通有一定影响，施工有难度。

(4)经济性

可分为两期施工，一期建设费用低。轻轨线路标高较平层布置的高，轻轨接线长，轻轨桥梁工程数量较多，二期轻轨建设费用较高。

4.2 模式5(双层，轨道居下)

模式5，轨道在主桥上与道路上下层，采用公铁合建方案，轻轨布置在主梁下层，对应的桥梁标准横断面如图10所示。

图10 模式5桥梁断面图

(1)交通组织

轨道在主桥上与道路不同一层面，布设在道路的下面，与引桥接线段的上下层位关系不一致，纵断上下需要做一次变换处理。主线道路通过互通区须作适当外绕，为上下层位关系变换创造平面空间，避免与轨道产生交叉干扰。总体道路路线布设存在一定扭曲、立面较为凌乱、压抑，对应的线路平纵布置如图11所示。

图11 模式5平纵示意图

(2)桥梁结构和受力

轻轨在市政桥下面，主线桥梁需布置为双层桥，受力复杂，设计难度大，主梁结构及基础规模均较大。

(3)施工

双层桥施工难度大，工期长。

(4)经济性

市政与轻轨桥主体需一期同步施工完成；且主桥道路标高较高，造成道路引桥增长，桥梁工程数量增加多，一期建设费用高。后期仅需施工桥面以上的轨道二期工程，费用少。

5 分离方案

模式6(分离式，一桥一隧)

模式6，轨道在主桥段与道路上下层，桥隧分离，市政走桥梁，轻轨走江底隧道，对应的桥梁标准横断面如图12所示。

图12 模式6桥梁断面图

(1)交通组织

轨道与道路桥分离，在道路桥外侧距一定安全空间外以过江隧道型式通过，轨道和道路交通分离，轨道在地下穿越道路桥头互通区后逐渐爬出地面，再继续爬高至接线道路的高架层，轨道由地下爬至高架层需要很长的展线空间。同样轨道也类似模式3，平面上也需要完成一次由侧边至路中的弯曲过渡。互通匝道与轨道不存在交叉干扰。总体路线布设存在一定弯曲，纵坡起伏很大，景观性好，对应的线路平纵布置如图13所示。

(2)桥梁结构和受力

公路桥与轻轨完全分离，公路桥单建，荷载单一，主梁设计相对简单。

(3) 施工

公路桥和轻轨全分离，可分期施工。公路桥施工难度小；但轻轨线路从隧道通过，隧道施工难度较大。

图13 模式6平纵示意图

(4)经济性

市政桥与轻轨线路完全分离，可分为两期施工。一期市政桥施工，建设费用低；二期隧道施工线路长，造价高。

6 结论

通过上述分析比对，从路线平纵布设角度看，不难得出道路与轨道合建组合模式中：平层居中(模式1)最优；双层轨道居上(模式4)次之，而其他模式交通组织困难，线路布设存在一定扭曲，可以排除。

从桥梁结构和施工难度看：平层方案(模式1)桥梁受力明确，结构简洁。市政桥与轻轨桥可分两期施工，一期施工相对简单，并预留了远期轻轨建设的条件。

从经济上看，平层方案(模式1)一期工程建设费用较低，并预留二期工程建设条件，适当节省了二期轻轨工程的建设费用。

综合比较，拟采用公轻轨平层布置、轻轨居中的方案。

参考文献

[1] 中铁大桥勘测设计研究院集团有限公司，福州市规划设计研究院.泉州市洛阳江通道工程金屿大桥方案设计[Z].2009.

[2] 泉州市城乡规划局.泉州市城市轨道交通线网规划[Z].2009.

[3] 刘帮俊,乔云强.预留轨道交通通道的桥梁设计研究[J].都市快轨交通,2015,6(28):65-70.

[4] 陈行.重庆轨道交通五号线粉房湾大桥共轨共建的规划解析[J].交通科技,2013(4):96-98.