汪 洋

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

1 工程概況

同仁至賽爾龍（青甘界）公路作為國家張掖至汶川高速公路（G0611）的重要組成路段，是青海高速公路網(wǎng) “三縱、四橫、十聯(lián)線”（簡稱“3410網(wǎng)”） “縱一”的重要路段。項(xiàng)目的建設(shè)對溝通絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶與長江經(jīng)濟(jì)帶、連接四省藏區(qū)、完善蘭州-西寧、成渝城市群交通聯(lián)系，促進(jìn)資源有效配置，帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，加快國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，增強(qiáng)國防戰(zhàn)備能力具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

張汶高速同仁段地形條件較為復(fù)雜，限制因素較多。起點(diǎn)順接牙同高速，與G213 國道、隆務(wù)河在同一走廊帶。G213 國道為目前區(qū)域內(nèi)唯一出行及交通運(yùn)輸方式，主要河流為隆務(wù)河，冬季極易發(fā)生冰凍現(xiàn)象。橋梁布設(shè)區(qū)屬隆務(wù)河河谷臺地，河谷最窄處僅100 m，該段河谷中包含隆務(wù)河、水電站、國道213、地方自來水管線、通信電纜、電力線路、滑坡體等制約因素。線路實(shí)施較為困難，行業(yè)遷改難度大。國道邊坡陡崖林立，雨水長時(shí)間沖刷造成“V”型沖溝較多，橋梁布設(shè)困難，部分橋墩位于陡崖，施工范圍有限，施工較為困難。

2 選型影響因素

橋梁工程下部結(jié)構(gòu)的選型，除考慮結(jié)構(gòu)安全因素以外，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件、地質(zhì)情況、施工工藝、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮。

路段與G213 國道交叉3 次，多次跨越隆務(wù)河道，國道土路肩外緣架設(shè)有地方自來水管線。在橋墩下部結(jié)構(gòu)的選擇方面需要考慮的限制因素較多。

（1）避開“V”型沖溝，完成跨越。橋墩避免布設(shè)于沖溝半坡或沖溝邊緣。（2）避免墩柱開挖影響G213 國道。因橋梁緊鄰國道，墩柱位于半坡，在保證邊坡穩(wěn)定的情況下，大范圍開挖會影響國道的邊坡穩(wěn)定及國道的通行，見圖1。（3）墩柱的架設(shè)避免對自來水管的遷改，墩柱架設(shè)在很多位置與自來水管多次交叉。（4）民族地區(qū)存在很多地方風(fēng)俗及信仰，走廊帶狹窄不可避免發(fā)生地方宗教結(jié)構(gòu)物與高速橋梁存在干擾的情況。（5）部分橋梁順河布設(shè)，橋墩位于河道內(nèi)，河道狹窄處阻水較為嚴(yán)重。

在橋梁進(jìn)行跨越時(shí)，需要在特殊點(diǎn)位處結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對橋梁下部結(jié)構(gòu)布設(shè)進(jìn)行比選，盡量避免不利因素的干擾。

圖1 現(xiàn)場國道與高速位置關(guān)系

3 下部結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)，地形約束條件，橋梁采用柱式墩、門架墩、柱式臺或肋板臺，灌注樁基礎(chǔ)；橋墩高度較高的橋梁采用實(shí)體/薄壁墩。項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境脆弱、自然災(zāi)害頻發(fā)，如果采用淺基礎(chǔ)則存在基坑開挖量大、山體防護(hù)工程量大、基底巖性差異大、抗震性能差等風(fēng)險(xiǎn)，故橋梁基礎(chǔ)優(yōu)先選用樁基礎(chǔ)。

4 下部方案比選

下部結(jié)構(gòu)的選擇在考慮地形條件的情況下，造價(jià)、施工工期與工藝成為方案選擇的關(guān)鍵因素。

4.1 上跨G213 國道形式

（1） 橋型方案一：上部結(jié)構(gòu)采用30 m 跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續(xù)；橋?qū)?5.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑1.6 m 單幅雙柱式橋墩，混凝土采用C30，接直徑1.8 m 樁基，單樁單柱形式，該方案需改移國道。見圖2。（2）橋型方案二：上部結(jié)構(gòu)同樣采用30 m 跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續(xù)；橋?qū)?5.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑2 m 整幅三柱式大蓋梁門架墩，左幅柱間距為8.5 m，右幅柱間距為18 m，蓋梁采用預(yù)應(yīng)力蓋梁，混凝土采用C30，樁基直徑2.2 m，單樁單柱形式，該方案直接跨越國道。見圖3。

橋梁實(shí)體工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表1?？梢钥闯?，柱式墩方案在橋梁實(shí)體工程中造價(jià)較低，但是采用柱式墩方案，需改移國道以及拆遷預(yù)制廠，費(fèi)用較高。門架墩方案可實(shí)現(xiàn)對國道的跨越且避免預(yù)制廠的拆遷。綜合比較，柱式墩方案造價(jià)是門架墩方案的1.6倍。

圖2 方案一

圖3 方案二

表1 橋梁實(shí)體工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

施工工期比較見表2。可以看出，門架墩方案在橋梁主體工程的工期上存在劣勢。因?yàn)殚T架墩方案在施工時(shí)，大蓋梁需要增加預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間且施工工藝更加復(fù)雜，導(dǎo)致時(shí)間成本增加。但是，在總體工期上，門架墩方案存在明顯的優(yōu)勢，因?yàn)橹蕉辗桨府a(chǎn)生的國道改移、拆遷等引起的工期增加比較多。

表2 施工工期比較

4.2 河道內(nèi)橋梁布設(shè)形式

（1）橋型方案一：上部結(jié)構(gòu)采用30 m 跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續(xù)；橋?qū)?5.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑1.6 m 單幅雙柱式橋墩，接直徑1.8 m 樁基，單樁單柱形式，該方案4 個(gè)墩柱均位于河道內(nèi)，河道最窄處僅20 m，橋墩阻水較為嚴(yán)重，且河道沒有改移條件。見圖4。（2）橋型方案二：上部結(jié)構(gòu)同樣采用30 m 跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續(xù)；橋?qū)?5.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑2 m 整幅雙柱式大蓋梁門架墩，接直徑2.2 m樁基，單樁單柱形式，該方案2 個(gè)墩柱位于河道內(nèi)，且墩柱位于河道邊緣，能有效減少阻水。見圖5。

圖4 雙柱墩方案

圖5 門架墩方案

橋梁實(shí)體工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表3?？梢钥闯?，采用整幅雙柱式大蓋梁門架墩在造價(jià)上存在明顯優(yōu)勢。常規(guī)橋梁下部結(jié)構(gòu)雙柱墩造價(jià)約為75 萬元，門架墩造價(jià)約為64.5 萬元，一處墩柱位置就能節(jié)省造價(jià)10.5 萬元左右，另外在施工成本以及施工工藝上，門架墩方案因?yàn)樵诤拥纼?nèi)樁基較少，可減少施工圍堰的設(shè)置，也能在一定程度上降低施工成本，以及施工難度。而在施工工期上，門架墩方案也存在較大的優(yōu)勢，門架墩方案比雙柱墩方案減少2 根樁基、墩柱和一個(gè)蓋梁。

表3 橋梁實(shí)體工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

門架墩方案解決了墩柱阻水的問題，由4 根柱子變?yōu)殡p柱，且雙柱間柱間距較大，解決了河道內(nèi)漂浮物的淤積問題。既能滿足高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)安全性要求，又很好地解決了河道內(nèi)阻水問題，順應(yīng)地形變化，與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。

門架墩在本項(xiàng)目的使用，既能很好地解決橋梁對結(jié)構(gòu)物以及河道的跨越，又避免了很多拆遷問題以及橋墩阻水問題，在本項(xiàng)目發(fā)揮了很大的作用。

4.3 門架墩方案的限制性

（1）在地形條件復(fù)雜，橋梁位于直立陡坡處，盡量避免使用門架墩方案，因其柱間距較大，極易造成應(yīng)力集中，受力不平衡。（2）門架墩結(jié)構(gòu)，通常采用大跨度對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行跨越，導(dǎo)致蓋梁長度較長，需要增設(shè)預(yù)應(yīng)力以滿足其受力要求。而大蓋梁的施工，對于施工單位要求較高，在施工方案上需進(jìn)一步細(xì)化，需要有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的施工單位，才能更好地達(dá)到門架墩的施工要求。（3）橋梁跨越河道或者地方道路的過程中，尤其是在山區(qū)，因走廊帶狹窄，通常河道和地方道路與高速公路橋梁存在多次交叉。而交叉角度并不一定都能滿足門架墩的布設(shè)要求，橫向跨度的增大，會導(dǎo)致蓋梁的彎矩急劇增大。所以在采用大跨度門架墩的時(shí)候，需要考慮彎矩對結(jié)構(gòu)地安全影響，采取必要的構(gòu)造措施以確保結(jié)構(gòu)的安全。例如增加墩柱的直徑，增設(shè)橫梁，增大蓋梁預(yù)應(yīng)力的布設(shè)等措施。（4）美觀要求，通常高速公路橋梁布設(shè)，要求線形優(yōu)美，與整體環(huán)境相協(xié)調(diào)，美觀也是高速公路布設(shè)的重要原則之一。而門架墩的布設(shè)，因其橫向跨度較大，與前后常規(guī)雙柱墩的形式存在較大的視覺反差，影響橋梁整體視覺效果。

5 結(jié)語

結(jié)合實(shí)際工程對門架墩的使用進(jìn)行了簡單的比較：門架墩的選用存在很多制約因素，需結(jié)合橋梁的跨徑、墩高以及地形條件等因素綜合考慮。僅從造價(jià)、工期等方面進(jìn)行定量比較，在實(shí)際工程應(yīng)用中需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量。

目前大跨度門架墩在高速公路實(shí)際工程中的應(yīng)用并不廣泛，多應(yīng)用于市政工程立交橋梁中。市政道路橋墩布設(shè)，因地形較為平坦單一，線形以直線居多。在橋梁跨越時(shí)，可全橋布設(shè)門架墩，形成統(tǒng)一下部結(jié)構(gòu)，既不影響美觀，又能完成其使用功能。門架墩在高速公路的應(yīng)用需根據(jù)實(shí)際工程結(jié)合結(jié)構(gòu)安全、美觀、地形、地質(zhì)、造價(jià)等因素，綜合考慮下部結(jié)構(gòu)的選用。