李 雷，郭紅敏，周建華

（悉地（蘇州）勘察設(shè)計(jì)顧問(wèn)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(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，江蘇蘇州 215123）

介紹了國(guó)內(nèi)常用的上跨高速公路的橋型方案，分為中分帶設(shè)墩與不設(shè)墩兩大類。以蘇州市中環(huán)快速路西線上跨滬寧高速公路的實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，介紹該項(xiàng)目橋梁方案設(shè)計(jì)與比選的經(jīng)過(guò)。共設(shè)計(jì)三個(gè)合理可行的方案，經(jīng)多方面詳細(xì)的比選，選擇頂推施工鋼箱梁橋?yàn)橥扑]方案。目前該項(xiàng)目已竣工通車，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供設(shè)計(jì)同行參考。

高速公路；橋梁方案；頂推施工；方案比選

1　項(xiàng)目背景

隨著蘇州社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市政基礎(chǔ)設(shè)施的壓力越來(lái)越大，快速路網(wǎng)迫切需要完善。作為蘇州市“井字加環(huán)”快速路骨架的重要組成部分，中環(huán)快速路對(duì)于加強(qiáng)中心區(qū)外圍組團(tuán)間快速溝通、分流疏解內(nèi)環(huán)線交通壓力、完善對(duì)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(wǎng)

中環(huán)快速路設(shè)計(jì)等級(jí)為城市快速路，跨滬寧高速公路處為分離式立交形式，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬34m，雙向八車道[2]。

滬寧高速公路是國(guó)家重要的交通干道，隨著長(zhǎng)三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滬寧高速公路車流量越來(lái)越大，蘇州無(wú)錫交界段日最大斷面流量達(dá)20萬(wàn)輛以上[3]，其重要性和地位不言而喻。因此，中環(huán)快速路上跨滬寧高速的橋梁設(shè)計(jì)方案應(yīng)確保高速公路在橋梁施工期間能完全正常運(yùn)營(yíng)，同時(shí)應(yīng)盡量降低對(duì)現(xiàn)狀高速公路設(shè)施的不良影響，見圖2。

圖2　橋位處衛(wèi)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(nèi)凈空要求不小于5.2m。滬寧高速公路東側(cè)距離隔離柵約24m處有現(xiàn)狀西氣東輸管道及其配套光纜。橋位西北角有現(xiàn)狀廠房，距離高速公路隔離柵65m。線路南側(cè)有現(xiàn)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(nèi)設(shè)置橋墩，上部結(jié)構(gòu)采用吊裝或架橋機(jī)架設(shè)的預(yù)制結(jié)構(gòu)，若高速公路流量不大也可采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，施工時(shí)封閉半幅高速公路；第二類是中分帶內(nèi)不設(shè)置橋墩，上部結(jié)構(gòu)采用頂推、轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)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(yīng)盡量短、施工期間應(yīng)確保交通安全。根據(jù)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(zhǎng)，掛籃移動(dòng)以及拆除期間對(duì)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(zhuǎn)體施工的橋梁方案。

橋位處設(shè)計(jì)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(jiǎn)介

該方案橋梁分兩幅，左右兩幅錯(cuò)墩布置，跨徑布置為40m+65m+38m，見圖5。上部結(jié)構(gòu)為等截面連續(xù)鋼箱梁橋（見圖6），梁高2.6m，單幅橋?qū)?7m。上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁，經(jīng)初步計(jì)算，鋼箱梁自重約為混凝土橋梁的1/4，故下部基礎(chǔ)規(guī)模較小，從而對(duì)西氣東輸管線的影響亦較小。其次，上部結(jié)構(gòu)高度較低，跨高比較大，橋梁外形纖細(xì)、線條簡(jiǎn)潔明快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單大方，視覺效果較好，景觀上較美觀。第三，由于結(jié)構(gòu)高度低，橋面標(biāo)高也較低，縱斷面線形好，特別是高速公路東側(cè)一對(duì)匝道較容易落地。橋梁邊跨跨徑僅40m（38m），本聯(lián)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(duì)高速公路的影響分析

（1）鉆孔樁施工對(duì)路基的影響

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

（2）橋墩、承臺(tái)施工對(duì)邊溝、邊坡、路基的影響

a.西南角主墩承臺(tái)的一角侵入高速公路邊溝0.4m，施工完成后恢復(fù)原狀，其余承臺(tái)均在邊溝以外；b.承臺(tái)基坑開挖時(shí)要求采用鋼板樁支護(hù)，以最大限度減小對(duì)邊坡的影響；c.主墩施工時(shí)需臨時(shí)拆除橋?qū)挿秶鷥?nèi)的隔離柵，施工完成后恢復(fù)原狀。

（3）上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁胎架對(duì)路基、邊坡、護(hù)欄等的影響

頂推施工時(shí)需在邊坡坡腳搭設(shè)胎架，對(duì)邊坡、路基略有影響。

（4）頂推施工對(duì)高速運(yùn)營(yíng)的影響

要求跨線橋兩側(cè)欄桿、防拋網(wǎng)在頂推前施工完成，頂推時(shí)嚴(yán)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(duì)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(guò)路，對(duì)高速公路無(wú)影響；（3）跨線橋主跨不設(shè)橋面泄水孔，橋面排水對(duì)高速公路交通沒有影響；（4）橋梁主跨65m范圍內(nèi)設(shè)置防拋網(wǎng)，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(zhuǎn)體施工T形剛構(gòu)橋

3.2.1方案二簡(jiǎn)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(gòu)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(cè)，見圖9，兩幅橋同步進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度為2×62m。該方案在T構(gòu)轉(zhuǎn)體就位后高速公路全寬范圍內(nèi)無(wú)現(xiàn)澆段，對(duì)交通影響較小。單幅橋梁轉(zhuǎn)體重量達(dá)8000t，對(duì)轉(zhuǎn)盤及球絞的制作、安裝的精度要求均較高。T形剛構(gòu)根部梁高達(dá)6m，橋中標(biāo)高較方案一高2.2m，橋梁縱斷線形指標(biāo)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?qū)儆谑姓蛄海瑯蛭恢苓呌幸?guī)劃居住區(qū)、規(guī)劃公園，對(duì)景觀有一定的要求，該方案由于兩側(cè)T構(gòu)錯(cuò)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(jié)構(gòu)較重而且采用轉(zhuǎn)體施工，承臺(tái)上須設(shè)置轉(zhuǎn)盤，為保證轉(zhuǎn)體過(guò)程中T構(gòu)的穩(wěn)定性，往往需要采用規(guī)模龐大的下部基礎(chǔ)，施工期間基坑開挖及使用期的基礎(chǔ)沉降對(duì)西氣東輸管有一定的影響。

圖10　某分幅轉(zhuǎn)體T構(gòu)橋照片

3.2.2施工期間對(duì)高速公路影響分析

主墩承臺(tái)的一個(gè)角侵入邊溝內(nèi)，施工完成后可原狀恢復(fù)；由于承臺(tái)較厚，基坑開挖時(shí)需采用鋼板樁支護(hù)，對(duì)路基邊坡略有影響；轉(zhuǎn)體前主橋需平行于路基邊坡搭設(shè)滿堂支架，支架邊緣線基本與邊坡坡腳線重合，對(duì)邊坡影響范圍約140m；轉(zhuǎn)體過(guò)程大約需5h，高速公路不需封閉，轉(zhuǎn)體前橋面護(hù)欄必須施工完畢，橋面鋪裝施工不影響公路運(yùn)行。

方案二使用期間對(duì)高速公路的影響分析同方案一。

3.3方案三：轉(zhuǎn)體施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋

3.3.1方案三簡(jiǎn)介

方案三構(gòu)思時(shí)為減小主跨跨徑，降低轉(zhuǎn)體難度及風(fēng)險(xiǎn)，首先將東側(cè)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(tái)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(zhuǎn)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(shè)置在西氣東輸管的東側(cè)，見圖12，則主跨跨徑達(dá)150m，轉(zhuǎn)體重量達(dá)16000t，對(duì)轉(zhuǎn)盤及球絞的要求較高，轉(zhuǎn)體難度及風(fēng)險(xiǎn)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(duì)轉(zhuǎn)體時(shí)“T構(gòu)”的穩(wěn)定有一定影響。

3.3.2施工期間對(duì)高速公路的影響分析

轉(zhuǎn)體前需將護(hù)欄、防拋網(wǎng)等施工完畢；轉(zhuǎn)體期間無(wú)需封閉交通，轉(zhuǎn)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(duì)最內(nèi)側(cè)車道有影響，需封閉最內(nèi)側(cè)車道。

圖12　轉(zhuǎn)體施工連續(xù)梁梁橋平面（單位:m）

方案三使用期間對(duì)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(jié)　語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)條件的仔細(xì)分析，提出了三個(gè)合理的橋梁設(shè)計(jì)方案；又對(duì)該三個(gè)方案從施工、使用、經(jīng)濟(jì)、養(yǎng)護(hù)、景觀等多方面進(jìn)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(bào)后順利取得其許可批復(fù)。目前該橋梁作為中環(huán)西線上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)已同中環(huán)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(dá)到了設(shè)計(jì)要求和預(yù)期效果，見圖13、圖14。

圖13　頂推過(guò)程

圖14　頂推完成

[1]蘇州市綜合交通規(guī)劃（2007-2020）[Z].

[2]蘇州市市政工程設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司.蘇州市中環(huán)快速路高新區(qū)段（西塘河路～312國(guó)道）施工圖設(shè)計(jì)文件[Z].2012.

[3]吳昊,蒲鶴章.高清視頻流量檢測(cè)設(shè)備在滬寧高速公路的應(yīng)用[J].中國(guó)交通信息化,2014(12):88-90.

[4]江蘇蘇州地質(zhì)工程勘察院.蘇州市中環(huán)快速路地形修測(cè)成果、管線探測(cè)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(jí)工程師，從事橋梁工程設(shè)計(jì)工作。