9-外滩通道改造与历史风貌保护(上海院)

外滩通道改造与历史风貌保护上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 俞明健【摘要】上海外滩地区交通综合改造工程是一项服务世博、完善路网的市政重大工程。该工程涉及地下道路建设、百年老桥加固、历史风貌恢复和地下空间综合开发利用等多项工程技术难点。论文介绍了外滩通道建设过程中，外白渡桥是如何加固的，以确保百年老桥的保护和正常使用；外滩下匝道的拆除以及外滩历史风貌的重新恢复；给出了结合地下道路的地下空间规划和集约化利用的工程案例。工程背景外滩是上海最具亮点的历史文化风貌保护区、中国历史最为悠久的CBD金融贸易区。外滩也是上海三纵三横骨架路网的组成部分，是重要的城市南北向交通走廊，承担了南北高架以东地区过苏州河50%的交通量，其中，过境交通约占70%，小车比例在85%以上。如何解决交通走廊与风貌保护、功能更新等之间的矛盾，是外滩地区发展急待解决的问题。2007年4月，上海市政府正式批准实施外滩交通综合改造工程，决定新建一条外滩地下通道（图1），并改造延安高架路和地面道路，使三者有效衔接，彻底改观外滩地面交通。外滩通道是采用双层多点进出的小汽车专用地下道路，南起东门路南侧的老太平路，沿中山东二路、中山东一路，从外白渡桥下方穿越苏州河，沿东大名路、吴淞路到海宁路，全长3290.54m。外白渡桥外滩交通枢纽苏州河长治路东大 名路吴淞路海宁路新开河路南京东路福梅路北京东路天潼路海宁路吴淞路长治路黄浦江延安东路人民路东门路上层下层外滩小陆家嘴北外滩延安路高架图1外滩通道总体布置新建外滩通道与延安路高架直接相连，大量过境车分流至地下，提高外滩地区过境交通能力。新开河以南的地下通道结合十六铺地下空间开发同步建设。外滩地面将结合外滩景观改造，布置为机动车双向4车道，两侧设置临时带，道路总宽20m。外滩通道建成后，将拆除现有吴淞路闸桥，桥址规划预留过河设施。并在保持建筑风貌不变的前提下，对外白渡桥进行保护和加固，从而实现这座百年老桥的结构更新。工程难点2.1外白渡桥加固外白渡桥竣工于1907年，为沪上钢桥的“鼻祖”。长期以来外白渡桥一直是上海市区的重要通道之一，过桥人流量、车流量较高，使用已达百年，早已超出当初的设计寿命。下部墩台已经老化，碳化深度达15 mm，混凝土强度较低，同时上部钢桁架部分也存在着严重的锈蚀问题。考虑苏州河口地区有金山路水闸、浦江饭店、外白渡桥、上海大厦等众多控制构筑物，外滩通道（图2）需从外白渡桥下方穿越苏州河，隧道顶到外白渡桥桩尖的最小距离为1.47m。鉴于外白渡桥的历史文化意义，如何保证大直径的土压平衡盾构从桥梁桩基下穿行过程中外白渡桥的安全可靠，以及穿越后能否继续使用成为整个外滩通道工程中的一项关键技术。外滩通道图2外白渡桥与外滩通道的关系2.2外滩下匝道的拆除延安高架东段工程是上海“九五”期间实施的重要城市基础设施项目，1997年底建成通车。该工程西起延安中路石门路，东至延安东路中山东一路，在中山东一路西侧设置上、下匝道各一个，“第一弯”即外滩下匝道（图3）。“第一弯”设立的最初目的是疏导交通，但随着经济发展，十年过后，它就成为了上海交通的“新堵点”。大容量的车流割裂了原本连成一体的外滩风貌，制约了外滩综合功能的进一步提升和改善。随着外滩浦东CBD（中央商务区）建设的推进，以及浦东地产的迅猛发展，增加外滩地区过江通道以及更好保护外滩风貌成了当务之急，凌空而立的“第一弯”被拆成了早晚的事情。图3延安高架东段工程及外滩下匝道2.3地下空间开发外滩通道建设与十六铺地区整体改造基本处于同一时期，由于外滩通道的建设占用了中山东二路的地下空间资源，若不采取一体化建设，在通道建成后，再进行十六铺地区中山东二路的地下空间开发，难度将会极大增加，同时由于地下空间开发的不可逆性，也势必将造成地下空间资源的浪费，对十六铺地区整体地下空间（图4）开发造成缺陷。民新 永 安 路东 门 路豫园老城厢古城公园人民路204地块中 山 东 二 路8#1地块路人中 山 东 二 路十六铺水上旅游中心交通枢纽黄 浦 江图4十六铺地区地下空间开发总体构架十六铺地区的整体改造和开发，尤其是外滩通道的建设，为外滩通道十六铺地下空间的开发和利用提供了一个绝佳的契机。外白渡桥保护3.1外白渡桥保护方案外滩通道主线工程盾构下穿外白渡桥时，如果不采取任何保护措施，上部钢桁架的部分杆件受力将超过极限值，产生极大的安全隐患，因此有必要结合外滩通道工程对外白渡桥进行全面整修。然而，整修方案面临着两个棘手的问题：首先，外白渡桥作为国家级保护文物，不允许在外观上有任何改变，无论上部钢桁架部分亦或是桥墩台都必须遵循“修旧如旧”的基本原则。此外，根据外滩通道建成后的外滩地区地面交通组织，外白渡桥将加大通行荷载，增大通行量，并且要求继续安全使用50年，这有对其加固改造后的结构安全性和可靠性提出了很高的要求。方案的提出必须兼文物保护与功能利用两大重点，难度可见一斑。根据桥梁自身的情况以及现场施工条件的不同，比较了增大截面加固法，预应力加固法，粘贴FRP加固法，托换法，移桥法等方案(图5)。经专家反复研究论证，原墩台已经老化，混凝土强度较低，单纯加固很难保证其结构安全。托换法仅能解决盾构推进过程中桥梁结构的安全问题，但钢桁架在原桥位处无法进行彻底大修，不能彻底解决桥梁超荷载超寿命继续使用的问题，同时由于操作空间受限，施工难度极大，不能够满足外滩通道工程总体建设的要求。相比较而言，移桥法使钢桁架在船厂可得以彻底大修，重获新生，下部结构施工由于钢桁架移位给墩身重建留出了较大的操作空间，据此结构专家一致认为从工程结构安全性及通道工程设计总体要求的角度出发，移桥法方案较为可行。3.2实施效果2008年3月1日外白渡桥封交，揭开了外白渡桥大修工程的序幕，2009年4月10日外白渡桥恢复交通，大修工程圆满结束，历时406天。大修后的外白渡桥充分体现了“修旧如旧”的原则，并且在局部细节上又还原了外白渡桥的历史原貌。在恢复通车的前夕，通过荷载试验的结果表明外白渡桥在结构方面完全满足设计要求。(a) 预应力加固法 (b) 粘贴FRP加固法(c) 托换法 (d) 移桥法图5 桥梁加固改造方法外滩下匝道的拆除4.1外滩下匝道的拆除20世纪80年代，高架桥作为缓解城市交通阻塞的重要交通设施，曾经在各国风靡一时。后来，高架桥的弊端逐渐显露：占据大量空间资源，割裂城市空间、破坏城市景观、助长空气污染等。进入90年代后，美国波士顿、芝加哥及欧洲的一些城市开始陆续拆除城市里的高架桥，城市道路发展由地上转向地下空间。韩国著名“首尔第一工程”，拆除了位于清溪川内河上的高架桥，注重人文景观保护和传承历史文化，将清溪川改造成了著名的生态景观和旅游休闲游憩区（图6）。图6清溪川改造前后和改造后景观对比经过一番争议之后，2007年底，上海市政府正式确认“第一弯”即将拆除。2008年2月23日，延安路高架自福建路以东全线封闭，拆除方案正式付诸实施。为确保施工期间不会出现车流量剧增、道路拥堵现象，制定了一套严密的交通组织优化和施工方案，从宏观和围观上对交通流量进行诱导，促使周边路网流量均衡，增强匝道的地面集散能力等。在3个多月工期内，高架桥体被分解成了2000多块“巨石”分批吊走。其中，“第一弯”长度约160米，钢梁被切割成30块，最重的一块为73.75吨，重量与50辆小轿车相当，最小的一块为22.46吨。105天后，拆除工作全部完成，“第一弯”正式退出人们的视野（图7）。图7第一弯从开始拆除到消失4.2第一弯拆除后外滩风貌外滩下匝道拆除后，车流通过外滩地下通道行驶，相应的地面绿化面积增加，外滩又恢复了老外滩本来的面貌（图8）。拆除“第一弯”匝道和吴淞路闸桥，恢复老外滩景观，实现了重现风貌、重塑功能的外滩改造目标和思想。使得百年外滩又重新焕发青春活力，成为名副其实的国际著名历史风貌旅游区（图9）。图8第一弯拆除后外滩远景和近景图9新外滩实施效果图地下空间与地下道路整体一体化开发5.1地下空间与地下道路整体一体化开发方案欧美等国是最早开始地下空间利用的国家，从1963年伦敦地铁建设开始，到21世纪，各国已开发出大量、经济多样化的地下空间。如巴黎的拉.德方斯区域地下空间（图10）开发，几乎将所有的交通设施和其它基础设施都放入了地下，地下道路与轨道交通的一体化综合布置，高效利用了城市地下空间资源。莫斯科四环线地下道路（图11）设置了一个多层立体交通设施，包括停车场、公交车终端站、地下道路以及轨道交通。日本东京中央环状线新宿线在规划建设过程中，在部分核心区域与地下空间设施一体化布置，轨道交通与地下道路等埋置均较深。巴黎德方斯新城东区中心轴纵剖面巴黎德方斯新城东区中心轴线横剖面公共汽车站地铁站台汽车公路换乘广场地面道路图10巴黎拉.德方斯地下道路剖面图图11莫斯科四环线交通隧道结合国内外工程案例，综合考虑工程周边地下空间各层面的功能布置，对十六铺周边地块地下不同功能空间进行系统整合。根据服务功能及服务对象采取分层开发，将十六铺地下空间的建设规模确定为地下三层。其中，外滩通道布置于地下1层，以降低与人民路隧道相交节点的工程实施难度。地下2层为公共人行联络通道及配套商业等服务设施，沟通周边地块，形成连续的人行空间。地下3层为小汽车公共停车库，以弥补周边小汽车停车位的不足。自然光可从天窗透入地下2层开发空间；外滩通道以侧向开敞方式解决通风和排烟问题（图12）。总体开发剖面图如图13所示。图12地下空间的采光与通风道路红线采光天窗采光天窗风机房用地红线用地红线旅游车候客区旅游车停车区旅游车停车区人民路十六铺水上旅游中心中山东二路外滩交通枢纽图13十六铺地下空间开发剖面5.2建成后效果外滩通道十六铺地下空间的综合开发，在国内首次将地下空间开发与地下道路建设相结合，兼顾周边地下空间的功能，从整体、大系统角度进行功能整合，达到将各种相关功能在空间上混合而又有序的设置。从使用功能上、效益上、后续发展或形象景观上，都达到结构严谨、组织有序、相容性好，保证区域可持续发展。为我国未来中心城核心区地下道路与城市商业、交通、生命管线系统等其他地下设施统筹一体化布置，集约化利用地下空间资源提供了有益的参考。结论经过世博会的考验，证明外滩通道改造工程是一个成功的案例。外滩地下通道的建设成功了解决了外滩地区的过境和地面交通问题；移桥加固并修复的技术手段较好的保护了外白渡桥的原貌和使用功能；外滩下匝道的拆除和改造使得百年外滩重现历史风貌，回归城市人文气息主题；一体化、集约化地下空间的布置有效的利用了地下空间资源，保证了后续空间的发展。致谢感谢上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司同事范益群、乔英娟、游克思、许海勇等对本文所付出的支持和帮助。参考文献1俞明健，罗建晖，刘艺. 上海CBD核心区井字形通道规划方案研究，上海建设科技，2006，5，18-20.2毛安吉. 上海外白渡桥保护修缮的技术措施和施工流程, 中国市政工程，2010，3：38-41.3Eric D., Terry H. K. Rehabilitation of historic bridges, Journal of professional issues in engineering education and practice, 2005, 131:178-186.4Pier G.M. Inspecting and repairing old bridges: experiences and lessons, Structure and Infrastructure Engineering, 2014, 10(4): 443-470.5Rusev R., Abbott T. Repair of fractured cast iron bridge, Engineering and Computational Mechanics, 2009, 162(EM3): 127-139.6侯瑞.