08.29 達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

耗資7.98億美元,連接30號、35號州際公路及跨越達拉斯Trinity河的美國達拉斯市中心高速公路項目,又稱達拉斯馬蹄鐵(Horseshoe)項目。因其U形的設計,類似“馬蹄”形而得名。在項目建設過程中,各參與方始終協同辦公,進行簡單而有效的溝通,在保證工期及質量的前提下,將人們的出行影響降至最低,為承包商節約了成本。

達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

美國達拉斯馬蹄鐵(Horseshoe)項目

由PLC公司承包設計與建設,

並交付給得克薩斯州交通運輸部(TxDOT)。

WSP USA公司負責設計道路、橋樑,

以及進行交通規劃維護等。

於2013年進行設計,2014年1月動工改造,

2017年4月按計劃完工。

該項目的成功也改善了

20世紀60年代原始設計所帶來的

交通擁堵和安全問題,

使人們進出市區更加方便。

調整設計 降低損失

原始設計中存在的最大問題是混亂的左側車道出口。駕駛員在準備駛離高速公路時,會對左車道出口感覺非常不自然,而且由此帶來了高頻的交通事故以及車輛、人員的損傷。更為複雜的是,南北向的35號州際公路在接近達拉斯-沃斯堡地區時,被分割為向東穿過達拉斯市中心,向西穿過沃斯堡市中心。在東向的35號公路的南行段和30號公路的西行段之間行駛的車輛,必須與河濱大道沿線的車輛合併,才能完成這一轉換過渡。對於任何不熟悉這種複雜設計的人,甚至對於熟悉的人來說,都是一場噩夢。

因此,糾正奇怪的原始路線形狀成為本項目的設計重點。在項目規劃初期,取消了所有左側出口,並提供了由北向35號州際公路東行段至西向30號州際公路的直接連接,以及由東向30號州際公路與南向35號州際公路東行段的直接連接。在新設計中,不同的交通車道不再合併,30號公路和35號公路東段都有各自平行的高速公路段。此外,穿越Trinity河上的30號公路從原先的6個車道擴展到17個,而35號公路東段也從9個車道增加到了18個車道。

達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

TxDOT(得克薩斯州交通運輸部)要求在整個道路改造期間不能中斷交通,也不能使用其他容易產生堵塞的二級路繞行。這意味著在拆除、更換每一平方英寸的道路、每座橋樑、每座擋土牆的同時,還要保證交通暢通和駕駛者的安全。因此,在簽訂的設計/建造合同中也包含了多項激勵措施,例如車道租賃條款。即在任何時間關閉高速公路車道,都需要向TxDOT支付損失費。關閉車道的時間越長,需要支付的費用就越多。如果選擇在白天或高峰時段關閉車道,則需付出更多。顯然,這意味著將關閉車道所帶來的損失降至最低是符合每一方的最佳利益的。考慮到達拉斯Horseshoe項目需要建造超過73英里的新道路,37座常規橋樑以及60多座擋土牆,對於該項目的設計方來說,並不是一項小任務。

為此,設計方專門研究出了一種從外側車道向內建造新道路的方法。這也使得駕駛者可以繼續使用舊車道,直到新車道完全具備通行能力。然後再將交通轉移到外側車道,以便開始內側車道的施工。

隨著建設的進展,另一個挑戰是原始的道路交叉口需要經過一座歷史地標——休斯頓街高架橋,這座高架橋始建於1911年,是一個混凝土連拱結構,1984年被收錄進國家公園管理局的國家歷史名錄中。然而,所有車道、坡道,以及道路都必須經過這座橋,且不受任何影響。為此,美國WSP和PLC公司設計研究出了70多個幾何線形改進計劃,例如將現階段的建設轉移到現有交通的方式。該團隊還將車道關閉所帶來的影響降至最低,並努力降低承包商的成本。

簡單有效的項目協作

實際上,“簡單”的概念是在該項目中反覆出現的主題。設計改造的目標是簡化駕駛者的出行。然而,要達到這一點,設計師和建造者之間需要有複雜的規劃,並持續進行協調。

由於建設範圍廣且時間緊迫,有效溝通對於該項目的成功是至關重要的。為了促進開放式的溝通和快速決策,從設計團隊、施工團隊和TxDOT中選派了一名技術工作組負責人,而且涉及每一個工程領域。這些領導者經驗豐富,能夠在關鍵時刻做出正確的決策,有助於保證工程項目進展。

在保證建設正常進行的前提下,不斷評估項目進展,並提供改善交通流量的想法。其中一個例子是使用“主動交通管理”技術。因為取消了曾經的左側車道出口,但對於原先已經熟悉左側出口的駕車者來說,將不得不接受再培訓,以便在右側找到他們的出口。為了確定關於新出口設計的這一信息醒目,讓司機們注意到,在每條車道上安裝了8個明亮又引人注目的數字車道標誌,有助於駕駛員輕鬆識別車道的正確出口。事實證明,這種解決方案非常行之有效。

達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

隨著項目的進展,在設計初期提出的那些沒有實現的想法也變得更加可行。例如在整個施工過程中,保留坡道並開放其他車道匯入點,這既不影響施工進度,同時又滿足了TxDOT的技術要求。一開始,設計方認為必須使用臨時繞行路面,甚至臨時橋樑才可以保證施工進展,但是通過讓設計和施工小組協同工作,並制定了一項分階段計劃,可以逐步達到消除所有臨時橋樑,減少路面繞行的要求。

設計師和承包商之間的開放式溝通有助於確定所需的方案變更,而無須進行過度的重複更改。這種開放式的溝通可以確定任何需要變更的範圍,以便承包商不會因設計師修改方案而陷入困境。同樣,設計師也可以確保不會因承包商的要求而將所有方案推倒重來,或增加額外的臨時工作。

對於該項目來說,當在同一施工階段需要結合多個操作來限制車道關閉時,或者是在同一地點既進行橋樑作業、架空標誌作業,又進行路面鋪設作業時,能夠隨時調整設計是保證項目成功的關鍵因素。WPS公司的項目經理Rebecca Fly在設計初期與利益相關方會面時,就經常交流、瞭解整個項目情況,並促使設計團隊隨時調整方案。因此,WSP團隊能夠提供高質量的圖紙、有效的項目管理方案。在施工階段,工程師通過安排多個設計團隊來快速跟蹤生產,甚至所有設計團隊可以同時在多達8個WSP辦公地點工作。

將工程設計負責人、施工負責人、項目管理者和TxDOT官員代表集中到一個協作小組中,不僅優化了工作流程,還加快了設計方案的可施工性,使得所有決策人員對設計方案都瞭如指掌。通過增加面對面互動的次數,以及整合PLC施工團隊和TxDOT官員代表,進一步增強了開放式的溝通效率。

開放的溝通渠道

在整個項目進行中,管理者始終傾聽一線工程師的意見並重視其投入。例如,設計方從現場施工人員那裡得到了很多很好的建議,並可以從現場看出哪些方面可以有所改進。特別是現場工作人員能夠給出減少各個工程之間衝突的解決方法,並提供交通應如何繞行的想法,事實也證明他們的建議是行之有效的,因此設計方也多次採用他們的建議。

通過開放的溝通渠道,並鼓勵現場工作人員向設計師展示他們的所見所思。如果後期被證明是一個有價值的想法,通常在兩天內,會被納入整個項目計劃中。這種做法對於許多項目結構細節的把控,都非常有用。

設計師、承包商和TxDOT官員在整個項目中共同努力,以確保沒有錯誤或質量問題。在項目進行過程中遇到的任何問題都會得到及時的處理,每個人都參與進來,並持續給出改進的意見,使項目按計劃進行。

達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

同時,承包商、監理公司、業主、設計師還參加了由各個工程領域負責人帶頭的每週技術工作組會議。這些會議按學科劃分為道路、給排水、橋樑、交通等。會議的重點是討論如何分階段施工,並保證施工進度,維持交通暢通。出色的團隊合作成為該項目成功的關鍵部分。尤其是設計師們在其中也瞭解了很多關於承包商所面臨的建設問題,而這些問題往往被工程師們所忽略。例如承包商需要為建築設備尋找場地,提供物料輸送通道,以及為施工人員創造安全的工作空間。

關於如何將施工進度保持在正常的軌道,尤其是遇到突發狀況時。在整個項目中,施工優先級經常發生變化,具體取決於施工人員和工作區域的可用性。但重點始終是保證最高的施工效率。例如,本項目是在達拉斯市一個異常潮溼的時間週期中建造的。而事實上,在項目的全生命週期內,水位已經3次到達Trinity河岸的臨界值,這限制了在洩洪道中完成橋樑基礎作業的可能性。但是,設計/建造合同所提供的靈活性,使得決策者能夠重新確定施工的優先級,以保證項目按計劃進行。

道路與橋樑設計的融合

由於該項目位於達拉斯最古老的區域之一,這是一個擁有許多公用設施的受限區域。因此,需要將近150個主要公用設施進行搬遷,涉及天然氣、光纖通信、電力傳輸、廢水管和公共供水系統。例如,達拉斯市在該地區有許多廢水管,有些直徑達到96英寸,設計團隊通過對廢水管線的現場保護,達到了避免重新安置這些廢水管的設計目標。

另一個例子涉及項目東側的橋樑設計。由於道路曲線層疊緊湊,且難以在主要車道上方和周圍找到合適的橋址。TxDOT最初的計劃是要求使用鋼板梁建造幾聯長跨梁橋。但是PLC公司和WSP公司重新修改了底層的道路設計,在與公用設施衝突的地方插入了彎道。重新設計的彎道也簡化了交通控制。為了建造比道路功能所需更寬的橋面,設計師將鋼板梁換成了預製的預應力混凝土梁。而且這種預製拼裝的混凝土梁橋設計更符合Trinity河的通航要求。

由於不需要製造鋼板梁,縮短了施工時間,可以更快地開放橋樑,便於通行。此外,相比鋼板梁,混凝土梁的生命週期維護成本降低,也給TxDOT帶來了持久的益處。

得克薩斯州北部大跨度的混凝土拼裝梁橋比較少見,在該項目之前只有兩座這樣的橋。這是因為從某種程度上,這些混凝土梁需要先進的技術、設備,來進行分析、設計、建造和拼裝。但是由於在本項目上的成功運用,為達拉斯地區今後的工程建設提供了新的思路。

達拉斯“馬蹄鐵”項目如何成功解決交通擁堵和安全問題?

該項目中還包括一座由世界知名建築師兼工程師Santiago Calatrava博士設計的標誌性橋樑—— Margaret McDermott大橋。該橋位於本項目的西北側,在Trinity河上方350英尺處裝飾有兩個獨特的雙子拱架結構。在這座長1125英尺的雙子橋跨的兩側還包含行人和自行車道,將道路交叉口延伸到日益增長的城市人行道網絡中。雖然WSP公司沒有參與Margaret McDermott大橋的設計,但在整個項目中,與Calatrava設計團隊的密切合作,確保了整個道路與橋樑設計的融合。

達拉斯馬蹄鐵(Horseshoe)項目因其出色的設計,以及為該地區帶來的整體交通改善而獲獎無數。該項目不僅獲得了美國設計-建造研究院評選的2017年全國交通優異獎,而且作為代表得克薩斯州的頂級工程項目,獲得了傑出概念獎。在2018年4月17日舉行的ACEC(美國工程公司協會)國家工程卓越獎頒獎晚會上還獲得了榮譽獎。除了這些榮譽,幾乎所有在達拉斯地區旅行的駕車者,如今都受益於該項目所帶來的便利。出行時間明顯加快,交通堵塞明顯減少,以及既美觀又經濟的基礎設施。

本文節選自ASCE的《FIRST PERSON:LUCKY HORSESHOE》


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