趙禮昭, 鄒 云
(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司, 重慶 400067)
巫山龍門(mén)大橋位于國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)巫山小三峽景區(qū)龍門(mén)峽峽口處,跨越大寧河,是渝巴路在巫山縣的交通咽喉,是三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)從東到西的控制性工程,也是聯(lián)系巫山縣新老城區(qū)之間里程最短、最為便捷的公路通道,交通地位十分顯著,發(fā)揮著主干線的運(yùn)輸作用。但由于建成時(shí)間較早,現(xiàn)狀龍門(mén)橋及引道僅為雙向2車(chē)道,而與兩側(cè)引道相接的道路均為雙向4車(chē)道,導(dǎo)致龍門(mén)橋在早晚高峰出現(xiàn)常態(tài)化擁堵,已不能滿足當(dāng)下的交通需求,更是難以適應(yīng)未來(lái)巫山縣交通發(fā)展的需要。為此,需盡快實(shí)施龍門(mén)大橋的改擴(kuò)建,使之與周邊路網(wǎng)及交通量相匹配。
本文以巫山龍門(mén)復(fù)線橋路線方案為例,基于龍門(mén)橋的交通現(xiàn)狀,結(jié)合路線地形地質(zhì)條件[1],研究了復(fù)雜控制條件下綜合最優(yōu)路線方案,旨在為山地城市復(fù)雜控制條件下的橋梁改擴(kuò)建方案研究提供指導(dǎo)與參考。
本項(xiàng)目路線起點(diǎn)位于S103(平湖東路)與寧江路平交口處,終點(diǎn)設(shè)置在現(xiàn)狀S103與環(huán)湖景觀大道平交口處,路線全長(zhǎng)約1.036 km,其中橋梁長(zhǎng)約0.93 km。路線方案主要控制因素為龍門(mén)復(fù)線橋橋位、起終點(diǎn)現(xiàn)狀道路接線、地形地貌、橋頭兩端不良地質(zhì)、周邊建構(gòu)筑物。為確保路線方案充分服務(wù)巫山發(fā)展,結(jié)合多種控制因素,對(duì)橋梁改擴(kuò)建方案進(jìn)行研究[2]。
1) 起點(diǎn)接入寧江路高程及形式;
2) 終點(diǎn)接入濱江路高程及形式;
3) 現(xiàn)狀龍門(mén)大橋及連接線的平面線形及高程;
3) 龍門(mén)橋改擴(kuò)建形式;
4) 大寧河洪水位;
5) 周邊建(構(gòu))筑物;
6) 二郎廟滑坡、龍門(mén)橋東崩塌體等不良地質(zhì)。
本項(xiàng)目擬建路線長(zhǎng)度雖較短,但不良地質(zhì)較多,如二郎廟滑坡、向家溝次級(jí)滑坡、龍門(mén)橋東崩塌體、橋頭順層等,對(duì)路線及結(jié)構(gòu)物方案影響大。改擴(kuò)建時(shí),路線區(qū)不良地質(zhì)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和安全合理的處治方案是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。
1) 二郎廟滑坡、向家溝次級(jí)滑坡
二郎廟滑坡、向家溝次級(jí)滑坡位于三峽庫(kù)區(qū)治理范圍內(nèi),三峽庫(kù)區(qū)已蓄水多年,涉水岸坡的再造已基本完成,庫(kù)區(qū)蓄水的漲落對(duì)滑坡影響已基本消除,二郎廟滑坡、向家溝次級(jí)滑坡已根據(jù)各部位穩(wěn)定性情況進(jìn)行了工程治理,對(duì)穩(wěn)定滑坡起到了一定作用。近些年,在二郎廟滑坡、向家溝次級(jí)滑坡體內(nèi),修建了一些公路、橋梁及民用建筑,經(jīng)調(diào)查,這些構(gòu)筑物未對(duì)滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集,總體上,滑坡整體穩(wěn)定性良好,在施工擾動(dòng)或強(qiáng)降雨情況下,局部坡體有失穩(wěn)的可能性。
2) 龍門(mén)橋東崩塌體
根據(jù)踏勘和收集資料,該段臨江下邊坡已采用護(hù)腳墻+坡面干碼片石防護(hù)治理,但因年久失修、干砌片石及岸坡土體出現(xiàn)局部垮塌;上邊坡采用擋墻+錨索框架梁進(jìn)行防護(hù),坡體無(wú)裂縫、錯(cuò)臺(tái)等變形現(xiàn)象。龍門(mén)橋東崩塌體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。
3) 龍門(mén)橋橋頭順層邊坡
龍門(mén)橋兩岸橋頭段,路線布設(shè)在山前斜坡地帶,巖層與路線呈順層狀,為順層邊坡。該段邊坡地形較陡,巖性為灰?guī)r,強(qiáng)度高,層厚1 m~2 m,層間結(jié)構(gòu)面為硬性結(jié)構(gòu)面,強(qiáng)度較高,但巖層傾角30°,在施工擾動(dòng)情況下,極易發(fā)生順層滑動(dòng),穩(wěn)定性較差,如圖1所示[3-5]。
圖1 沿線不良地質(zhì)分布
1) 橋梁加寬方式
常規(guī)設(shè)計(jì)中,對(duì)既有橋梁改造加寬有3種方式:既有橋梁拼寬、既有橋梁拆除重建及新建分離式橋梁。現(xiàn)狀龍門(mén)大橋?yàn)殇摴芑炷林谐惺焦皹?主孔跨徑240 m,主拱圈由鋼管混凝土上弦桿、空鋼管腹桿、鋼管混凝土下弦桿等組成,該橋于2010年建成通車(chē),目前運(yùn)行情況良好。由于大橋是拱橋形式,采用拼寬方式勢(shì)必會(huì)對(duì)主拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞,拼寬方式不可行。大橋是巫山縣城連接江東新城、巫山高鐵站的重要通道,若采用拆除重建方式,勢(shì)必會(huì)對(duì)巫山縣交通產(chǎn)生重大影響。綜上所述,橋梁加寬方式只能采用新建分離式橋梁,并需完善相應(yīng)的施工交通組織設(shè)計(jì),減少對(duì)現(xiàn)狀龍門(mén)橋行車(chē)的干擾,保障交通暢通。
2) 橋位比選
基于前期對(duì)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件、交通等情況進(jìn)行調(diào)查,初步提出了位于現(xiàn)狀橋上游及下游2個(gè)橋位,如圖2所示。對(duì)比后發(fā)現(xiàn),雖然下橋位路線總里程更短,但主橋橋梁規(guī)模更大,且主橋兩端直接位于二郎廟滑坡及龍門(mén)橋東崩塌體范圍內(nèi),建設(shè)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)極大,同時(shí)也不能改善現(xiàn)狀道路縱坡大,安全隱患大的問(wèn)題;上橋位雖然路線總里程更長(zhǎng),但主橋橋梁規(guī)模更小,地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小,且可解決現(xiàn)狀道路縱坡大的問(wèn)題,故主橋橋位選擇在現(xiàn)狀龍門(mén)大橋上游90 m處[7]。
通過(guò)綜合分析,最終確定龍門(mén)橋采用新建分離式復(fù)線橋的改擴(kuò)建方式,主橋選擇上橋位。
由于本項(xiàng)目受到現(xiàn)狀道路、現(xiàn)狀龍門(mén)大橋、周邊建筑物、項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害等情況的綜合影響,走廊帶基本唯一,在主橋橋位受限的情況下,對(duì)橋頭接線提出了方案1、方案2兩個(gè)方案來(lái)進(jìn)行比選[8-10]。
1) 方案1路線布設(shè)
方案1路線起于巫山縣城現(xiàn)狀S103與寧江路平交口,緊沿平湖路向江東方向行進(jìn),先上跨一次現(xiàn)狀龍門(mén)橋西橋頭,跨江后再次上跨現(xiàn)狀龍門(mén)橋東橋頭,最后與現(xiàn)狀S103、濱江路平交,路幅寬度12 m,單向雙車(chē)道,其平、縱斷面如圖3所示。路線長(zhǎng)1 036.265 m,最小平曲線半徑60 m,最大縱坡5.7%,最小凸曲線半徑1 800 m,最小凹曲線半徑800 m,全線設(shè)計(jì)指標(biāo)均滿足二級(jí)公路設(shè)計(jì)時(shí)速40 km的規(guī)范要求。
圖2 橋位比選
(a) 平面
(b) 縱斷面
項(xiàng)目建成后,巫山縣城去江東新城方向走新橋,江東新城回巫山老城方向走老橋,與現(xiàn)狀龍門(mén)大橋形成對(duì)向4車(chē)道的跨河通道,交通組織如圖4所示。
圖4 方案1交通組織
2) 方案2路線布設(shè)
方案2路線起于巫山縣城現(xiàn)狀S103與寧江路平交口,沿現(xiàn)狀道路進(jìn)行右側(cè)拼寬,在現(xiàn)狀龍門(mén)橋西橋頭設(shè)置平交口與S103平面交叉,跨江后與現(xiàn)狀龍門(mén)橋東橋頭平交,對(duì)現(xiàn)狀道路進(jìn)行拼寬后終點(diǎn)在濱江路平交口處漸變接入現(xiàn)狀路,路幅寬度12 m,單向雙車(chē)道,其平、縱斷面示意如圖5所示。路線長(zhǎng)1 111.074 m,最小平曲線半徑40 m,最大縱坡8%(現(xiàn)狀道路拓寬段),最小凸曲線半徑400 m,最小凹曲線半徑800 m,全線設(shè)計(jì)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)時(shí)速30 km(三級(jí)公路)的規(guī)范要求。
項(xiàng)目建成后,巫山縣城去江東新城方向走老橋,江東新城回巫山老城方向走新橋,與現(xiàn)狀龍門(mén)大橋形成對(duì)向4車(chē)道的跨河通道,交通組織如圖6所示。
(a) 平面
(b) 縱斷面
1) 道路功能性對(duì)比分析
2個(gè)方案對(duì)比如圖7所示。由圖7可知,2個(gè)方案在建成后都能與現(xiàn)狀路形成對(duì)向4車(chē)道的跨河通道,都能滿足當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ枨?但方案1在滿足二級(jí)公路40 km/h設(shè)計(jì)指標(biāo)的情況下,可解決因現(xiàn)狀縣城側(cè)道路縱坡過(guò)大致使下坡安全隱患大的問(wèn)題;方案2沿現(xiàn)狀路擴(kuò)建,不能滿足二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度40 km/h設(shè)計(jì)指標(biāo),仍然存在現(xiàn)狀路下坡縱坡過(guò)大問(wèn)題,存在一定安全隱患。
圖6 方案2交通組織
2) 工程規(guī)模對(duì)比分析
對(duì)2個(gè)方案的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如表1所示。
由表1可知,方案1橋梁規(guī)模大,方案2防護(hù)工程量大,從工程投資上看,2個(gè)方案基本相當(dāng)。
對(duì)2個(gè)方案的主要指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如表2所示。
由表2可知,方案1在滿足項(xiàng)目功能的同時(shí),能改善下坡的縱坡指標(biāo),滿足通航需求,降低安全隱患;方案2雖然景觀效果較好,但不能改善下坡縱坡條件,存在一定安全隱患。綜合對(duì)比,最終采用方案1。
圖7 方案對(duì)比
表1 主要指標(biāo)對(duì)比
表2 方案比選
本文從項(xiàng)目背景、多種復(fù)雜控制因素和路線方案比選等方面探究了龍門(mén)橋復(fù)線橋改擴(kuò)建的路線設(shè)計(jì)問(wèn)題,在對(duì)比分析了各種方案后得到最終推薦方案,并得出如下結(jié)論:
1) 復(fù)雜地形地質(zhì)下的路線設(shè)計(jì)前期,要加強(qiáng)地質(zhì)勘察,充分考慮路線對(duì)不良地質(zhì)的影響,做好前期的地質(zhì)災(zāi)害治理工作,避免由于地質(zhì)問(wèn)題對(duì)路線造成安全隱患,道路邊坡的穩(wěn)定性是行車(chē)安全的重要因素。
2) 保護(hù)區(qū)路線設(shè)計(jì)要充分結(jié)合環(huán)境特點(diǎn),避免對(duì)環(huán)境造成破壞,要與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),打造風(fēng)景線,實(shí)現(xiàn)與自然的和諧統(tǒng)一。
3) 在安全性與景觀性不一致時(shí),應(yīng)堅(jiān)持安全第一的設(shè)計(jì)思路,盡量保證結(jié)構(gòu)物和運(yùn)營(yíng)安全。