上跨既有繁忙高速公路的橋梁方案淺析

李 雷，郭紅敏，周建華

（悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司，江蘇　蘇州 215123）

上跨既有繁忙高速公路的橋梁方案淺析

李 雷，郭紅敏，周建華

（悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司，江蘇蘇州 215123）

介紹了國內常用的上跨高速公路的橋型方案，分為中分帶設墩與不設墩兩大類。以蘇州市中環快速路西線上跨滬寧高速公路的實際工程項目為背景，介紹該項目橋梁方案設計與比選的經過。共設計三個合理可行的方案，經多方面詳細的比選，選擇頂推施工鋼箱梁橋為推薦方案。目前該項目已竣工通車，有關經驗可供設計同行參考。

高速公路；橋梁方案；頂推施工；方案比選

1　項目背景

隨著蘇州社會經濟的快速發展，市政基礎設施的壓力越來越大，快速路網迫切需要完善。作為蘇州市“井字加環”快速路骨架的重要組成部分，中環快速路對于加強中心區外圍組團間快速溝通、分流疏解內環線交通壓力、完善對外綜合交通體系具有重要意義[1]，見圖1。

圖1　蘇州市快速路骨架網

中環快速路設計等級為城市快速路，跨滬寧高速公路處為分離式立交形式，標準斷面寬34m，雙向八車道[2]。

滬寧高速公路是國家重要的交通干道，隨著長三角地區經濟的快速發展，滬寧高速公路車流量越來越大，蘇州無錫交界段日最大斷面流量達20萬輛以上[3]，其重要性和地位不言而喻。因此，中環快速路上跨滬寧高速的橋梁設計方案應確保高速公路在橋梁施工期間能完全正常運營，同時應盡量降低對現狀高速公路設施的不良影響，見圖2。

圖2　橋位處衛星圖

橋位處滬寧高速公路為雙向八車道斷面，路面寬41m，路基寬度約54m，隔離柵之間寬度約60m[4]，車道范圍內凈空要求不小于5.2m。滬寧高速公路東側距離隔離柵約24m處有現狀西氣東輸管道及其配套光纜。橋位西北角有現狀廠房，距離高速公路隔離柵65m。線路南側有現狀黃花涇航道與船閘。

2　跨高速公路常用橋型

跨越高速公路的橋型一般可分為兩大類。第一類是中分帶內設置橋墩，上部結構采用吊裝或架橋機架設的預制結構，若高速公路流量不大也可采用現澆混凝土結構，施工時封閉半幅高速公路；第二類是中分帶內不設置橋墩，上部結構采用頂推、轉體或者懸臂澆筑（拼裝）施工的橋梁，見圖3。

圖3　跨高速公路常用橋型

3　設計方案

滬寧高速公路蘇州段較為繁忙，高速公路管理部門要求，橋梁施工期間不能中斷交通、不能封閉車道、工期應盡量短、施工期間應確保交通安全。根據以上要求，由于懸臂澆筑橋梁在高速公路上方的施工周期較長，掛籃移動以及拆除期間對下方交通影響較大，不考慮懸澆施工橋梁的方案。懸臂拼裝的方案同樣不考慮，僅考慮頂推與轉體施工的橋梁方案。

橋位處設計條件匯總見圖4。

3.1方案一：頂推施工鋼箱梁橋

3.1.1方案一簡介

該方案橋梁分兩幅，左右兩幅錯墩布置，跨徑布置為40m+65m+38m，見圖5。上部結構為等截面連續鋼箱梁橋（見圖6），梁高2.6m，單幅橋寬17m。上部結構采用鋼箱梁，經初步計算，鋼箱梁自重約為混凝土橋梁的1/4，故下部基礎規模較小，從而對西氣東輸管線的影響亦較小。其次，上部結構高度較低，跨高比較大，橋梁外形纖細、線條簡潔明快、結構簡單大方，視覺效果較好，景觀上較美觀。第三，由于結構高度低，橋面標高也較低，縱斷面線形好，特別是高速公路東側一對匝道較容易落地。橋梁邊跨跨徑僅40m（38m），本聯橋梁均位于路線的等寬段，施工較容易，見圖7。

圖5　方案一立面（單位:m）

圖6　頂推施工鋼箱梁效果圖

圖7　方案一橋位平面（單位:m）

3.1.2施工期間對高速公路的影響分析

（1）鉆孔樁施工對路基的影響

查閱滬寧高速公路竣工圖并委托勘察單位進行實地挖探槽驗證，確定橋位處高速公路路基采用了水泥土攪拌樁進行處理。橋梁樁基施工不影響高速公路路基。

（2）橋墩、承臺施工對邊溝、邊坡、路基的影響

a.西南角主墩承臺的一角侵入高速公路邊溝0.4m，施工完成后恢復原狀，其余承臺均在邊溝以外；b.承臺基坑開挖時要求采用鋼板樁支護，以最大限度減小對邊坡的影響；c.主墩施工時需臨時拆除橋寬范圍內的隔離柵，施工完成后恢復原狀。

（3）上部結構鋼箱梁胎架對路基、邊坡、護欄等的影響

頂推施工時需在邊坡坡腳搭設胎架，對邊坡、路基略有影響。

（4）頂推施工對高速運營的影響

要求跨線橋兩側欄桿、防拋網在頂推前施工完成，頂推時嚴禁橋面墜落物體，并要求頂推期間高速公路凈空不小于5.2m。

3.1.3使用期間對高速公路的影響分析

（1）橋下通行凈空大于5.2m，滿足高速公路通行凈空要求；（2）橋梁主跨65m，一跨過路，對高速公路無影響；（3）跨線橋主跨不設橋面泄水孔，橋面排水對高速公路交通沒有影響；（4）橋梁主跨65m范圍內設置防拋網，防止橋面拋落物體影響高速公路交通安全。

3.2方案二：分幅轉體施工T形剛構橋

3.2.1方案二簡介

該方案主橋分兩幅，單幅寬度17.25m，跨徑布置為2×70mT形剛構橋，根部高度6.0m，端部高度2.8m，見圖8。主墩分布在高速公路兩側，見圖9，兩幅橋同步進行順時針轉體。轉體長度為2×62m。該方案在T構轉體就位后高速公路全寬范圍內無現澆段，對交通影響較小。單幅橋梁轉體重量達8000t，對轉盤及球絞的制作、安裝的精度要求均較高。T形剛構根部梁高達6m，橋中標高較方案一高2.2m，橋梁縱斷線形指標較差，影響行車舒適。

圖8　方案二橋梁立面（單位:m）

圖9　方案二橋位平面圖（單位:m）

其次，該跨線橋屬于市政橋梁，橋位周邊有規劃居住區、規劃公園，對景觀有一定的要求，該方案由于兩側T構錯開布置，景觀效果不佳。圖10為某地已建成的該類型橋梁照片。

由于上部結構較重而且采用轉體施工，承臺上須設置轉盤，為保證轉體過程中T構的穩定性，往往需要采用規模龐大的下部基礎，施工期間基坑開挖及使用期的基礎沉降對西氣東輸管有一定的影響。

圖10　某分幅轉體T構橋照片

3.2.2施工期間對高速公路影響分析

主墩承臺的一個角侵入邊溝內，施工完成后可原狀恢復；由于承臺較厚，基坑開挖時需采用鋼板樁支護，對路基邊坡略有影響；轉體前主橋需平行于路基邊坡搭設滿堂支架，支架邊緣線基本與邊坡坡腳線重合，對邊坡影響范圍約140m；轉體過程大約需5h，高速公路不需封閉，轉體前橋面護欄必須施工完畢，橋面鋪裝施工不影響公路運行。

方案二使用期間對高速公路的影響分析同方案一。

3.3方案三：轉體施工預應力混凝土連續箱梁橋

3.3.1方案三簡介

方案三構思時為減小主跨跨徑，降低轉體難度及風險，首先將東側的主墩布置在高速公路與西氣東輸管之間，見圖11。滬寧高速邊坡坡腳線與西氣東輸管道之間凈距僅25.8m，主墩承臺邊緣與西氣東輸管基本重合，不滿足凈距不小于5m的要求，因此主跨跨徑需要加大。

圖11　轉體施工橋梁效果圖

為滿足西氣東輸管道的安全距離要求，主墩需設置在西氣東輸管的東側，見圖12，則主跨跨徑達150m，轉體重量達16000t，對轉盤及球絞的要求較高，轉體難度及風險大大增加。主跨跨徑的增大，使得橋梁邊跨位于線路變寬段上，對轉體時“T構”的穩定有一定影響。

3.3.2施工期間對高速公路的影響分析

轉體前需將護欄、防拋網等施工完畢；轉體期間無需封閉交通，轉體到位后，需在高速公路中分帶上方安裝合龍吊架，然后澆注合龍段混凝土，對最內側車道有影響，需封閉最內側車道。

圖12　轉體施工連續梁梁橋平面（單位:m）

方案三使用期間對高速公路的影響分析同方案一，不再贅述。

3.4方案比選

方案比選見表1。

表1　橋型方案比較表

4　結　語

經過對設計條件的仔細分析，提出了三個合理的橋梁設計方案；又對該三個方案從施工、使用、經濟、養護、景觀等多方面進行比選，推薦方案為頂推施工鋼箱梁橋。向高速公路主管部門匯報后順利取得其許可批復。目前該橋梁作為中環西線上的一個重要節點已同中環西線一并于2016 年1月竣工通車。頂推鋼箱梁施工、使用完全達到了設計要求和預期效果，見圖13、圖14。

圖13　頂推過程

圖14　頂推完成

[1]蘇州市綜合交通規劃（2007-2020）[Z].

[2]蘇州市市政工程設計院有限責任公司.蘇州市中環快速路高新區段（西塘河路～312國道）施工圖設計文件[Z].2012.

[3]吳昊,蒲鶴章.高清視頻流量檢測設備在滬寧高速公路的應用[J].中國交通信息化,2014(12):88-90.

[4]江蘇蘇州地質工程勘察院.蘇州市中環快速路地形修測成果、管線探測成果[Z].2011.

U448.23

B

1009-7716（2016）11-0045-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.11.012

2016-06-26

李雷（1982-），男，江蘇徐州人，高級工程師，從事橋梁工程設計工作。