南廣鐵路西江橋位、橋式方案的選擇

陳達建

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 工程概況

南寧至廣州鐵路是南寧與廣州間最便捷的運輸通道，為以客為主的客貨混運鐵路，旅客列車設計行車速度200 km/h及以上。南廣鐵路進入貴港、梧州、云浮、肇慶以后，從大的走向上基本沿西江東行，由于廣東省肇慶市、云浮市的經濟行政重心分別處于西江的南北兩側。為更好帶動兩個地級市經濟的發展，鐵路線路走向在經過位于西江南側的云浮市后，跨過西江至北岸進入肇慶市是必然的選擇。鐵路跨越大江大河橋梁的橋址、橋式方案的選擇就成為制約線路走向方案的因素之一。

西江是珠江流域最大的一條支流，起源于云南省廣南縣，流域跨越滇、黔、桂、粵四省區及越南，全長2 075 km，流域面積353 120 km2，廣西梧州至廣東三水縣思賢滘稱西江。西江為廣西、廣東的主要通航河道，船只過往頻繁，通航等級為國家內河Ⅱ級，船舶噸級2 000 t，按Ⅱ級2排2列通航的航道等級進行設計，雙向通航孔凈寬210 m，上底寬183 m，凈高18 m。通航水位為20年一遇標準，設計通航水位為國家85高程16.3 m。

2 西江橋位方案的初步規劃(圖1)

南廣鐵路云浮市范圍內設置云浮站后向東進入肇慶市與線路大走向相適應的西江河段一定范圍內，合適設橋的位置主要有兩處:一處是小湘河段，該段河流位于西江轉彎隘口處，水的流速快、水深深達80 m，兩岸山體地質條件較好，兩岸狹窄，有條件一跨過江;另一處是三榕峽河段，江面開闊，水流較緩，水深20 m左右，可設水中大跨橋梁過江。

圖1 南廣線跨西江橋位示意

3 小湘橋位方案(圖2)

圖2 小湘橋位西江主跨布置(單位:mm)

3.1 小湘橋位橋式方案

小湘橋位處接近河段彎曲段頂部，河面寬度450 m，河床最大深度約80 m。該處西江深切，形成峽谷，兩岸為中低山，橋位處西江兩岸基巖出露，地質條件好，為推力拱橋的理想天然橋位。如果采用單塔斜拉橋橋式，則需要在西江中設墩，一則在80 m深水中設基礎施工技術難以達到，二來不能滿足通航要求;如果采用雙塔斜拉橋橋式，則受地形限制，沒有配置邊跨的條件，主跨受力偏心，技術上難以成立。而充分利用西江兩側的山體推力，設置推力拱橋，采用一跨越過西江，橋梁對航道的不利影響最小，避免了深水基礎。

拱橋的橋式有鋼箱拱橋、鋼管混凝土拱橋2種方案。從外觀上來講，鋼箱拱橋更加簡潔，線條更加流暢、美觀;從受力性能上講，鋼箱拱橋比鋼管混凝土拱橋結構受力更可靠;而且鋼箱拱橋的動力特性和橫向穩定性都優于鋼管混凝土拱橋。鋼箱拱橋方案在技術、施工、運營安全等方面具有明顯優勢，因此采用鋼箱拱橋方案，橋梁主跨為450 m中承式提籃式鋼箱拱橋。

3.2 小湘橋位其他重點工程

小湘橋位方案線路位于山區，其他重點工程為飛鷹隧道7 143 m和北嶺山隧道12 438 m。

3.3 小湘橋位拱肋施工方案

3.3.1 豎轉+大段提升的施工方案

拱肋分為三大段在拼裝場地進行組拼，其中拱肋邊段水平投影長度為160 m，弦長188 m，質量約7 000 t，拱肋中段水平投影長度為108 m，弦長108 m，質量約2 900 t。拱肋邊段采用豎轉施工，施工完畢后，在拱肋邊段頂端安裝提升塔架，利用提升塔架，拱肋中段采用整體提升的施工方法(圖3)。豎轉+大段提升的施工方案的重點在拱肋邊段與拱座連接時的高程控制、大噸位船只的配置和大段豎轉及提升施工中對通航的影響。

圖3 豎轉+大段提升的施工

3.3.2 纜索吊裝方案

拱肋每個節段質量不超過300 t，開始3個節段利用500 t浮吊安裝，其余節段采用纜索吊機施工。吊桿及橋面系均采用纜索吊機架設完成(圖4)。纜索吊裝方案的主要難點在于施工期長受臺風暴雨等惡劣氣候影響大，節段拼裝中線形控制要求高等。

圖4 纜索吊裝方案

4 三榕峽橋位橋式方案

4.1 三榕峽橋位橋式方案

三榕峽橋位位于小湘橋位西江下游4.5 km，河面平坦開闊，河床寬度700 m，常水位河床深度20 m，橋址區范圍內地層由新到老依次為第四系全新統人工填土，泥盆系中上統砂質泥巖、泥質砂巖、石英砂巖，該地層中石英砂巖、砂質泥巖及泥質砂巖呈互層狀產出。

由于該方案線路高程在整個線路中起控制作用，橋式方案采用鋼桁梁斜拉橋跨越西江。根據通航要求，主橋孔跨布置需要滿足通航凈寬不小于194 m及橋墩結構、防撞附屬設施等構造要求，通航孔跨采用2-228 m。橋式方案有鋼桁拱橋方案和斜拉鋼桁梁橋方案。

4.1.1 三榕峽橋位鋼桁拱橋方案(圖5)

主橋結構形式:下承式連續鋼桁拱橋，主跨布置為:32.7 m+(114+2×228+114)m+32 m。

主橋結構構造:矢跨比為 0.25，橋面距拱頂61.2 m，拱肋采用鋼結構，橋面采用密布橫梁結構;主桁間距16 m;主跨跨中處桁高8.5 m，支點處桁高26 m，主跨跨中吊桿間距12 m，靠近支點處2個節間吊桿間距15 m;邊跨桁高13 m，節間距離:除靠近主跨的2個節間為15 m外其余為12 m。

4.1.2 三榕峽橋位斜拉鋼桁梁橋方案(圖6)

主橋結構形式三塔斜拉橋，主跨布置為:(73.2+120+2×228+120+73.2)m。

圖5 三榕峽橋位鋼桁拱橋主橋孔跨布置(單位:m)

圖6 三榕峽橋位斜拉鋼桁梁橋主橋孔跨布置(單位:m)

4.1.3 三榕峽橋位橋式比較結論

鋼桁拱橋方案和斜拉鋼桁梁橋方案主橋工程數量比較接近，斜拉橋方案略省，鋼桁拱橋施工臨時設施數量較大。同時，由于鋼桁梁斜拉橋方案動力性能優于鋼桁拱橋，故三榕峽橋位的西江橋式推薦采用斜拉鋼桁梁橋方案。

4.2 斜拉鋼桁梁橋施工方法

采用打設鋼管樁搭設平臺施工鉆孔樁，采用鋼吊箱圍堰施工承臺，斜拉橋采用懸臂吊裝施工。

5 橋位橋式方案比選結論

小湘橋位方案與三榕峽橋位方案比較見表1。

表1 小湘橋位方案與三榕峽橋位方案比較

橋位方案的選擇需結合線路走向、工程設計情況、地方規劃銜接、環境影響及運營條件等因素綜合考慮，雖然小湘橋位方案工程艱巨，工程投資大，但避開了城市規劃區和建成區。本段線路方案的選擇經過多方面綜合比較后，最終選擇西江小湘橋位方案。

橋式方案采用450 m中承式提籃式鋼箱拱橋，拱肋施工有豎轉+大段提升和纜索吊裝方案。這2種施工方案均能完成本橋施工，結合施工難度和施工資源配置情況，在南廣線施工中采用纜索吊裝方案。

6 結語

結合以上南廣鐵路在肇慶市跨越西江的橋位、橋式方案選擇的分析，在新建鐵路跨越大江大河的橋渡方案選擇應考慮以下因素。

(1)由于跨越大江大河的橋梁往往有通航、行洪方面的要求，橋梁高、跨度大和深水基礎施工等要求，橋梁結構形式復雜，工程投資高，橋址位置的選擇往往成為影響線路走向的因素之一。

(2)橋址位置應充分結合河流兩岸及水中地形、地質條件，既有及規劃航道要求、水流情況、排洪要求，在此基礎上選擇合理的橋式方案，進行必要的技術經濟比較。

(3)橋式的設計應考慮:①結構耐久性和維護的方便性;②建設條件的合理性;③通航條件、行洪條件、地質條件、地形條件、交通條件、河床演變等;④安全性:結構安全性、防洪安全性、地基穩定性、通航安全性;⑤施工操作的可行性:施工技術、設備、費用、安全、環保等綜合比選;⑥與環境的協調性。

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［3］中鐵工程設計咨詢集團有限公司.新建南廣鐵路桂平至新肇慶段初步設計總說明書［Z］.北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2008.

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