洞口二號大橋橋型方案設計比選

吳 駿 李紅霞

(1.貴州理工學院，貴州 貴陽 550003； 2.貴州中建建筑科研設計院有限公司,貴州 貴陽 550006)

0 引言

洞口二號大橋位于貴州省天柱—黃平高速公路三穗—施秉段，橋梁橫跨一陡巖峽谷，地形陡峻，為典型喀斯特巖溶峽谷，區內植被發育，峽谷陡壁基巖直立裸露。三穗岸橋臺位于一斜坡陡巖邊上，橫坡地形較緩，中部為峽谷地帶，施秉岸橋臺位于一斜坡陡巖邊上，橫坡地形較緩。橋位軸線所跨地段地形標高介于558 m～734.6 m，相對高差176.6 m。現將洞口二號大橋初步設計階段方案比選情況做一簡要介紹。

1 工程概述

1.1 地形、地貌

項目區地處貴州高原東部斜坡地帶，受溶蝕影響，地形條件復雜，地表森林植被茂密，屬淺切割的溶蝕低山地貌。場區屬峰叢凹地地貌，橋區地形高程544 m～755.6 m，相對最大高差211.6 m。

1.2 水文、氣候

項目區屬于長江流域沅江水系，區內河流為江凱河，屬于舞陽河支流，常年有水，受季節性影響較大。項目區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，冬無嚴寒、夏無酷暑。據施秉縣氣象站提供的1961年—1990年氣象數據統計，年均氣溫16.4 ℃，極端最高氣溫38.4 ℃(1972年8月27日)，極端最低氣溫-7.6 ℃(1977年1月30日)。年平均降水量1 018.2 mm(以6月份最大1 757 mm)，年內分配不均，多集中于4月～8月；最大日降水量211.7 mm(1988年9月9日)。年平均風速1.6 m/s。年平均相對濕度約79%。

1.3 地質

橋區上覆土層為第四系沖洪積層(Qal+pl)卵石土、殘坡積層(Qel+dl)紅粘土；下伏基巖為寒武系上統爐山組(∈3l)塊狀白云巖。項目區屬一級構造單元楊子準地臺→黔北臺隆→遵義斷塊→貴陽復雜構造變形區；為燕山期褶皺，以北東向褶皺，東西向、北東向斷裂為主。區域性的斷裂構造現已穩定。

1.4 場地穩定性及建設適宜性

擬建橋區范圍內未見滑坡、泥石流等影響橋位穩定的不良地質體分布，覆蓋層厚度薄厚不均，下伏基巖連續穩定，場地穩定性較好，可以建設。

1.5 其他控制因素

橋位起點岸右側有500 kV高壓鐵塔，鐵塔距離路基邊線僅44.3 m。

2 橋型方案比選

橋梁根據路線總體按整幅橋梁設計。橋型方案選擇根據橋位地形地貌，結合地質、路線線形、避免與高壓電纜、鐵塔基礎沖突、施工等因素，橋型方案設計主要以拱橋、連續梁、T型剛構為主。

2.1 拱橋方案

橋梁上部孔跨布置為[1]：主跨為1-130 m鋼筋混凝土拱橋，橋面系為11-12.8 m混凝土空心板。兩岸引橋為1-20 m簡支空心板。橋梁下部構造：拱座為擴大基礎；兩岸橋臺均為重力式橋臺，擴大基礎。具體布置情況見圖1，圖2。

施工方式：拱圈采用懸拼鋼拱架現澆施工，拱上排架采用支架現澆施工，橋面板為預制安裝，拱座明挖。

根據地勘實測資料，拱座距離陡崖邊緣最近距離僅為4.7 m，為保證施工及運營期間橋梁安全，跨徑要求增加至145 m以上。145 m以上跨徑的拱橋成熟施工工藝為懸澆施工，但懸澆施工所設置的索塔及錨、扣索與高壓電纜沖突。此外，起點岸有500 kV高壓鐵塔，拱座的邊坡開挖影響高壓鐵塔的基礎穩定。綜合上述因素，拱橋方案不予采納。

2.2 連續箱梁方案

橋梁上部孔跨布置為：60 m+150 m+60 m預應力混凝土連續梁；橋梁下部構造：擴大基礎；兩岸橋臺均為重力式橋臺，擴大基礎。具體布置情況見圖3。

主梁采用預應力混凝土結構，橫斷面形式為單箱單室。其中箱梁現澆段梁高取10 m，跨中梁高取3.2 m，兩者之間梁底下緣按1.6次方拋物線曲線變化。此外，箱梁頂板厚度對于0號塊取0.5 m，其余梁段取0.3 m，現澆段箱梁由0.3 m直線漸變為1 m。另外，箱梁腹板厚度對于現澆段至0號梁段取值0.9 m，其余梁段由0.7 m漸變至0.5 m。最后，箱梁底板厚度對于0號梁段取1.2 m，合龍段取0.32 m，0號梁段根部至合龍段底板厚度按1.6次方拋物線由1.1 m線性變化至0.32 m。

施工方式：邊跨采用支架現澆施工，主跨采用掛籃懸澆施工。

2.3 T型剛構方案

橋梁上部孔跨布置為：(81+81)預應力混凝土箱形梁連續T構[2]。施工方式：橋墩基礎為鉆孔樁和人工挖孔樁。橋墩為翻模施工。主橋上部為掛籃對稱懸臂澆筑。具體布置情況見圖4。

主梁采用預應力混凝土結構，主梁橫斷面采用單箱單室截面。其中，箱梁梁高對于0號梁段取值9.2 m，現澆段和合龍段梁高取值為3.4 m，其間梁高梁底下緣按1.8次方拋物線曲線變化；箱梁頂板厚度對于0號塊取值0.5 m，其余梁段取值0.3 m，現澆段頂板厚度由0.3 m直線漸變為1 m，梁端支承段頂板厚度取值1 m；箱梁底板厚度對于0號梁段范圍取值1.2 m，合龍段取值0.32 m，箱梁根部至合龍段底板厚度按1.8次方拋物線由1.2 m漸變至0.32 m；箱梁腹板厚度對于墩身范圍 0號梁段取值0.9 m，其余梁段由0.7 m漸變至0.5 m，現澆段由0.5 m漸變至1.2 m。

本方案主墩墩高125 m，結構采用雙肢薄壁空心墩，薄壁墩縱向尺寸厚3 m，橫向寬8.5 m，橫橋向壁厚1.2 m，縱橋向壁厚0.6 m，墩頂和墩底分別設置4 m,3 m的混凝土實心段。主墩基礎采用承臺群樁基礎，承臺厚6 m，采用20根直徑2.5 m的鉆孔摩擦樁。兩側橋臺為重力式橋臺，擴大基礎。

3 兩方案經濟技術比較

對兩方案的主要控制因素，例如施工安全方面、施工工藝方面等進行了經濟技術比較，方案比較表詳見表1。

表1 橋型方案比較表

4 各方案優缺點

對于方案二[3]，采用60 m+150 m+60 m預應力混凝土連續梁，跨越能力強，施工工藝成熟、施工過程有效的避免了與高壓電纜的沖突；短邊跨設計減少了兩岸開挖量，節約造價；邊跨施工時開挖深度較拱橋方案淺，有效避免了影響高壓鐵塔的基礎穩定。其不足之處是該方案開挖量仍然較大；邊跨深入路基，造型欠美觀；本方案為減少開挖量，采用短邊跨設計，設計經驗尚不成熟。施工工序稍多，工期稍長，造價偏高。

對于方案三，采用掛籃對稱懸臂澆筑，施工工藝成熟，施工過程有效的避免了與高壓電纜的沖突；兩岸開挖量小，節約造價；施工時不會對高壓鐵塔進行干擾。但該處地形陡峭，裂隙發育，垂直高度近200 m。施工設施、人員無法順利開展工作，施工過程易造成岸坡滑塌、碎落，施工期間風險較大。橋梁運營期間，岸坡易對橋墩造成不利影響。

5 結語

1)橋梁方案比較時要綜合考慮各方面因素，本項目橋梁起點岸右側有500 kV高壓鐵塔是控制性因素，應重點關注。

2)綜合兩個橋型方案的施工方法、施工安全、后期維護、總體造價等各方面情況，最后選擇方案二為本線位的推薦方案。