长江沿岸圩区中小桥梁设计方案研究

2018-05-02刘瑞勋安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽合肥230088

安徽建筑 2018年2期

刘瑞勋（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088）

0 前言

圩区主要是从圩田发展起来的，圩田是在浅水沼泽地带或江河湖海淤滩上通过围堤筑圩形成的；堤坝围田于内，挡水于外，圩内开沟渠，设涵闸，实现农田排水灌溉。通过连圩、并圩等方式，圩田规模不断扩大，河网、湖泊、滩地、城镇及农村等均被圈入圩内，最后形成圩区。

由于圩区的独特的形成过程，其具有两大明显的特点：一是圩区内水网密集，基本上是塘连塘、塘连沟，塘连河，地理水文环境复杂；二是圩区地质条件较差，软土层较厚。这两个特点对工程建设的方案选择影响较大，直接关系到工程的造价高低。

本文结合某沿江一级公路改建工程实例，考虑圩区自身特点，分析桥梁设计的关键点，为沿江圩区的桥梁设计提供合理化借鉴思路。

2 圩区对桥梁设计方案的影响因素

2.1 设计水位的确定

圩区内水网密集，水文情况复杂，圩外河道的洪水位常常高于圩内地面标高，通常在圩堤上设置水闸(节制闸)或泵站，使圩内河网和圩外河道能根据生产及生活需要进行联通或断开，圩内积水根据圩内、圩外河道水位变化，或开闸自流排水，或通过泵站进行抽排。

正是由于圩内、圩外河道水位的不一致，且受人工干预影响大，水文条件复杂，桥梁在跨越水系时，其设计水位的确定直接影响到最终的桥梁方案。

2.2 穿越水系时路、桥方案的选择

圩区内沟、塘交织在一起，有的河沟流通功能退化，主要作为养殖用的水塘存在，而有的水塘不断扩充变化，又兼具了河沟的流通功能。

正确的区分河沟与水塘是路线穿越水系时选择路基形式还是桥梁形式的重要考虑因素。

2.3 桥梁长度的确定

圩区内部分河沟水面宽广，但是水势平缓，过流能力要求不高；同时圩区内软土层普通较厚，当采用桥梁跨越水系时，桥梁长度的确定直接影响到最终的工程造价。

3 某一级公路改建工程桥梁方案分析

某沿江一级公路地处长江西北岸，为完全新建一级公路，大体为南北走向，基本平行于长江布置，距离长江约10km。项目沿线属于典型的沿江圩区地形，路线经过区域内水网密集，河道发育，全线均为软土地段，平均深度25m。

3.1 设计水位的确定

本项目按照一级公路设计标准，路基、桥梁纵断面均按百年一遇水位进行控制，全线平均填土高度达到5m。高填土带来的问题主要是：导致沿线软基处理工程量巨大，道路单位长度造价过高；道路建成后犹如一条独立的“高架路”，圩区现状道路衔接困难，公路改建后的集散作用大为降低；圩区桥梁均难以做到与河道堤顶平交，桥梁规模普通偏大。

经综合考虑圩区实际情况，经建设单位同意，确定按以下原则进行纵断面控制：①路基按圩区内历史最高洪水位加安全高度控制纵断面；②桥梁按河道性质区分为圩内河和圩外河，圩外河上的桥梁按照百年一遇水位控制纵断面，圩内河按照河道历史最高洪水位控制纵断面。

经调整后，全线平均填土高度降低至2.5m左右，软基处理工程降低约50%，现状道路的衔接简单易行，圩内河道桥梁总长度减少约50%。

3.2 桥梁长度的确定

本项目在K2+056及K2+420处线位分别与两条圩内河交叉。K2+056处河道宽约42m，深约3.5m，K2+420处河道宽约90m，深约4m，根据水文计算结果，K2+056处设置1孔13m桥梁，K2+420处设置1孔16m桥梁可满足过水断面要求，基于跨径统一标准化考虑，初步方案2座桥均布设为1孔16m小桥。

根据桥位处放坡条件及地质情况，桥梁上构采用低高度密肋T梁，下部桥台采用重力式U型桥台，下接承台桩基础。

图1 K2+056桥梁布置图（初步方案）

图2 K2+420桥梁布置图（初步方案）

基于此方案条件下，经详细设计后，两座桥总造价均达到910万，桥梁单位造价接近1万/m2，超过相同类型桥梁常规单位造价的1倍以上，桥梁经济指标较差。经分析，造成单跨桥方案单位造价过高的原因主要是下部结构昂贵。受限于桥台放坡条件及软土地基，单跨桥方案桥台须采用U台接桩基础形式，且由于桥位软土深度均在25m以上，下部结构桩基数量多，桩基长度长，下部结构造价约650万元，占整座桥造价的2/3以上。

因此，考虑采用多跨桥方案，路桥综合比选。多跨时台前存在放坡条件，桥台形式可采用肋板台，相比U台接桩基础，桩基数目可减少50%，大幅降低了工程造价。

经核算水文及对比造价分析后，确定K2+056桥采用2孔16m桥跨布置，K2+420处桥采用3孔16m桥跨布置。桥梁桥梁上部结构采用预应力混凝土简支T梁；下部结构桥墩采用桩柱式桥墩，桥台采用肋板台。

图3 K2+056桥梁布置图（调整后方案）

图4 K2+420桥梁布置图（调整后方案）

调整后K2+056桥总造价约710万元，相比单跨桥方案总造价1060万元（含桥梁造价910万及纵向16m长软基处理费用约150万）降低33%；调整后K2+420桥总造价约923万元，相比单跨桥方案总造价1210万元（含桥梁造价910万及纵向32m长软基处理费用约300万）降低24%；两座桥方案调整后经济效益显著。