泉南高速公路洛維柳江特大橋改擴建方案研究

孫文俊，吳家鋒

(1.長沙理工大學(xué)，湖南　長沙　410114；2.廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西　南寧　530029)

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泉南高速公路洛維柳江特大橋改擴建方案研究

孫文俊1，2，吳家鋒1，2

(1.長沙理工大學(xué)，湖南長沙410114；2.廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西南寧530029)

孫文俊(1985—)，助理工程師，在讀工程碩士，研究方向：交通規(guī)劃、道路與橋梁設(shè)計；

吳家鋒(1980—)，高級工程師，工程碩士，研究方向：道路與橋梁設(shè)計。

摘要：洛維柳江特大橋作為泉南高速公路廣西柳州至南寧段改擴建工程的關(guān)鍵性工程，是該改擴建項目的重點和難點。文章根據(jù)該橋梁的工程條件和通航要求，結(jié)合現(xiàn)有橋梁的技術(shù)狀況，提出了保留原橋并加寬和拆舊橋建新橋兩種改擴建方案，通過比較分析，得出了合理的改擴建推薦方案。

關(guān)鍵詞：特大橋；連續(xù)剛構(gòu)；改擴建；方案；橋型

0引言

近年來，受國家經(jīng)濟快速發(fā)展和區(qū)域交通量急速增長等因素影響，現(xiàn)有高速公路網(wǎng)局部路段的實際通行能力和公路服務(wù)水平已不能滿足設(shè)計要求，相對于新建復(fù)線，改擴建項目具有占用土地少、工程造價低等優(yōu)勢，因此，高速公路項目改擴建在我國多個省份迅速興起。參照國內(nèi)外高速公路改擴建方案技術(shù)

難點，本文對泉南高速公路廣西柳州至南寧段改擴建項目中的重點橋梁結(jié)構(gòu)物的改擴建方案進行研究和探討，為項目實施提供參考和借鑒。

1橋梁建設(shè)背景

廣西柳州至南寧段改擴建工程是國家高速公路網(wǎng)G72泉州至南寧高速公路的重要組成部分，目前也是廣西最繁忙的高速公路。該段高速公路經(jīng)過十多年的使用，道路交通量急劇增長，部分路段已趨飽和，道路服務(wù)水平已明顯下降。依據(jù)社會發(fā)展和交通量增長的需求，為提高泉南高速公路柳南段服務(wù)水平，適應(yīng)并促進經(jīng)濟的發(fā)展，擬對泉州至南寧高速公路廣西柳州至南寧段進行改擴建，將原雙向4車道高速公路改擴建為雙向8車道，改擴建里程長248 km。洛維柳江特大橋作為泉南高速公路上的跨江特大橋，是本次改擴建項目研究的重點和難點。

2橋梁工程條件

2.1自然條件

柳江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)。春末夏初，流域上空受盛行的西南或東南季風(fēng)所控制，熱帶海洋的暖濕氣流攜帶著豐富的水汽，為本地區(qū)大暴雨提供了充分的條件。此時北方的冷空氣常常南下，與暖濕氣流交匯，降雨活動更趨于頻繁，副熱帶高壓穩(wěn)定在20°N～24°N，西藏高原常常維持一個小高壓，有利于西南低渦的產(chǎn)生，致使流域同時受鋒面和低渦的影響，加上流域復(fù)雜的地形因素，使流域常形成大暴雨，峰高量大，易于成災(zāi)。柳州站每年10月至翌年3月為枯水期，年最小枯水流量一般出現(xiàn)在12月至2月。

2.2橋位條件

擬建橋梁位于柳州市區(qū)以下的紅花水利樞紐庫區(qū)，橋址水深條件優(yōu)良，橋區(qū)處于最低通航水位時，河面寬度約為500 m，平均水深約10 m。橋址附近無易變的洲灘，橋位航道水深條件優(yōu)良，河床穩(wěn)定。根據(jù)外業(yè)調(diào)查，現(xiàn)有洛維大橋橋位上游約300 m處布設(shè)有一個陽和貨運碼頭，距離洛維大橋較近，因此本橋梁改擴建方案不宜在現(xiàn)有洛維大橋的上游布設(shè)，以留出安全距離。

2.3通航條件

根據(jù)《廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃》(桂政發(fā)〔2010〕12號)，洛維大橋跨越的柳江(柳州至石龍三江口河段)遠期規(guī)劃為內(nèi)河I級航道。根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139-2004)內(nèi)河I(3)級航道通航凈空為：單向：2×凈寬110 m×凈高18 m，雙向：凈寬220 m×凈高18 m；根據(jù)《廣西主要通航河流跨河建筑物通航凈空尺度及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研討會記要》(桂交紀要〔2009〕40號)中規(guī)定，廣西Ⅰ級航道通航凈空高度由18 m調(diào)整為≥13 m。

3既有洛維柳江大橋現(xiàn)狀

既有洛維大橋在柳州市魚峰區(qū)洛維村附近跨越柳江，建成于1998年，該橋跨組合為(10×30+80+125+80+3×30)m，全橋長698 m，主橋(跨越柳江段)為(80+125+80)m單箱單室連續(xù)剛構(gòu)，引橋為(10×30+3×30)m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋面總寬為28 m，人行道板設(shè)置在上下行橋梁的中央。橋墩為三柱式墩和薄壁式墩，重力式橋臺(見圖1～2)。該橋設(shè)計荷載等級為汽超-20級、掛-120。

經(jīng)2010年檢測，目前洛維大橋存在梁體裂縫、梁頂板滲水、泛堿，墩臺混凝土剝落、露筋，帽梁橫向裂縫、豎向裂縫等較多病害?？傮w技術(shù)狀況等級為三類。

圖1　橋梁全景圖

圖2　橋面局部圖

4橋梁改擴建方案比選

由于原橋按內(nèi)河Ⅲ級航道的通航標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置通航孔凈空，不能滿足航道規(guī)劃要求，且原橋存在較多病害，在原橋基礎(chǔ)上拼寬存在較大的結(jié)構(gòu)安全隱患，施工及技術(shù)難度較大，勢必增加造價。根據(jù)航道規(guī)劃及現(xiàn)有大橋?qū)嶋H情況，經(jīng)研究和分析，對該橋提出了保留原橋并加寬和拆舊橋建新橋的兩種改擴建方案并進行比較。

4.1保留原橋并加寬方案

該方案為保留原4車道橋梁繼續(xù)使用，并新建橋梁加寬至8車道。新建橋梁按照滿足遠期規(guī)劃的內(nèi)河I級航道凈空要求設(shè)置，通航標(biāo)準(zhǔn)采用Ⅰ(3)級，單向雙孔通航凈空為：2×凈寬110 m×凈高13 m；雙向單孔通航凈空為：凈寬220 m×凈高13 m。由于新建橋梁跨徑與原橋不一致，加寬方案更不能采用直接拼寬的方案，應(yīng)采用分離式加寬方案。

分離式加寬方案可選擇單側(cè)分離式加寬和雙側(cè)分離式加寬兩種方案。根據(jù)洛維大橋橋位處地形、地物情況及橋梁建成后對通航、行洪等方面的影響，以下對該橋的兩種分離式加寬方案進行分析和比較。

(1)由于新建橋梁與原橋跨徑不一致，導(dǎo)致橋墩及基礎(chǔ)相互錯開，若采用單側(cè)分離式加寬，則有兩幅橋梁，若采用雙側(cè)分離式加寬，則一共有三幅橋梁，從行洪角度考慮，兩幅橋梁更有利。

(2)本方案為保留原橋并加寬的方案，待遠期實施航道規(guī)劃，條件成熟時，需拆除現(xiàn)有的洛維大橋再新建滿足內(nèi)河I級航道凈空要求橋梁。因此本方案應(yīng)給現(xiàn)有洛維大橋預(yù)留出遠期拆除的安全距離及空間，不宜離現(xiàn)有洛維大橋太近。相對而言，單側(cè)加寬方案比雙側(cè)加寬方案更有利于將來舊橋拆除施工。

(3)受通航凈空要求限制，新建橋梁橋面要比現(xiàn)有洛維大橋橋面高出約10 m。若采用雙側(cè)分離式加寬，三幅橋梁則會形成中間低兩邊高的情況，整體造型也不美觀。

根據(jù)以上幾個方面的分析和比較，項目組認為應(yīng)在現(xiàn)有洛維大橋的下游側(cè)采用單側(cè)分離式加寬的改擴建方案較為合適。

4.2拆舊橋建新橋方案

該方案為先利用現(xiàn)有的橋梁維持車輛通行，在現(xiàn)有的橋梁一側(cè)新建一幅單向4車道橋梁，待新橋建成后，利用新建橋梁維持雙向車輛通行，拆除現(xiàn)有的橋梁并在原橋址新建一幅單向4車道橋梁。

該方案的優(yōu)點是整座橋梁的凈空滿足I級航道通航孔要求。缺點是需待分離式加寬橋建成后再拆除現(xiàn)有的橋梁然后在原址新建另一幅橋梁，施工過程較復(fù)雜，工期較長，造價較高，造價要比保留原橋方案高出約1.3億元。

4.3方案比選結(jié)果

根據(jù)《廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃》(桂政發(fā)〔2010〕12號)，柳州至石龍三江口河段規(guī)劃為Ⅱ級航道，遠期預(yù)留3 000 t級船舶通行(內(nèi)河Ⅰ級)航道。洛維大橋所在的位置屬于該段航道的上游末梢，對航道建設(shè)的影響相對較小。其次，柳州至石龍三江口河段的遠期規(guī)劃實施時間待定，而現(xiàn)有的洛維大橋建成于1998年，只使用了14年就拆除會造成資源上的浪費。因此，研究認為現(xiàn)階段不宜采用拆舊橋建新橋的方案，可待實施遠期航道規(guī)劃，條件成熟時，再拆除現(xiàn)有的洛維大橋，在原址新建滿足內(nèi)河Ⅰ級航道凈空要求的橋梁。

根據(jù)以上的分析和比較，本項目對洛維大橋的改擴建方案推薦采用保留原橋并單側(cè)分離式加寬的方案，該方案具體實施為保留原橋梁并改造成單向4車道橋梁作為上行線繼續(xù)使用，另外在原橋的下游一側(cè)新建一幅分離式單向4車道橋梁作為下行線使用。

5推薦方案概述

既有洛維大橋主橋為(80 +125+80)m單箱單室連續(xù)剛構(gòu)橋，最大通航孔為125 m。在橋梁跨徑布置時考慮到新建橋梁的橋墩不能占有現(xiàn)有航道和消減航道寬度，同時又要滿足遠期Ⅰ級航道凈空要求，預(yù)留發(fā)展空間。新建橋橋墩的設(shè)置應(yīng)充分考慮航道水流流向的影響和與原橋橋墩對應(yīng)配合的問題。據(jù)此，大橋主橋雙向通航孔宜采用250 m左右，單向通航孔宜采用150 m左右。

橋型方案的選擇過程中，根據(jù)橋位附近的地形、地質(zhì)、水文、地貌等自然條件先后提出了斜拉橋、鋼管拱、連續(xù)箱梁橋等多種主橋橋型方案進行分析比較，根據(jù)“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的原則，經(jīng)綜合分析比選，認為連續(xù)箱梁橋型具有工程規(guī)模較小、投資金額較少、施工工藝成熟、工程進度快、后期維護簡單等優(yōu)點，且該方案與既有洛維大橋同為梁式結(jié)構(gòu)，左右呼應(yīng)，橋梁景觀較為協(xié)調(diào)。結(jié)合通航論證初步計算資料，最終確定采用(85+2×155+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋作為新建橋梁主橋推薦方案，見圖3。

結(jié)合橋位地形、地質(zhì)，考慮水位、通航凈空、橋型的經(jīng)濟跨徑及規(guī)劃道路等因素，新建橋梁采用跨徑組合為(16×30+85+2×155+85+7×30)m，主橋采用(85+2×155+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主跨布置按雙孔單向通航設(shè)計，兩岸引橋分別采用16×30 m和7×30 m跨先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全橋長1 179 m。主橋墩為鋼筋混凝土箱式墩，掛籃懸臂澆筑施工，樁基礎(chǔ)；邊墩為三柱式墩，樁基礎(chǔ)。引橋橋墩為三柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋臺為肋式埋置式臺，樁基礎(chǔ)。橋面寬23.18 m，凈寬：行車道凈20.5 m(左側(cè)路肩2.50 m+行車道4×3.75 m+右側(cè)路肩3.0 m)+人行道1.5 m。

6結(jié)語

目前，廣西柳州至南寧段改擴建工程項目已開工建設(shè)，根據(jù)設(shè)計批復(fù)，已同意利用既有洛維大橋維修加固并新建一幅分離式單向4車道橋梁的改擴建方案。下階段，將加強對既有橋梁狀況的調(diào)查及檢測，結(jié)合橋梁病害發(fā)展情況，進一步優(yōu)化維修加固方案，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

參考文獻

[1]中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院.泉州至南寧高速公路廣西柳州至南寧段改擴建工程可行性研究報告[R].2012.

[2]廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃(桂政發(fā)〔2010〕12號)[Z].

Research on Reconstruction and Expansion Programs of Luowei Liujiang Super-large Bridge in Quannan Expressway

SUN Wen-jun1，2，WU Jia-feng1，2

(1.Changsha University of Science & Technology，Changsha，Hunan，410114；2.Guangxi Communica-tions Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Abstract：As the key project of Guangxi Liuzhou-Nanning segment reconstruction and expansion project in Quannan Expressway，Luowei Liujiang Super-large Bridge is the key point and difficulty of this re-construction and expansion project.Based on the engineering conditions and navigation requirements of this bridge，and combined with the technical condition of existing bridge，this article proposed two re-construction and expansion programs of retaining the original bridge with the widening as well as build-ing the new bridge with the demolition of old bridge，then through comparative analysis，obtained the reasonable recommended reconstruction and expansion program.

Keywords：Super-large bridge；Continuous rigid frame；Reconstruction and expansion；Programs；Bridge type

收稿日期：2016-02-04

文章編號：1673-4874(2016)02-0051-04

中圖分類號：U445.6

文獻標(biāo)識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.012

作者簡介