高速公路跨越南水北調(diào)工程橋梁布置與設(shè)計

張信鵬

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

一、工程概況及跨越必要性論證

北京新機(jī)場至山東德州高速公路京冀界至津石高速段（以下簡稱“京德高速”）起于河北廊坊市固安縣東北的京冀界，向南經(jīng)固安縣東、永清縣西、霸州市東、文安縣西，終于滄州市任丘梁召鎮(zhèn)與津石高速交叉處，全長約87.256km。

南水北調(diào)中線工程是解決京、津和其他華北地區(qū)水資源短缺，優(yōu)化水資源配置的一項戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，南水北調(diào)中線一期工程天津干線（以下簡稱“天津干線”）向天津市和河北省部分城鎮(zhèn)供水，是天津市的生命線。天津干線起點為河北省保定市徐水縣西黑山村，東至天津市外環(huán)河，途經(jīng)河北省保定市的徐水、容城、雄縣、高碑店，廊坊市的固安、霸州、永清、安次和天津市的武清、北辰、西青，共11個區(qū)縣，全長約155km。

京德高速與南水北調(diào)天津干線在廊坊市霸州市北莊頭村交叉，交叉位置處的天津干線為現(xiàn)澆混凝土箱涵，內(nèi)部尺寸為3孔4.4m×4.4m，為有壓輸水。交叉處京德高速路線總體為南北走向，位于大廣高速公路以東、京臺高速公路以西的走廊帶，該項目范圍內(nèi)天津干線呈東西走向，因此該項目與天津干線的交叉不可避免。

二、跨越工程布置研究

京德高速于廊坊市霸州市北莊頭村跨越天津干線，采用（34+52+34）m變截面連續(xù)懸澆箱梁結(jié)構(gòu)跨越，交角為79.34°，橋?qū)?4.5m，地面距梁底最小距離10.2m，橋墩承臺與箱涵最小凈距10.6m。

《其他工程穿越跨越鄰接南水北調(diào)中線干線工程設(shè)計技術(shù)要求》[1]第5.1.9條和第5.1.3條規(guī)定，“跨越工程布置應(yīng)采用一跨跨越中線干線工程管理范圍”“跨越的方式應(yīng)結(jié)合其工程所在地的南水北調(diào)中線干線工程相關(guān)建筑物布置情況、地形地質(zhì)條件等，經(jīng)方案比選確定”，交叉處的南水北調(diào)天津干線為輸水箱涵，正常通水，場地地形較平坦，屬穩(wěn)定場地，較適宜跨越工程建設(shè)。

（一）跨越角度選擇

在京德高速與天津干線交叉處，北側(cè)受一座正在運營中的油井制約，無法向東偏移；南側(cè)設(shè)置霸州東互通，受西側(cè)泄水渠影響，互通若向西偏移則布設(shè)困難，且路線與前營村、馬興莊村距離變近，對村莊影響較大。綜合以上因素，京德高速與天津干線交叉角度為79.34°。

（二）跨越凈空確定

跨越凈空主要從天津干線日后維護(hù)檢修的便捷性考慮，維護(hù)檢修按日常巡查、日常維修、工程大修3種工況分析。

日常巡檢主要收集布設(shè)的檢測點數(shù)據(jù)，要保證巡檢人員正常通過。日常維修主要包括暗涵上覆土的整治、暗涵周邊監(jiān)測點布控等維護(hù)，需通行小型機(jī)械。京德高速跨越天津干線跨徑為52m，暗涵兩側(cè)具有通行空間，跨越位置橋梁至地面凈空最小為8.9m，具備巡檢人員和小型機(jī)械通行條件。

工程大修主要是在停水時對暗涵進(jìn)行開挖整治、更換等。在對暗涵開挖時，需根據(jù)暗涵破壞情況進(jìn)行整修。為避免箱涵大修開挖對高速公路橋梁承臺、樁基造成影響，同時保證天津干線大修機(jī)械的作業(yè)空間，在京德高速交叉范圍內(nèi)暗涵兩側(cè)設(shè)置了兩排防護(hù)樁，防護(hù)樁強(qiáng)度需能夠抵抗暗涵大修開挖后外側(cè)土壓力。防護(hù)樁設(shè)置位置選擇在暗涵外側(cè)8m位置，平行于天津干線暗涵走向布置。

（三）橋梁跨徑選擇

天津干線箱涵寬15.3m，京德高速與天津干線交叉角度為79.34°，京德高速橋梁全寬34.5m。考慮到天津干線大修基坑開挖工況，防護(hù)樁與箱涵外側(cè)凈距為7.4m，該橋梁斜交正做，考慮橋墩基礎(chǔ)尺寸及相應(yīng)的承臺施工空間，橋梁跨徑不應(yīng)小于48m。箱涵兩側(cè)各預(yù)留2m安全距離，橋梁主跨跨徑選擇52m，配孔選擇34m，即橋梁方案采用（34+52+34）m變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

（四）橋梁施工方案比選

對于變截面連續(xù)箱梁橋，常見的施工方法有：滿堂支架法、懸臂施工法等。

方案一為滿堂支架法施工。施工期間禁止在暗涵上方搭設(shè)支架，因此在距離箱涵外側(cè)邊緣8m位置搭設(shè)貝雷梁，跨徑為29m。在貝雷梁兩側(cè)位置及基礎(chǔ)兩側(cè)至橋墩位置鋪設(shè)厚度為0.5m的C30混凝土作為支架基礎(chǔ)，待混凝土具備強(qiáng)度后搭設(shè)滿堂支架。

方案二為懸臂澆筑法施工。懸澆方案是指主梁施工從橋中間墩處開始，按對稱方式逐步接長，直至懸出梁段合龍的方法[2]。其優(yōu)點是施工支架和臨時設(shè)備少，施工時對橋下的影響較小。

該項目橋下暗涵為有壓輸水箱涵，方案一考慮采用大跨徑貝雷梁頂搭設(shè)支架減小對暗涵的影響，但橋梁上部結(jié)構(gòu)施工澆筑混凝土荷載較大，支架對暗涵的影響存在不確定性，且支架搭設(shè)過程中存在一定風(fēng)險；方案二施工工期較長，但掛籃施工方案對暗涵的影響相對較小，綜合以上分析，采用懸臂澆筑施工方案。

三、橋梁與箱涵防護(hù)設(shè)計要點

（一）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

京德高速上部結(jié)構(gòu)采用（34+52+34）m變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁箱梁除墩頂0、1號塊外，各單T箱梁均采用掛籃懸臂澆筑法施工，分7對梁段，按5×3m+2×4m進(jìn)行對稱懸臂澆筑。橋墩墩頂塊件長4m，中孔合龍段長2m，邊孔現(xiàn)澆段長8.9m，邊孔合龍段長2m。下部結(jié)構(gòu)主墩為薄壁墩、樁基礎(chǔ)，承臺與暗涵最小凈距為10.6m，地面至梁底距離為10.2m，滿足規(guī)范要求。

（二）橋面排水設(shè)計

為避免橋面排水（危險化學(xué)品泄露等）對輸水箱涵產(chǎn)生不利影響，該橋設(shè)置集中排水系統(tǒng)將橋面污水（雨水）引至較低側(cè)事故池中。交叉位置處，橋面縱坡-2.211%，其中跨越天津干線52m主孔橋面范圍內(nèi)不設(shè)置泄水孔，兩側(cè)34m邊孔橋面排水通過豎向泄水管匯至縱向集水管，縱向集水管在橋墩處延伸至地面，匯入事故池中，事故池設(shè)置在箱涵保護(hù)范圍（50m）以外的橋下征地范圍內(nèi)。

（三）橋梁交安設(shè)施設(shè)計

橋梁兩側(cè)設(shè)置SS級墻式防撞護(hù)欄，有效地避免了車輛在突發(fā)事故時沖出橋面，降低了公路運輸對南水北調(diào)管道的影響。在跨越位置橋梁起終點兩側(cè)合適位置，設(shè)置禁止停車標(biāo)志及其他提醒標(biāo)志，禁止任何超限超載及運載易燃、易爆等危險品的車輛在跨越范圍內(nèi)停留[3]，避免公路運輸事故對天津干線輸水管道的不利影響。

（四）箱涵防護(hù)設(shè)計

工程大修對暗涵開挖時，考慮耐久性與施工便利性，基坑開挖采用排樁作為防護(hù)措施。在交叉位置對箱涵頂部標(biāo)高進(jìn)行實測，跨越位置暗涵最大埋深約2.88m，最小埋深約2.72m，暗涵高度為5.6m。箱涵檢修時，基坑開挖至箱涵底部標(biāo)高，基坑開挖深度為8.48m，結(jié)合項目地質(zhì)情況，防護(hù)樁采用鉆孔灌注樁，樁徑1.2m，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算防護(hù)樁嵌固深度。

四、結(jié)語

本文以京德高速上跨南水北調(diào)天津干線為工程實例，從跨越必要性、工程布置研究、橋梁設(shè)計要點等方面綜合分析，得出以下結(jié)論：高速公路跨越南水北調(diào)工程設(shè)計中，應(yīng)對交叉位置、角度、跨徑、施工方案等進(jìn)行充分綜合考慮；南水北調(diào)工程是一項戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，高速公路設(shè)計時既要考慮橋梁施工對南水北調(diào)的影響，又要考慮南水北調(diào)箱涵維修維護(hù)、事故檢修等設(shè)計。