復雜地形區域水利工程進場道路和橋隧方案設計研究

葉文坤，歐澤鋒

(1.廣東粵海珠三角供水有限公司，廣州 511458；2.廣東省水利水電勘測設計研究院有限公司，廣州 510635)

1 概述

水利工程是我國國民經濟和社會發展的重要物質基礎，長期以來，水利工程在防洪、排澇、防災、減災等方面對國民經濟的發展做出了重大的貢獻，同時在工業生產、農業灌溉、居民生活、生態環境等生產經營管理中發揮了巨大的作用。部分水利工程建設在山地丘陵地帶，地面起伏較大，河流溝谷縱橫交錯。近年來，工程在生態保護[1-4]和建筑景觀[5-7]方面的要求不斷提升，給水利工程的建設帶來了挑戰，通過合理利用環境因素以及地勢地質條件優化工程設計方案，降低工程對環境造成的影響和破壞有著重要意義。

2 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是為優化配置珠江三角洲地區東、西部水資源，從珠江三角洲網河區西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部，主要供水目標是廣州市南沙區、深圳市和東莞市的缺水地區。該工程輸水線路總長度為113.2 km，由輸水干線(鯉魚洲取水口～羅田水庫，長90.3 km)、深圳分干線(羅田水庫～公明水庫，長11.9 km)、東莞分干線(羅田水庫～松木山水庫，長3.6 km)和南沙支線(高新沙水庫～黃閣水廠，長7.4 km)組成。

深圳分干線從羅田水庫取水，經羅田泵站取水加壓后從深圳市寶安區羅田森林公園的山體下穿，沿廣深高鐵北側規劃路布置，轉入光橋路下布置至公明水庫進庫閘再接公明水庫，全長約11.9 km，為單線輸水，設計過流量為30 m3/s。

為保證施工設備與建設材料的進出，需修建進場道路。羅田泵站進場道路用于運行期進場管理，施工期兼做施工道路，道路需滿足施工期和運營期車輛通行以及水泵、電機等大件設備運輸要求。

3 建設要求

本著踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，羅田泵站進場道路除了交通功能外，還要求落實生態設計，合理利用環境因素以及地勢地質條件等，保證進場道路與環境的契合性，降低對森林公園生態環境造成的影響和破壞。

羅田森林公園作為集森林風光、水庫風光和田園風光于一體的大型城郊森林公園，總面積為46 067 hm1、主園路長8.8 km、休閑步道長9 km、登山道長5 km，進場道路建設應最大程度保障深圳人民進行戶外運動和悠閑散步的需求，且需與森林公園景觀相協調。

本文通過對珠江三角洲水資源配置工程中羅田泵站進場道路的設計方案進行比選，選出推薦方案，并介紹推薦方案橋隧結構、建筑的設計特點。

4 進場道路路線比選

羅田泵站地處山區丘陵地帶，地面起伏較大，植被茂盛，附近已有道路不能滿足工程建設需要，同時處于林場林區及森林公園，對生態環境保護的要求較為嚴格，禁止大填大挖，施工難度大，建設條件復雜，對進場道路的合理規劃和建設技術提出了更高的要求。針對上述要求，提出兩種路線設計方案。

方案一：羅田泵站進場道路接Y104鄉道，起點為羅田水庫壩下250 m處的跨水庫泄水渠交通橋，沿水庫泄水渠東側林場園區道路向東至水庫溢洪道，之后轉北向沿溢洪道東側布置，以筑堤下埋箱涵形式跨過庫尾，再向北沿已有土路布置至馬鞍部，再轉至北側連接原有園區土路，道路全長為1 820 m(平面布置見圖1)。羅田泵站進場道路全線利用羅田林場原有道路，其中前段1 100 m利用林場已有綠道，路面寬度為3.5 m，為保證施工大型車輛通行要求，局部增設錯車道，中段和后段650 m路面從原寬2.5 m擴寬至7 m。

方案二：本著踐行綠水青山就是金山銀山的理念，根據水利部門、環保部門意見，并充分考慮林地場區的意見，保護林業用地，設計單位對羅田泵站進場道路進行多方案設計比選，并做出相應調整。羅田泵站進場道路前段1 246.3 m，以三座橋、一條隧道和一小段新開道路替代(以下簡稱“三橋一隧方案”)，以減少對林地的破壞。后段施工道路573.7 m，路面寬度從初步設計的7 m調整到6 m、總路基寬度控制在8 m以內。羅田泵站進場道路起點接Y104鄉道，在羅田水庫管理處門口東側架橋跨越羅田水庫泄水渠，之后采用隧道，自羅田林場現有橋北側30 m處山體進洞，沿山脊下布置，至水庫溢洪道西岸出洞，采用架橋穿過庫尾至對岸山體，沿山邊等高線東繞行一小段范圍，再架橋至東側山體與已有林區土路相接，至馬鞍山口(平面布置見圖2)。該方案線路總長為1 495 m，進口1號橋90.9 m，隧洞段463 m，2號橋91.8 m，3號橋71.8 m，新開道路139.9 m，后接方案一擴寬路段約573.7 m到羅田泵站，另有接駁段63.9 m。

通過對方案的比選(見表1)，最終采用方案二(“三橋一隧”方案)。方案二兼顧永臨結合，施工便道同時作為后期運營維護的進場道路，路線順直，行車安全性好，對生態環境影響小。

表1 進場道線路方案比選

5 “三橋一隧”方案設計

“三橋一隧”方案，道路起點接Y104鄉道，從水庫壩下250 m處的跨水庫泄水渠既有橋梁上游30 m新建1號橋進場，之后以隧道形式穿越山體，隧道終點接2號橋跨過庫區最窄的區域，后沿山體往東延伸，接著利用3號橋跨越庫區，橋梁終點接現狀林區土路，剩余路段沿林區土路走向進行布線，終點接羅田泵站，路線全長1 492.1 m。項目全線按雙車道四級公路標準建設，設計速度為20 km/h，標準路基寬為6.5 m，路面寬為6 m。

5.1 隧道方案設計

進場道路隧道為單洞短隧道[8]，起訖樁號為K0+130～K0+595，長度為465 m，洞門進出口端均為端墻式，雙向兩車道設計。進洞口高程為28.50 m，出洞口高程為39.91 m。通車路面寬度為7.1 m，隧洞凈寬9.86 m，總高6.25 m。隧道位于半徑250 m/160 m 圓曲線和直線上，設置0.3%和2.8%的單向坡(斷面示意見圖3)。

圖3 隧道斷面示意(長度：cm)

5.2 1號橋方案設計

1號橋起終點為K0+002.890～K0+097.010。全橋總長94.12 m，橋寬10 m，其中6.5 m為車行道，兩側1.75 m為人行道，跨徑組合為(25+40+25)m；上部結構為拱式剛架體系，主邊孔拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數m=4.0。主孔計算跨徑為37.4 m，計算矢高為6.6 m，矢跨比為1/5.67；左邊孔計算矢高6.478 m，矢跨比為1/5.78；右邊孔計算矢高為6.722 m，矢跨比1/5.56，腹拱為半徑6.3 m的圓弧拱。

橋梁采用“3跨上承式葵花拱”造型[9-10]，材質運用“普通清水砼”，并配以“素銀色”涂裝飾面，線條以曲線為基調，展現拱橋的古典柔美，結合周邊綠化美化的點綴，以期達到“橋景協調，有橋有景”的設計理念(效果示意見圖4)。

圖4 1號橋效果示意

5.3 2號橋方案設計

2號橋起點樁號K0+608.100，終點樁號K0+702.200，總長94.1 m，橋寬11.2 m，跨徑組合為(25+40+25)m，上部結構為預應力混凝土等截面連續箱梁[11-12]，下部結構為Y形實體墩，橋臺為樁柱式橋臺，樁基均采用1.2 m鉆孔灌注樁。

橋面系以上采用裝飾性系桿拱橋，結合主橋梁式受力結構，形成“仿中承式拱橋體系”。拱肋、系桿、吊桿、風撐、橫撐等均為裝飾性非承重結構，材質采用方形鋼管，以減輕結構的自重，配以“紅色”涂裝飾面，主橋結構材質運用“普通清水砼”，該橋通過“造型和飾面”，以期達到“上下協調，色調鮮明”的現代拱橋設計理念(效果示意見圖5)。

圖5 2號橋效果示意

5.4 3號橋方案設計

3號橋起終點為K0+849.500～K0+921.300，總長為71.8 m，橋寬10 m，其中6.5 m為車行道，兩側1.75 m為人行道，跨徑組合為(15+35+15)m。上部結構為簡支箱梁[13]，橋墩為鋼筋混凝土門式框架墩，橋臺為樁柱式橋臺，樁基均采用1.2 m鉆孔灌注樁。

橋面系以上采用裝飾性雙塔對稱懸索橋[14]，結合主橋梁式受力結構，形成“仿懸索橋體系”。橫梁以上的門形塔柱、懸索及吊桿為裝飾性非承重結構。門形塔柱采用鋼筋混凝土箱形截面，配以“素銀色”涂裝飾面，與周圍環境融為一體，懸索及吊桿為鐵錨鏈自垂懸于橋面。該橋借助“門形塔柱、鐵錨鏈”的運用，形成古樸厚重、外形挺拔，具有歷史年代感的設計風格(效果示意見圖6)。

圖6 3號橋效果示意

6 結語

本文依托江三角洲水資源配置工程，通過對羅田泵站進場道路的設計方案進行比選及優化，最后采用“三橋一隧”推薦方案，技術可行，雖然造價略高，但路線順直，通達性好，車輛行駛安全性好，道路占用林地少，挖方、填方量均較小，對生態環境影響小，并兼具建筑景觀功能，保護了老百姓的綠水青山。該進場道路可為類似復雜地形區域水利工程施工便道的設計及優化提供參考。