泉南高速公路洛維柳江特大橋改擴(kuò)建方案研究

孫文俊，吳家鋒

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南　長(zhǎng)沙　410114；2.廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西　南寧　530029)

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泉南高速公路洛維柳江特大橋改擴(kuò)建方案研究

孫文俊1，2，吳家鋒1，2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410114；2.廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西南寧530029)

孫文俊(1985—)，助理工程師，在讀工程碩士，研究方向：交通規(guī)劃、道路與橋梁設(shè)計(jì)；

吳家鋒(1980—)，高級(jí)工程師，工程碩士，研究方向：道路與橋梁設(shè)計(jì)。

摘要：洛維柳江特大橋作為泉南高速公路廣西柳州至南寧段改擴(kuò)建工程的關(guān)鍵性工程，是該改擴(kuò)建項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文章根據(jù)該橋梁的工程條件和通航要求，結(jié)合現(xiàn)有橋梁的技術(shù)狀況，提出了保留原橋并加寬和拆舊橋建新橋兩種改擴(kuò)建方案，通過(guò)比較分析，得出了合理的改擴(kuò)建推薦方案。

關(guān)鍵詞：特大橋；連續(xù)剛構(gòu)；改擴(kuò)建；方案；橋型

0引言

近年來(lái)，受國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和區(qū)域交通量急速增長(zhǎng)等因素影響，現(xiàn)有高速公路網(wǎng)局部路段的實(shí)際通行能力和公路服務(wù)水平已不能滿足設(shè)計(jì)要求，相對(duì)于新建復(fù)線，改擴(kuò)建項(xiàng)目具有占用土地少、工程造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，因此，高速公路項(xiàng)目改擴(kuò)建在我國(guó)多個(gè)省份迅速興起。參照國(guó)內(nèi)外高速公路改擴(kuò)建方案技術(shù)

難點(diǎn)，本文對(duì)泉南高速公路廣西柳州至南寧段改擴(kuò)建項(xiàng)目中的重點(diǎn)橋梁結(jié)構(gòu)物的改擴(kuò)建方案進(jìn)行研究和探討，為項(xiàng)目實(shí)施提供參考和借鑒。

1橋梁建設(shè)背景

廣西柳州至南寧段改擴(kuò)建工程是國(guó)家高速公路網(wǎng)G72泉州至南寧高速公路的重要組成部分，目前也是廣西最繁忙的高速公路。該段高速公路經(jīng)過(guò)十多年的使用，道路交通量急劇增長(zhǎng)，部分路段已趨飽和，道路服務(wù)水平已明顯下降。依據(jù)社會(huì)發(fā)展和交通量增長(zhǎng)的需求，為提高泉南高速公路柳南段服務(wù)水平，適應(yīng)并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，擬對(duì)泉州至南寧高速公路廣西柳州至南寧段進(jìn)行改擴(kuò)建，將原雙向4車道高速公路改擴(kuò)建為雙向8車道，改擴(kuò)建里程長(zhǎng)248 km。洛維柳江特大橋作為泉南高速公路上的跨江特大橋，是本次改擴(kuò)建項(xiàng)目研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2橋梁工程條件

2.1自然條件

柳江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)。春末夏初，流域上空受盛行的西南或東南季風(fēng)所控制，熱帶海洋的暖濕氣流攜帶著豐富的水汽，為本地區(qū)大暴雨提供了充分的條件。此時(shí)北方的冷空氣常常南下，與暖濕氣流交匯，降雨活動(dòng)更趨于頻繁，副熱帶高壓穩(wěn)定在20°N～24°N，西藏高原常常維持一個(gè)小高壓，有利于西南低渦的產(chǎn)生，致使流域同時(shí)受鋒面和低渦的影響，加上流域復(fù)雜的地形因素，使流域常形成大暴雨，峰高量大，易于成災(zāi)。柳州站每年10月至翌年3月為枯水期，年最小枯水流量一般出現(xiàn)在12月至2月。

2.2橋位條件

擬建橋梁位于柳州市區(qū)以下的紅花水利樞紐庫(kù)區(qū)，橋址水深條件優(yōu)良，橋區(qū)處于最低通航水位時(shí)，河面寬度約為500 m，平均水深約10 m。橋址附近無(wú)易變的洲灘，橋位航道水深條件優(yōu)良，河床穩(wěn)定。根據(jù)外業(yè)調(diào)查，現(xiàn)有洛維大橋橋位上游約300 m處布設(shè)有一個(gè)陽(yáng)和貨運(yùn)碼頭，距離洛維大橋較近，因此本橋梁改擴(kuò)建方案不宜在現(xiàn)有洛維大橋的上游布設(shè)，以留出安全距離。

2.3通航條件

根據(jù)《廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃》(桂政發(fā)〔2010〕12號(hào))，洛維大橋跨越的柳江(柳州至石龍三江口河段)遠(yuǎn)期規(guī)劃為內(nèi)河I級(jí)航道。根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139-2004)內(nèi)河I(3)級(jí)航道通航凈空為：?jiǎn)蜗颍?×凈寬110 m×凈高18 m，雙向：凈寬220 m×凈高18 m；根據(jù)《廣西主要通航河流跨河建筑物通航凈空尺度及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)記要》(桂交紀(jì)要〔2009〕40號(hào))中規(guī)定，廣西Ⅰ級(jí)航道通航凈空高度由18 m調(diào)整為≥13 m。

3既有洛維柳江大橋現(xiàn)狀

既有洛維大橋在柳州市魚(yú)峰區(qū)洛維村附近跨越柳江，建成于1998年，該橋跨組合為(10×30+80+125+80+3×30)m，全橋長(zhǎng)698 m，主橋(跨越柳江段)為(80+125+80)m單箱單室連續(xù)剛構(gòu)，引橋?yàn)?10×30+3×30)m先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋面總寬為28 m，人行道板設(shè)置在上下行橋梁的中央。橋墩為三柱式墩和薄壁式墩，重力式橋臺(tái)(見(jiàn)圖1～2)。該橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽超-20級(jí)、掛-120。

經(jīng)2010年檢測(cè)，目前洛維大橋存在梁體裂縫、梁頂板滲水、泛堿，墩臺(tái)混凝土剝落、露筋，帽梁橫向裂縫、豎向裂縫等較多病害。總體技術(shù)狀況等級(jí)為三類。

圖1　橋梁全景圖

圖2　橋面局部圖

4橋梁改擴(kuò)建方案比選

由于原橋按內(nèi)河Ⅲ級(jí)航道的通航標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置通航孔凈空，不能滿足航道規(guī)劃要求，且原橋存在較多病害，在原橋基礎(chǔ)上拼寬存在較大的結(jié)構(gòu)安全隱患，施工及技術(shù)難度較大，勢(shì)必增加造價(jià)。根據(jù)航道規(guī)劃及現(xiàn)有大橋?qū)嶋H情況，經(jīng)研究和分析，對(duì)該橋提出了保留原橋并加寬和拆舊橋建新橋的兩種改擴(kuò)建方案并進(jìn)行比較。

4.1保留原橋并加寬方案

該方案為保留原4車道橋梁繼續(xù)使用，并新建橋梁加寬至8車道。新建橋梁按照滿足遠(yuǎn)期規(guī)劃的內(nèi)河I級(jí)航道凈空要求設(shè)置，通航標(biāo)準(zhǔn)采用Ⅰ(3)級(jí)，單向雙孔通航凈空為：2×凈寬110 m×凈高13 m；雙向單孔通航凈空為：凈寬220 m×凈高13 m。由于新建橋梁跨徑與原橋不一致，加寬方案更不能采用直接拼寬的方案，應(yīng)采用分離式加寬方案。

分離式加寬方案可選擇單側(cè)分離式加寬和雙側(cè)分離式加寬兩種方案。根據(jù)洛維大橋橋位處地形、地物情況及橋梁建成后對(duì)通航、行洪等方面的影響，以下對(duì)該橋的兩種分離式加寬方案進(jìn)行分析和比較。

(1)由于新建橋梁與原橋跨徑不一致，導(dǎo)致橋墩及基礎(chǔ)相互錯(cuò)開(kāi)，若采用單側(cè)分離式加寬，則有兩幅橋梁，若采用雙側(cè)分離式加寬，則一共有三幅橋梁，從行洪角度考慮，兩幅橋梁更有利。

(2)本方案為保留原橋并加寬的方案，待遠(yuǎn)期實(shí)施航道規(guī)劃，條件成熟時(shí)，需拆除現(xiàn)有的洛維大橋再新建滿足內(nèi)河I級(jí)航道凈空要求橋梁。因此本方案應(yīng)給現(xiàn)有洛維大橋預(yù)留出遠(yuǎn)期拆除的安全距離及空間，不宜離現(xiàn)有洛維大橋太近。相對(duì)而言，單側(cè)加寬方案比雙側(cè)加寬方案更有利于將來(lái)舊橋拆除施工。

(3)受通航凈空要求限制，新建橋梁橋面要比現(xiàn)有洛維大橋橋面高出約10 m。若采用雙側(cè)分離式加寬，三幅橋梁則會(huì)形成中間低兩邊高的情況，整體造型也不美觀。

根據(jù)以上幾個(gè)方面的分析和比較，項(xiàng)目組認(rèn)為應(yīng)在現(xiàn)有洛維大橋的下游側(cè)采用單側(cè)分離式加寬的改擴(kuò)建方案較為合適。

4.2拆舊橋建新橋方案

該方案為先利用現(xiàn)有的橋梁維持車輛通行，在現(xiàn)有的橋梁一側(cè)新建一幅單向4車道橋梁，待新橋建成后，利用新建橋梁維持雙向車輛通行，拆除現(xiàn)有的橋梁并在原橋址新建一幅單向4車道橋梁。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是整座橋梁的凈空滿足I級(jí)航道通航孔要求。缺點(diǎn)是需待分離式加寬橋建成后再拆除現(xiàn)有的橋梁然后在原址新建另一幅橋梁，施工過(guò)程較復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，造價(jià)較高，造價(jià)要比保留原橋方案高出約1.3億元。

4.3方案比選結(jié)果

根據(jù)《廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃》(桂政發(fā)〔2010〕12號(hào))，柳州至石龍三江口河段規(guī)劃為Ⅱ級(jí)航道，遠(yuǎn)期預(yù)留3 000 t級(jí)船舶通行(內(nèi)河Ⅰ級(jí))航道。洛維大橋所在的位置屬于該段航道的上游末梢，對(duì)航道建設(shè)的影響相對(duì)較小。其次，柳州至石龍三江口河段的遠(yuǎn)期規(guī)劃實(shí)施時(shí)間待定，而現(xiàn)有的洛維大橋建成于1998年，只使用了14年就拆除會(huì)造成資源上的浪費(fèi)。因此，研究認(rèn)為現(xiàn)階段不宜采用拆舊橋建新橋的方案，可待實(shí)施遠(yuǎn)期航道規(guī)劃，條件成熟時(shí)，再拆除現(xiàn)有的洛維大橋，在原址新建滿足內(nèi)河Ⅰ級(jí)航道凈空要求的橋梁。

根據(jù)以上的分析和比較，本項(xiàng)目對(duì)洛維大橋的改擴(kuò)建方案推薦采用保留原橋并單側(cè)分離式加寬的方案，該方案具體實(shí)施為保留原橋梁并改造成單向4車道橋梁作為上行線繼續(xù)使用，另外在原橋的下游一側(cè)新建一幅分離式單向4車道橋梁作為下行線使用。

5推薦方案概述

既有洛維大橋主橋?yàn)?80 +125+80)m單箱單室連續(xù)剛構(gòu)橋，最大通航孔為125 m。在橋梁跨徑布置時(shí)考慮到新建橋梁的橋墩不能占有現(xiàn)有航道和消減航道寬度，同時(shí)又要滿足遠(yuǎn)期Ⅰ級(jí)航道凈空要求，預(yù)留發(fā)展空間。新建橋橋墩的設(shè)置應(yīng)充分考慮航道水流流向的影響和與原橋橋墩對(duì)應(yīng)配合的問(wèn)題。據(jù)此，大橋主橋雙向通航孔宜采用250 m左右，單向通航孔宜采用150 m左右。

橋型方案的選擇過(guò)程中，根據(jù)橋位附近的地形、地質(zhì)、水文、地貌等自然條件先后提出了斜拉橋、鋼管拱、連續(xù)箱梁橋等多種主橋橋型方案進(jìn)行分析比較，根據(jù)“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則，經(jīng)綜合分析比選，認(rèn)為連續(xù)箱梁橋型具有工程規(guī)模較小、投資金額較少、施工工藝成熟、工程進(jìn)度快、后期維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且該方案與既有洛維大橋同為梁式結(jié)構(gòu)，左右呼應(yīng)，橋梁景觀較為協(xié)調(diào)。結(jié)合通航論證初步計(jì)算資料，最終確定采用(85+2×155+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋作為新建橋梁主橋推薦方案，見(jiàn)圖3。

結(jié)合橋位地形、地質(zhì)，考慮水位、通航凈空、橋型的經(jīng)濟(jì)跨徑及規(guī)劃道路等因素，新建橋梁采用跨徑組合為(16×30+85+2×155+85+7×30)m，主橋采用(85+2×155+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主跨布置按雙孔單向通航設(shè)計(jì)，兩岸引橋分別采用16×30 m和7×30 m跨先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全橋長(zhǎng)1 179 m。主橋墩為鋼筋混凝土箱式墩，掛籃懸臂澆筑施工，樁基礎(chǔ)；邊墩為三柱式墩，樁基礎(chǔ)。引橋橋墩為三柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)為肋式埋置式臺(tái)，樁基礎(chǔ)。橋面寬23.18 m，凈寬：行車道凈20.5 m(左側(cè)路肩2.50 m+行車道4×3.75 m+右側(cè)路肩3.0 m)+人行道1.5 m。

6結(jié)語(yǔ)

目前，廣西柳州至南寧段改擴(kuò)建工程項(xiàng)目已開(kāi)工建設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)批復(fù)，已同意利用既有洛維大橋維修加固并新建一幅分離式單向4車道橋梁的改擴(kuò)建方案。下階段，將加強(qiáng)對(duì)既有橋梁狀況的調(diào)查及檢測(cè)，結(jié)合橋梁病害發(fā)展情況，進(jìn)一步優(yōu)化維修加固方案，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

參考文獻(xiàn)

[1]中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.泉州至南寧高速公路廣西柳州至南寧段改擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告[R].2012.

[2]廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃(桂政發(fā)〔2010〕12號(hào))[Z].

Research on Reconstruction and Expansion Programs of Luowei Liujiang Super-large Bridge in Quannan Expressway

SUN Wen-jun1，2，WU Jia-feng1，2

(1.Changsha University of Science & Technology，Changsha，Hunan，410114；2.Guangxi Communica-tions Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Abstract：As the key project of Guangxi Liuzhou-Nanning segment reconstruction and expansion project in Quannan Expressway，Luowei Liujiang Super-large Bridge is the key point and difficulty of this re-construction and expansion project.Based on the engineering conditions and navigation requirements of this bridge，and combined with the technical condition of existing bridge，this article proposed two re-construction and expansion programs of retaining the original bridge with the widening as well as build-ing the new bridge with the demolition of old bridge，then through comparative analysis，obtained the reasonable recommended reconstruction and expansion program.

Keywords：Super-large bridge；Continuous rigid frame；Reconstruction and expansion；Programs；Bridge type

收稿日期：2016-02-04

文章編號(hào)：1673-4874(2016)02-0051-04

中圖分類號(hào)：U445.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.012

作者簡(jiǎn)介