廣東清遠(yuǎn)北江四橋總體方案技術(shù)研究

歐鍵靈，唐明裴，寧平華

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院，廣東 廣州　510060）

廣東清遠(yuǎn)北江四橋總體方案技術(shù)研究

歐鍵靈，唐明裴，寧平華

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院，廣東 廣州510060）

從北江四橋的項目背景出發(fā)，綜合考慮橋位處征地拆遷、航道、水利、地質(zhì)及城市景觀等諸多因素及控制條件，對北江四橋總體技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的比較研究。主要介紹方案研究過程和主橋結(jié)構(gòu)選型。

北江四橋，制約因素，方案比較，結(jié)構(gòu)選型

0　引言

隨著我國公路交通事業(yè)的發(fā)展，交通量的不斷增多，斜拉橋日益向著更長、更寬的方向發(fā)展。當(dāng)車道數(shù)目從4車道增加至6～8車道后，橋梁橫向?qū)挾仍絹碓綄?。由于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的自重較大，所以為滿足凈空、景觀要求，單索面寬幅斜拉橋結(jié)構(gòu)多被采用。組合梁結(jié)構(gòu)在單索面寬幅斜拉橋的使用，實現(xiàn)了性能和經(jīng)濟的優(yōu)化統(tǒng)一。北江四橋受特殊建設(shè)條件的限制，經(jīng)多次橋型方案比選后，最后推薦采用超寬斷面單索面斜拉橋，有關(guān)這方面的研究著作較多［1-6］。本文以此橋為工程背景進(jìn)行研究，探討大跨度超寬斷面單索面斜拉橋橋型方案比較時的構(gòu)思過程。

1　項目背景

“十一五”期間，清遠(yuǎn)市確立了建立開放融合型城市空間的發(fā)展戰(zhàn)略。按照“合理布局、重點突破、立足長遠(yuǎn)、整體規(guī)劃”的思路，逐步構(gòu)建以清遠(yuǎn)中心城區(qū)為核心區(qū)，南部、東部和北部三大城鎮(zhèn)群協(xié)調(diào)發(fā)展的“一核三城鎮(zhèn)群”的城市空間格局，實施“南拓、東進(jìn)、北擴”戰(zhàn)略，積極融入大珠三角及泛珠三角更大的區(qū)域范圍內(nèi)，與周邊省市相銜接，拓寬城市發(fā)展空間。著力塑造與山、水、城相依相融、具有粵北文化特色的城市空間形態(tài)與形象，不斷強化城市發(fā)展能力。

清遠(yuǎn)市作為環(huán)珠三角地區(qū)最臨近廣佛都市圈核心區(qū)的城市，但其城市交通水平與珠三角發(fā)達(dá)地區(qū)相比仍存在較大的差距。為進(jìn)一步提升清遠(yuǎn)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移力度，加快融入珠三角經(jīng)濟圈，清遠(yuǎn)市新一輪大發(fā)展對交通提出了更高要求，提出了“無縫對接大廣佛，全面融入珠三角，打造廣佛清一小時生活圈”的交通發(fā)展思路。將清遠(yuǎn)打造成廣東“泛珠三角”結(jié)合部交通樞紐，使清遠(yuǎn)中心區(qū)域交通全面對接大廣佛，與大廣佛交通實現(xiàn)同城化、一體化，形成大珠三角中部廣（州）佛（山）清（遠(yuǎn)）新城市群。

清遠(yuǎn)市北江四橋位于三橋和五橋之間，距兩座橋均為2.2 km，地理位置十分重要，是清遠(yuǎn)市區(qū)新的城市景觀中軸線（見圖1）。北江四橋建成后，將省職教基地和佛清從高速緊密連接起來，對北江兩岸及新舊城之間的交通分流及疏導(dǎo)亦將起到巨大作用，對城區(qū)擴容提質(zhì)、促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展都具有重要的意義。項目的實施對清遠(yuǎn)市實施“橋頭堡”戰(zhàn)略，建設(shè)“兩區(qū)兩城”，融入珠三角具有重要的先行作用。

圖1　項目地理位置圖

目前，清遠(yuǎn)中心城區(qū)跨越北江的共有4座橋梁，從西往東依次為清遠(yuǎn)大橋（北江一橋：80 m+90 m+ 80 m中承式拱橋）、北江大橋（北江二橋：8×70 m剛架拱橋）、鳳城大橋（北江三橋：50 m+2×90 m+50 m連續(xù)剛構(gòu)橋），還有正在施工的倫洲大橋（北江五橋：65 m+2×110 m+65 m連續(xù)梁橋）。

2　方案設(shè)計總體原則

北江四橋為該項目的控制工程之一，根據(jù)北江四橋橋位的實際情況，方案設(shè)計確定“主橋合理、先進(jìn)，引橋經(jīng)濟、實用，全橋布置適當(dāng)，協(xié)調(diào)美觀”的設(shè)計總原則。

（1）路線的布設(shè)繞避高大建筑物，避免堤岸立墩，減少拆遷量，減少項目實施難度。

（2）服從清遠(yuǎn)市總體規(guī)劃和中心區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃，與現(xiàn)有城市路網(wǎng)布局相協(xié)調(diào)，充分考慮該項目整體交通組織的影響，力求使該項目發(fā)揮最大綜合效益，并為遠(yuǎn)期發(fā)展預(yù)留條件。

（3）應(yīng)該重視對城市環(huán)境、城市景觀、歷史文物的保護(hù)，以及對路線方案選定必須充分考慮的各因素，盡量降低對城鎮(zhèn)生活環(huán)境的影響，避免對城市景觀、歷史文物造成不可彌補的破壞。

（4）根據(jù)地形、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，相交河流的通航要求，合理選擇橋位，盡量減小工程總造價，使該項目社會、經(jīng)濟效益合理。

（5）橋梁設(shè)計應(yīng)滿足新橋規(guī)提出的：技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理的要求，同時注重景觀和環(huán)保。

（6）合理選擇橋型，確保方案比選深度，以控制工程規(guī)模，不遺漏可行方案。

（7）注重景觀設(shè)計，注重精心設(shè)計，全面提升橋涵設(shè)計水平。

3　方案設(shè)計制約因素

北江四橋為該項目的主要控制工程，如何確定合理的主橋方案是該項目的重點。根據(jù)北江四橋橋位的實際情況，北江四橋主要由征地拆遷、航道凈空及河道水文、地質(zhì)條件、景觀要求決定。

（1）征地拆遷的影響：該項目兩側(cè)建筑物較密集，北江南側(cè)路線兩側(cè)為新建高檔小區(qū)（金海灣豪庭、信藍(lán)灣豪庭）及洲心鎮(zhèn)人民政府。為了減少南側(cè)拆遷量，在規(guī)劃線位的基礎(chǔ)上，向北側(cè)偏移約15 m，利用兩側(cè)小區(qū)之間的空地，盡量不造成拆遷。

（2）受橋下通航凈空要求的影響：根據(jù)廣東省發(fā)展和改革委員會《廣東省內(nèi)河航運發(fā)展規(guī)劃》（2004.7），北江規(guī)劃為內(nèi)河Ⅲ級航道，通航凈空為B×H=200 m×10 m，設(shè)計最高通航水位為17.85 m（黃海高程），設(shè)計最低通航水位為10.37 m（黃海高程）。

（3）北江堤岸以及防汛通道的影響：橋梁跨越堤岸應(yīng)盡量滿足堤防交通、防汛搶險、管理維修等要求，應(yīng)采取補救措施，在橋址跨堤段上下游適當(dāng)位置布置上下堤通道，凈空不低于5 m。橋梁跨越護(hù)堤公路（沿江東路、北江一路）處必須滿足凈空不低于5.0 m的要求。跨堤橋墩應(yīng)盡量避開大堤的范圍。

（4）橋址水文狀況及防洪的影響：橋位處北江水道水面寬約800 m，橋區(qū)河段呈S形。新建橋梁應(yīng)盡量與水道垂直，以最短的距離跨越水道。橋墩軸向布置要基本順?biāo)鞣较?。河道水位深度不大，?yīng)水利部門的要求，水中引橋應(yīng)盡量采用較大跨徑跨越，以減少橋墩對洪水的阻擋作用，并降低水中基礎(chǔ)施工的難度。

（5）環(huán)保的影響：應(yīng)重視采用成熟、可靠的橋型和相應(yīng)的施工方案，避免污染水質(zhì)、破壞環(huán)境。

（6）城市景觀影響：為提升城市形象和城市品位，市政府高度重視北江四橋建設(shè)，要求按照城市新中軸線和新城市地標(biāo)建筑進(jìn)行定位建設(shè)，對大橋方案提出了更高的景觀設(shè)計要求。

（7）地質(zhì)條件的影響：場區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。場區(qū)揭露基巖有可溶石灰?guī)r，巖溶發(fā)育。部分地段的溶洞存在相連通的可能，其對橋梁樁基穩(wěn)定性非常不利。

4　方案比較研究

清遠(yuǎn)素有“珠三角后花園”的美譽，更有著豐富的歷史文化底蘊。清遠(yuǎn)市北江四橋位于三橋和五橋之間，距兩座橋均為2.2 km，地理位置十分重要，是清遠(yuǎn)市區(qū)新的城市景觀中軸線。北江四橋建成后，將省職教基地和佛清從高速緊密的連接起來，對北江兩岸及新舊城之間的交通分流及疏導(dǎo)亦將起到巨大作用，對城區(qū)擴容提質(zhì)、促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展都具有重要的意義。

橋梁建筑與周邊地區(qū)有機協(xié)調(diào)，對塑造城市整體形象和地域特征具有極為重要的作用。北江四橋作為清遠(yuǎn)市的標(biāo)志性建筑在滿足功能和結(jié)構(gòu)的條件下，應(yīng)充分強調(diào)景觀性，使橋梁與城市的自然環(huán)境和諧。因此主橋橋型需要與清遠(yuǎn)市的城市特點相符，應(yīng)力爭創(chuàng)造出文化的橋梁、科技的橋梁和現(xiàn)代的橋梁。

北江四橋位于清遠(yuǎn)市城市景觀中軸線上，是北江兩岸的重要聯(lián)系通道，按照市政府的工作部署，清遠(yuǎn)市城鄉(xiāng)規(guī)劃局組織了廣州市市政工程設(shè)計研究總院進(jìn)行四橋規(guī)劃方案設(shè)計，各方案情況見表1。

表1　方案設(shè)計各橋型方案一覽表

目前，清遠(yuǎn)市跨北江橋梁中以拱橋、梁橋為主，景觀效果一般，無斜拉橋橋型，而本案橋址處水面開闊，北岸以村落、農(nóng)田為主，南岸為矮層洋房，均無高聳的建筑構(gòu)造物。

2012年6月，清遠(yuǎn)市城鄉(xiāng)規(guī)劃局組織召開了清遠(yuǎn)市北江四橋橋型設(shè)計方案專家評審會，斜拉橋方案在技術(shù)成熟、施工難度、景觀效果等方面均具有優(yōu)勢，選擇主跨100 m+218 m+100 m、橋塔高59 m、橋?qū)?4 m的雙索面拱形塔斜拉橋（即表中方案六）為北江四橋的方案。

在方案深化過程中，考慮到橋型方案的施工困難，且拱形的網(wǎng)狀空間容易帶來壓抑的行車感受，人行道兩側(cè)的拉索亦使行人觀景視線受阻，因此提出了5個橋型比選方案，見表2。

清遠(yuǎn)市城鄉(xiāng)規(guī)劃局最終確定主橋方案為100 m+ 218 m+100 m雙塔單索面斜拉橋（即表2中方案一），橋?qū)?3m。

表2　深化設(shè)計各橋型方案一覽表

圖2　北江四橋主橋橋型圖（單位：m）

5　主橋結(jié)構(gòu)選型

北江四橋南端連接清輝路南段，穿過兩個大型樓盤，上跨北江一路后，往北跨越北江和沿江東路后，下地后與清輝路北段連接。主橋跨徑主要控制因素有北江的航道位置、航道等級和南、北岸堤岸道路。

對跨越河流主橋墩位的選擇，不僅是基礎(chǔ)設(shè)計的問題，也是總體設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。已建成的和正在建的一些工程實踐表明：墩位的選擇是確定主跨跨徑大小、主孔與邊孔分配的重要條件，其合理性直接影響整個工程的造價、施工工期和長期使用安全。在技術(shù)經(jīng)濟條件許可的情況下，通常增大主跨的跨徑，盡可能將全部主墩放在岸上或淺水區(qū)域。圖2為北江四橋主橋橋型圖。

橋跨布置為：6×30 m+8×50 m+（100+218+ 100）m+3×50 m+2×47 m+9×30 m，橋梁全長1 512 m。主橋100 m+218m+100 m采用雙塔單索面斜拉橋。兩岸引橋均采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，水中段跨徑為47 m、50 m，陸上段跨徑為30 m。

主橋標(biāo)準(zhǔn)段：全寬43 m，橋面布置為0.5 m外掛花槽帶+4.05 m人行道+2.5m非機動車道+1.2 m側(cè)綠化帶和防撞墻+11.0 m車行道+4.5 m拉索區(qū)+ 11.0 m車行道+1.2 m側(cè)綠化帶和防撞墻+2.5 m非機動車道+4.05 m人行道+0.5 m外掛花槽帶。

主橋橋塔處加寬段：全寬47 m，兩側(cè)人行道加寬至6.05 m。

箱梁斷面示意見圖3、圖4。

圖3　混凝土箱梁橫斷面圖（單位：cm）

圖4　鋼箱梁橫斷面圖（單位：cm）

主橋主梁結(jié)構(gòu)型式的選取，應(yīng)從施工的難易、施工工期控制、工程投資、橋下行洪條件以及主橋結(jié)構(gòu)型式的搭配、景觀效果等面考慮。

通過比較鋼箱梁及預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁兩種主梁結(jié)構(gòu)型式，因鋼箱梁具有施工周期短、橫向受力合理、施工安全可靠、外形輕盈、景觀效果好等特點，建成后線形標(biāo)準(zhǔn)高，社會效益優(yōu)。經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較，并充分考慮社會效益、環(huán)保、工期、泄洪、地形地貌等綜合因素后，推薦采用鋼箱梁為主橋主梁結(jié)構(gòu)方案。

6　結(jié)　論

清遠(yuǎn)市北江四橋位于北江三橋和北江五橋之間，距兩座橋均為2.2 km，地理位置十分重要，是清遠(yuǎn)市區(qū)新的城市景觀中軸線和新地標(biāo)。總體方案技術(shù)研究綜合考慮征地拆遷、航道凈空及河道水文、地質(zhì)條件、城市景觀要求等制約因素，詳細(xì)介紹北江四橋的方案研究過程和主橋結(jié)構(gòu)選型。根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)受力特點，經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較，并充分考慮社會效益、環(huán)保、工期、泄洪、地形地貌等綜合因素后，推薦采用混合梁為主橋主梁結(jié)構(gòu)型式，主梁結(jié)構(gòu)在橋塔范圍采用混凝土主梁，其余位置采用鋼箱梁。

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U442

B

1009-7716（2016）06-0069-04

2016-04-07

歐鍵靈（1976-），男，廣東清遠(yuǎn)人，高級工程師，從事路橋設(shè)計與研究工作。