復合環境下橋梁選型實例分析

李念平，王召勝

（山東省調水工程運行維護中心，山東 濟南 250100）

1 橋梁建設背景及概況

引黃濟青輸沙渠大橋（以下簡稱“輸沙渠大橋”）為沾化至臨淄公路的重要橋梁之一。沾化至臨淄公路是連接山東省黃藍兩區與濟南都市圈的重要通道，將有力推動黃藍兩區與省會城市群經濟圈聯動發展和黃河三角洲高效生態經濟區中北部開發。

輸沙渠大橋位于博興縣引黃濟青工程蔡寨公路橋上游約300 m 處，跨越引黃濟青高低輸沙渠（兩渠三堤）。橋位處地表起伏較大，引黃濟青工程堤頂高程較高，橋下堤頂道路通行凈空應不小于4.5 m，滿足工程清淤、搶修需要。該橋北面約2 km 為批復的黃河大橋、南面約700 m 為規劃的蔡寨互通立交。輸沙渠大橋的橋位、跨越角度受黃河大橋橋位和蔡寨互通立交的嚴重制約，與引黃濟青高低輸沙渠斜交，主橋橋長約200 m、橋寬31 m，設計雙向六車道。

引黃濟青工程是遠距離、跨流域、跨區域的重大戰略性工程，是山東省“百”字型骨干水網的重要組成部分。工程建成通水30 年來，累計引水約 102 億 m3、供水約 85 億 m3。特別是近 5 年來，工程超負荷、超流量、全年運行，有力保障了膠東地區用水安全，促進了膠東地區經濟社會發展。

2 橋梁選型原則

鑒于引黃濟青工程的重要性、特殊性，大橋選型應充分考慮大橋與引黃濟青工程的相互影響。引黃濟青工程長年調水運行，橋梁施工將與調水運行同期進行，橋梁設計方案、施工方案受調水的制約，同時橋梁施工期間對堤身穩定和調水運行有一定影響。輸沙渠大橋施工期、運營期一旦發生影響堤身安全、調水安全、水質安全的事件，將造成極其嚴重的社會影響和經濟損失。

本文從規劃期、施工期、運營期等不同階段，充分考慮橋梁安全可靠性、技術先進性、經濟合理性和環境保護等的要求，統籌兼顧橋梁建設對引黃濟青工程的影響，綜合比選兩孔、一孔等4種方案，從中選出最優方案。同時，采取有效措施，最大限度減輕橋梁施工期、運營期對引黃濟青工程的不利影響，最大限度保障引黃濟青工程的堤防安全、運行安全和水質安全。

3 橋梁設計方案

3.1 方案一：鋼桁梁+鋼混組合梁+大直徑樁

橋梁全長961.08 m，路線前進方向與橋墩走向的右交角為90°, 上部結構采用預應力混凝土（后張）簡支小箱梁,橋面連續。

主橋采用一孔108 m 鋼桁梁跨越高輸沙渠，一孔70 m 組合梁跨越低輸沙渠。方案一需在低輸沙渠右堤臨水坡設置一排橋墩，即13 號橋墩。13 號橋墩及其基礎采用直徑3.5 m 的鉆孔灌注樁，不設承臺和系梁。13 號橋墩基礎施工不需要開挖,對堤防安全和調水安全影響較小。為確保堤防安全，在13 號橋墩靠近高渠堤防一側，設置一道噴射混凝土防滲墻；橋梁上部結構施工采用臨時支架隔離、保護被跨越的渠道，同時為108 m鋼桁梁組裝提供臨時支撐。70 m 鋼混組合梁采用架橋機架設施工，對渠道堤防和調水影響較小。

3.2 方案二：連續鋼桁梁+大直徑樁

方案二與方案一唯一不同的是主橋上部結構。方案二主橋上部結構采用了（108+70）m 連續鋼桁梁。一孔108 m 鋼桁梁跨越高輸沙渠，一孔70 m 鋼桁梁跨越高輸沙渠。主橋上部結構采用頂推施工,不在渠道斷面內設置臨時支撐，同時，下部結構不設承臺和系梁，13 號橋墩基礎施工不需要開挖,對渠道堤防和調水影響較小。為確保堤防安全，在13 號橋墩靠近高渠堤防一側，設置一道噴射混凝土防滲墻，進一步減輕樁基施工對渠道堤防和調水的影響。

3.3 方案三：鋼桁梁+鋼混組合梁+承臺

方案三與方案一唯一不同的是主橋下部結構。方案三的13 號橋墩采用直徑3.5 m 的柱式墩；承臺尺寸為 7.6 m×7.6 m×3.5 m（長×寬×高），采用4 根直徑1.8 m 的鉆孔灌注樁。13 號橋墩承臺施工需要大開挖，嚴重影響渠道堤防安全和調水安全。該方案在施工期、運營期對渠道堤防、調水均有一定影響。為減輕13 號橋墩承臺基礎開挖對渠道堤防和調水的影響，擬采用鋼板樁圍堰+噴射混凝土防滲墻的組合支護方式，保障下部結構施工期間的基坑安全、堤防安全和調水安全。

3.4 方案四：斜拉橋

如輸沙渠大橋一孔跨越引黃濟青高低輸沙渠，主橋單孔跨徑約200 m。目前適用于200 m跨徑，且技術成熟、經濟合理的橋梁型式有連續剛構橋和斜拉橋。

與其他方案相比,連續剛構橋建筑高度增加6.5 m。如采用連續剛構橋一孔跨越引黃濟青高低輸沙渠，為保障橋下堤頂道路通行凈空，整個路線縱斷面需抬高6.5 m。同時，輸沙渠大橋南側700 m 處的蔡寨互通立交需移位設置，不符合地方政府規劃。故連續鋼構橋方案不成立。

方案四擬采用95 m+210 m+95 m 預應力混凝土斜拉橋方案，路線前進方向與橋墩走向的右交角為90°。橋梁主跨210 m，一孔跨越引黃濟青高低輸沙渠，引黃濟青工程管理范圍內不設橋墩。橋梁下部結構采用群樁基礎且離渠道較遠，上部結構采用懸臂掛籃施工,施工期、運營期對渠道堤防和調水的影響較小。橋梁建筑高度較其他方案增加1 m，為保障橋下堤頂道路通行凈空,整個路線縱斷面需抬高1 m，可滿足蔡寨互通立交的規劃需求。但該方案的技術難度大、經濟合理性差，施工周期長，施工期間的不確定因素多。

4 橋梁方案比選

綜合考慮引黃濟青輸沙渠大橋對渠道堤防安全、運行安全、水質安全、渠道日常管理、渠道改擴建的影響，及橋梁自身安全技術可行性、經濟合理性、運營維護等方面因素，對上述4 個方案進行對比分析。經對比分析，綜合考慮輸沙渠大橋橋位的局限性、橋梁的安全可靠性、經濟技術合理性和對引黃濟青工程的影響，方案一即108 m 鋼桁梁+70 m 鋼混組合梁+大直徑樁，是安全可靠、經濟適用、有效保護渠道的方案。同時建議，做好橋梁施工期、運營期等不同階段的防護工作，安全環保文明施工，最大限度減少輸沙渠大橋對引黃濟青工程的影響，確保堤防安全、運行安全和水質安全。