重慶市嘉陵江路軌兩用特大橋平縱橫優化設計

胡安華 石 俊 李 陽

（1．中鐵二院(成都)建設發展有限責任公司，四川 成都 610031；2．重慶順能建設工程有限公司，重慶 401120）

1 項目概況

重慶市快速路“三縱線”由北向南貫穿全市八大區，是該城市主城區內一條重要的南北向快速聯系通道。其中，紅巖村至五臺山立交段是建設難度最高的一段，項目主線長約5 km、設計速度80 km/h、主車道雙向六車道；跨嘉陵江和穿山城老城區分設一橋一隧通過，該跨江大橋和穿城隧道是項目的控制性工程，沿線工程極其復雜，設計的優劣直接關系到項目施工的安全和可行性。

2 項目關鍵性因素

2.1 設計基本情況

根據行洪與通航論證，該大橋須采取一跨過江的橋型方案，橋位斷面通航水域寬約360 m，考慮必要的結構寬度，橋梁主跨應不小于375 m，擬采用斜拉橋型。項目行洪論證、環評及通航論證已通過并獲得批復，且橋位唯一。

2.2 控制性因素

項目穿越重慶市人口密集老城區，橋位附近分布多幢住宅高樓、廠房及紅巖村革命紀念館，周邊無取水點。其中，擬建大橋北橋頭穿越某機械廠車間（搬遷中）、南橋頭段布于紅巖紀念館（全國重點文物保護單位）和云棲谷小區之間。設計時嘉陵江南岸與該項目交叉的在建及既有工程有：與橋共建的軌道交通五號線（含車站）、軌道交通九號線（含車站）、成渝高鐵、既有梨菜鐵路、既有嘉濱路及牛滴路以及該項目主隧道及紅巖村互通設置的地下互通匝道隧道（如圖2、圖3 所示），工程關系極其復雜。

經現場踏勘和研究，擬建跨江大橋南端與隧道相接，且與鐵路、軌道交通地下工程穿插多，地質穩定性較差、應考慮可能對既有高層建筑物的不利影響；擬建主隧道北洞口的棄填土體厚10 余米、不穩定；泥質巖邊坡風化剝落，進口邊仰坡開挖后易垮塌。

3 線路平縱橫優化

經過分析，擬建跨江大橋為雙層路軌兩用，橋梁的平縱橫方案直接關系到橋梁、相近工程及擬建隧道工程可行性和安全性，必須結合控制性因素，對主橋進行線路平縱橫優化，確定與相近工程合理的空間關系、并設置恰當的工程措施，是該工程順利建成的關鍵。

3.1 原方案缺陷分析

圖1 工程平面交叉關系圖

經論證分析，原設計方案缺陷有如下5 點。1）項目地下空間與多條鐵路或軌道交通線路交叉、極其復雜，實施可行性極差。2）大橋橋面與既有路銜接的地下互通匝道接入點高差過大、導致匝道隧洞縱坡大（6.8%），工程量大、安全性差且施工風險大。3） 為躲避重要建筑物，主橋南半段橋梁左右幅均位于路線同向曲線上，主橋拉索受力不利、穩定性差、景觀效果不佳。4）橋、隧工程復雜，空間關系布置不合理。5）環境敏感點距離較近。

3.2 橫斷面及豎向設計優化

優化跨江橋橫斷面：將橋梁上層外側車行道布置于下層軌道五號線兩側。

結合嘉陵江橋位兩岸地形條件、環境 敏感點、通航條件及高層建筑物等控制性因素，為了減小原方案上層橋面與地下互通匝道接線高差、以降低匝道隧道坡度及減少展線交叉工程。結合擬建跨江大橋南北兩岸互通匝道接線關系，對主橋橫斷面進行優化比選，如圖3、圖4 所示。

圖2 地下工程交叉關系示意圖

結合橋梁、地質及隧道等相關工程深化研究，并考慮線路工程、技術、經濟等因素，采用下層布設部分車行道的橋梁橫斷面可有效減小地下互通匝道接線高差（減小10.2 m 后匝道坡度減緩）、提高橋梁穩定性和減少對周邊環境的影響。

3.3 平面設計優化

結合橋梁受力特點及拉索布置要求，局部優化線路平面布設。

經研究，斜拉橋拉索受力及布置的關鍵在于主橋拉索區拉索能按橋軸線對稱布設。據此，嘗試優化主線線路平面布置來解決：在主橋線路平面曲線段，借進入隧道前需左右幅分修設置的時機，分別按原橋軸線、兩側對稱布設平面曲線，然后左線線路在主橋外、進隧道時增加曲線布“S”平面，滿足了拉索空間布置及結構受力平衡的要求，提高了跨江大橋的安全穩定性、美觀性，也節省了工程造價。

表1 平縱橫優化主要工程綜合比較表

圖3 原設計方案

圖4 設計優化方案

經上述在跨江大橋跨度及孔徑相同的基礎上進行同精度比較分析。1）橫斷面及平面優化后，結構受力好、穩定性好；接線高差小，地下互通安全性提高，主體工程造價節省1.5 億元、占地減少37 333.33 m2。2）改變常規路線左、右線平面曲線轉向相同的布設方法，令左線平曲線在主橋范圍按橋軸線對稱布設，線路避開了環境敏感點及城區重要建筑物，跨江橋結構受力更能趨于合理，橋梁安全性提高、景觀效果得到改善。

同時，根據優化后的平縱橫方案，采取了以下措施。1）橋梁下層軌道與車行道隔離全封閉，確保軌道五號線車輛安全。2）根據軌道五號線線間距的要求作為最終橫斷面設計。3）結合消防環道的設置，微調大橋北橋頭匝道橋橋墩位置。4）深入研究了錨碇開挖高邊坡工程可行性，確定了開挖方案。

加強以上措施后，確定跨江橋段線路平縱橫方案為：擬建嘉陵江大橋下層軌道兩側布設部分車行道、方便互通匝道接線；主橋范圍左、右幅曲線按橋軸線對稱布設。根據主橋及互通匝道隧道、主隧道正在施工的情況表明，主橋的線路平縱橫優化是成功的。

4 結語

隨著城市管廊的興起以及城市大橋、長隧的建設，與鐵路或軌道交通相比，市政交通工程內容多、投資單價高、橫斷面大、影響范圍更廣。雖然“詳規”和可研將項目的平面及高程已基本劃定，但是在設計中必須結合周邊控制物、相關工程及不良地質等因素，并結合項目功能和交通路網，布置合理的路、橋、隧（廊）平縱橫設計。設計中，通過控制性工程的平縱橫優化組合，能大幅減少項目投資和土地占用、降低工程風險和減少環境破壞等。