華電望亭至無錫供熱管網過望虞河懸索管廊橋工程設計

朱 怡，鮑宏波

（無錫市政設計研究院有限公司，江蘇 無錫 214072）

1 工程概況

根據保護環境、節能減排的要求，對無錫市區熱電企業進行整合整治，部分熱電廠將關停。為保證工業、商業及部分居民的正常供氣，建設華電望亭至無錫供熱管網兩根，分別為DN800、DN900，從望亭發電廠出口跨過望虞河，沿滬寧鐵路邊敷設，至無錫市區及新區，單根管道總長度為15 km左右。在供熱管道跨越望虞河處擬建管廊橋一座。

2 地形、氣象、水文、地質等自然條件

該管廊橋工程位于望虞河望亭水利樞紐以東，滬寧鐵路橋以西，該段望虞河長約1.2 km，呈東西走向，現狀水面寬度120～140 m，其南岸為望亭電廠廠區，北岸現狀為綠地。望虞河南岸有一500 kV高壓輸電線廊，其邊導線距離望虞河岸線21 m～46 m，距離地面15 m～25 m。

橋址處屬北亞熱帶季風氣候區，呈現冬季干冷、夏季濕熱、四季分明、降雨充沛和臺風頻繁等氣候特點。冬季受西北冷氣團侵襲，盛行西北風，氣候寒冷干燥；夏季受海洋氣團的控制，盛行東南風，水汽豐沛，氣候炎熱濕潤。多年平均氣溫15℃～17℃。望虞河為蘇州和無錫的界河，連接太湖和漕湖，下游直通長江，是太湖流域重要的防洪河道，且為五級通航河道，通航凈高為5 m，凈寬為45 m。橋位處河流水面寬度120～140 m，河底寬一般為70～90 m，河底高程-3.0m，邊坡多為1:3。擬建橋梁處最高、最低通航水位為4.52 m、2.55 m（吳淞高程，相當于1985國家高程基準的2.69m和0.72m）。多年平均降水量為1 177 mm，其中約60%集中在5～9月的汛期。

場地為長江三角洲河湖沖積平原，相對較平坦，無不利地形地貌存在，穩定性較好。

3 主要技術標準

該橋為管廊橋，搭載2根Ф920與1根Ф820供熱管道，Ф920管道計算荷重390 kg/m，Ф820管道計算荷重375 kg/m，檢修道兩條，活載各1 kN/m。整體升溫26℃，降溫29℃（合龍溫度按20℃計）。百年一遇基本風壓0.5 kN/m2，基本風速28.6 m/s。考慮到遠期望虞河向北拓浚約60 m，橋跨向北延伸一跨45 m簡支桁架，支墩位于望虞河遠期駁岸青坎上。

4 結構設計

望虞河是太湖流域重要的泄洪通道，根據水利主管部門的意見，該段河道水中不設墩，需采用懸索或斜拉索結構等具有高聳結構的橋型來實現一跨過河。由于望虞河南岸的500 kV高壓線廊是主要的制約因素，用于錨固主塔的背索與高壓線之間的距離須要滿足安全凈距的要求，因此，南側主塔結構盡量貼近岸線布置；北側考慮到望虞河遠期向北側拓寬約60 m，故將這次實施的北側錨碇布置到遠期河岸線之外，同時設置一簡支跨桁架，以減小對遠期河道水面的侵占。由于帶拉索結構的整體剛度隨跨度的增大而減小，為此宜盡量縮短結構跨徑，設置的管廊結構管架橋應盡量控制與河道的斜交角度。同時，北側錨碇應與鐵路保持安全距離。由于該橋沒有岸跨作為平衡重，同時為減小塔的高度，主跨采用懸索結構的型式。

該管廊工程結構采用單跨142 m的地錨式懸索結構+單跨45 m的簡支鋼桁架結構，其中懸索結構跨越現狀望虞河，簡支結構向北延伸至擬拓浚后的望虞河青坎（見圖1）。懸索結構南錨碇距離主塔約43 m，北錨碇距離主塔約46 m，其與望虞河河道中線的交角為83°，南側主塔貼近現狀岸線，北側主塔布置在現狀道路的北面，南側錨碇位于高壓線廊下方（垂直凈高9.6 m，滿足安全距離），北側錨碇距離滬寧鐵路約15 m。

懸索結構主要由桁架式加勁梁、主塔、主纜和吊索構成。簡支桁架結構主要由鋼桁架梁和支墩構成。單跨142 m雙索面地錨式懸索結構，主跨垂跨比1/10，垂度14.2 m。

橋面加勁梁為鋼桁架，全寬6.85 m（弦桿軸線寬度6.7m），桁架高2.05 m（弦桿軸線高度1.8m），桁架梁標準節段間距為5 m。為便于制作及安裝，加勁梁采用型鋼分段焊接預制、現場吊裝、螺栓連接的形式。

主塔為鋼管桁架，鋼管主要采用Q345φ426×12和φ273×10兩種規格的鋼管，塔高22.75 m，主塔墩身為C30鋼筋混凝土，墩身下接2 m高承臺，承臺下接8根直徑1.2 m鉆孔灌注樁。

主纜在兩塔之間為對稱布置，因橋跨與河道斜交，同時受高壓線及鐵路的制約，主塔至錨座距離為非對稱。全橋共設置兩根主纜，主纜間距6.7 m，垂跨比1/10，垂度14.2 m，單根主纜為一根PES5-301索股，采用兩端張拉形式，錨具采用冷鑄錨錨具。主纜為1 670 MPa平行鋼絲，荷載組合下安全系數3.20。

吊索標準節段間距5 m，近塔柱處間距6 m，共設置27對（54根）。吊索采用單根PES5-19索股，單耳內旋套筒調節形式。吊索同樣采用1 670 MPa平行鋼絲，荷載組合下安全系數5.42。索夾采用左右兩半壁厚16 mm的鑄鋼件，索夾分兩類，索夾長度均為260 mm，僅耳板尺寸依據傾斜角度不同而有差異，索夾上耳板定位孔位置根據吊索處主纜角度不同而確定，索夾兩半采用齒形接縫，接縫留有5 mm空隙，以適應主纜空隙率與設計空隙不一致的誤差。索夾處主纜PE剝除后，采用內襯芯墊塊，并采用高強螺栓夾緊索體，防止下滑。吊索索夾抗滑安全系數為6.15。

主纜鞍座采用全鑄式結構，分鞍座、鞍體及鞍蓋，均采用ZG270-500，鞍體頂部及鞍蓋下部內設置1 800 mm半徑的圓弧槽，在主纜就位并調整纜型后，用高強螺栓將索股壓緊，同時用高強螺栓將鞍座固定于塔頂鋼橫梁，鞍蓋與鞍座間設置密封條+密封膠，強化防腐措施。主纜及吊索護套采用雙層，內層為黑色高密度聚乙烯，外層為彩色高密度聚乙烯。

該橋錨碇采用混凝土樁基礎＋承臺＋錨座的結構模式，北側錨碇承臺同時兼作45 m簡支桁架支墩的基礎。錨碇抗滑及抗傾覆安全系數均在2.0以上。

橋面在供熱管道及護欄之間設置成品鍍鋅鋼格柵板，并通過槽鋼等固定在加勁梁上。

該橋由于主塔采用高強度鋼材，主橋塔頂位移相對較小，與常規懸索橋結構塔頂鞍座設置預偏的形式不同，該橋采用主纜與鞍座固定的形式，并通過張拉背索來調節塔頂位移，改善塔根部應力。該橋未采用分段式主纜，即主跨及兩個岸側采用分段主纜、分別錨固在塔頂的形式，而是采用整根主纜，簡化了塔頂構造及張拉工序，加快了工程進度。

圖2為該橋建成后的實景。

圖1 望虞河供熱管廊橋立面布置圖及主塔斷面圖（單位：m）

5 主要施工方法

先施工鉆孔灌注樁，然后進行承臺及錨碇的施工。根據水利部門要求，主塔承臺應位于遠期規劃河床以下，即承臺基坑開挖深度達10 m。其中，由于南側主塔位于現狀駁岸青坎處，外圍采用木樁土圍堰的方式防護駁岸護坡；同時，施工采用鉆孔灌注排樁+水泥土攪拌樁止水帷幕的形式進行支護，以確保防汛大堤的安全。北側主塔距離現狀岸堤較遠，采用鋼板樁進行基坑支護，加快施工進度并節省了工程造價。

進行下部結構施工的同時，鋼結構部分節段在工廠制作涂裝，并預制主纜及吊索；然后進行鋼結構塔柱的現場安裝，再安裝主纜及吊索，其中在鞍座及索夾處PE剝除。

圖2 管廊橋建成后實景

利用浮運吊裝加勁梁節段，節段間采用臨時栓接；待橋面合龍后在橋面上布置格柵板、管托、欄桿等構件，鋪設管道后，加勁梁節段間采用高強度螺栓連接，最后進行管道接頭安裝及調試。

主塔的偏位是需要控制的主要方面，施工期間，在塔安裝就位時，塔頂向岸側偏移5 cm，隨著加勁梁節段的安裝，主塔向河心側偏移，待加勁梁合攏后，張拉背索，使塔頂偏向河岸側，待橋面附屬及管道安裝后，主塔回正至垂直狀態。

6 技術特點

該橋為熱網工程跨越通航河流的專用管架橋，同等跨徑下，可選擇的橋型有懸索橋、連續鋼桁架、管拱、斜拉橋、球形網架等。該工程在決定方案時，既要考慮航運和水利的要求，又要兼顧周邊高壓線廊及鐵路的制約；既要考慮管道運營對橋梁結構剛度的要求，又要兼顧工程造價和工期的要求。因此，中等跨度的懸索橋是較優的選擇。

有別于大型懸索橋的現場編主纜，該橋主纜及吊索為帶PE護套的成品纜索，既保證了纜索的質量和性能，又免去貓道等作業環節，節省了造價，縮短了工期。采用整根主纜，簡化了塔頂構造及張拉工序，加快了工程進度。

在鞍座及索夾處，采用特別的構造設計，在這些關鍵部位，既防止主纜的滑移，又強化了防腐措施，確保主纜的安全和適用。

7 結語

該工程為大型城市供熱管網跨河工程，其制約條件較多，設計結合工程實際情況，選擇合理的結構布置，運用簡便的施工方法，達到安全、便捷、節約的工程效果。該橋施工及運營情況良好，可作為今后相似工程的參考實例。

[1]雷俊卿，鄭明珠，徐恭義編著.懸索橋設計[M].北京：人民交通出版社，2002.