重庆市嘉陵江路轨两用特大桥平纵横优化设计

胡安华 石 俊 李 阳

（1．中铁二院(成都)建设发展有限责任公司，四川 成都 610031；2．重庆顺能建设工程有限公司，重庆 401120）

1 项目概况

重庆市快速路“三纵线”由北向南贯穿全市八大区，是该城市主城区内一条重要的南北向快速联系通道。其中，红岩村至五台山立交段是建设难度最高的一段，项目主线长约5 km、设计速度80 km/h、主车道双向六车道；跨嘉陵江和穿山城老城区分设一桥一隧通过，该跨江大桥和穿城隧道是项目的控制性工程，沿线工程极其复杂，设计的优劣直接关系到项目施工的安全和可行性。

2 项目关键性因素

2.1 设计基本情况

根据行洪与通航论证，该大桥须采取一跨过江的桥型方案，桥位断面通航水域宽约360 m，考虑必要的结构宽度，桥梁主跨应不小于375 m，拟采用斜拉桥型。项目行洪论证、环评及通航论证已通过并获得批复，且桥位唯一。

2.2 控制性因素

项目穿越重庆市人口密集老城区，桥位附近分布多幢住宅高楼、厂房及红岩村革命纪念馆，周边无取水点。其中，拟建大桥北桥头穿越某机械厂车间（搬迁中）、南桥头段布于红岩纪念馆（全国重点文物保护单位）和云栖谷小区之间。设计时嘉陵江南岸与该项目交叉的在建及既有工程有：与桥共建的轨道交通五号线（含车站）、轨道交通九号线（含车站）、成渝高铁、既有梨菜铁路、既有嘉滨路及牛滴路以及该项目主隧道及红岩村互通设置的地下互通匝道隧道（如图2、图3 所示），工程关系极其复杂。

经现场踏勘和研究，拟建跨江大桥南端与隧道相接，且与铁路、轨道交通地下工程穿插多，地质稳定性较差、应考虑可能对既有高层建筑物的不利影响；拟建主隧道北洞口的弃填土体厚10 余米、不稳定；泥质岩边坡风化剥落，进口边仰坡开挖后易垮塌。

3 线路平纵横优化

经过分析，拟建跨江大桥为双层路轨两用，桥梁的平纵横方案直接关系到桥梁、相近工程及拟建隧道工程可行性和安全性，必须结合控制性因素，对主桥进行线路平纵横优化，确定与相近工程合理的空间关系、并设置恰当的工程措施，是该工程顺利建成的关键。

3.1 原方案缺陷分析

图1 工程平面交叉关系图

经论证分析，原设计方案缺陷有如下5 点。1）项目地下空间与多条铁路或轨道交通线路交叉、极其复杂，实施可行性极差。2）大桥桥面与既有路衔接的地下互通匝道接入点高差过大、导致匝道隧洞纵坡大（6.8%），工程量大、安全性差且施工风险大。3） 为躲避重要建筑物，主桥南半段桥梁左右幅均位于路线同向曲线上，主桥拉索受力不利、稳定性差、景观效果不佳。4）桥、隧工程复杂，空间关系布置不合理。5）环境敏感点距离较近。

3.2 横断面及竖向设计优化

优化跨江桥横断面：将桥梁上层外侧车行道布置于下层轨道五号线两侧。

结合嘉陵江桥位两岸地形条件、环境 敏感点、通航条件及高层建筑物等控制性因素，为了减小原方案上层桥面与地下互通匝道接线高差、以降低匝道隧道坡度及减少展线交叉工程。结合拟建跨江大桥南北两岸互通匝道接线关系，对主桥横断面进行优化比选，如图3、图4 所示。

图2 地下工程交叉关系示意图

结合桥梁、地质及隧道等相关工程深化研究，并考虑线路工程、技术、经济等因素，采用下层布设部分车行道的桥梁横断面可有效减小地下互通匝道接线高差（减小10.2 m 后匝道坡度减缓）、提高桥梁稳定性和减少对周边环境的影响。

3.3 平面设计优化

结合桥梁受力特点及拉索布置要求，局部优化线路平面布设。

经研究，斜拉桥拉索受力及布置的关键在于主桥拉索区拉索能按桥轴线对称布设。据此，尝试优化主线线路平面布置来解决：在主桥线路平面曲线段，借进入隧道前需左右幅分修设置的时机，分别按原桥轴线、两侧对称布设平面曲线，然后左线线路在主桥外、进隧道时增加曲线布“S”平面，满足了拉索空间布置及结构受力平衡的要求，提高了跨江大桥的安全稳定性、美观性，也节省了工程造价。

表1 平纵横优化主要工程综合比较表

图3 原设计方案

图4 设计优化方案

经上述在跨江大桥跨度及孔径相同的基础上进行同精度比较分析。1）横断面及平面优化后，结构受力好、稳定性好；接线高差小，地下互通安全性提高，主体工程造价节省1.5 亿元、占地减少37 333.33 m2。2）改变常规路线左、右线平面曲线转向相同的布设方法，令左线平曲线在主桥范围按桥轴线对称布设，线路避开了环境敏感点及城区重要建筑物，跨江桥结构受力更能趋于合理，桥梁安全性提高、景观效果得到改善。

同时，根据优化后的平纵横方案，采取了以下措施。1）桥梁下层轨道与车行道隔离全封闭，确保轨道五号线车辆安全。2）根据轨道五号线线间距的要求作为最终横断面设计。3）结合消防环道的设置，微调大桥北桥头匝道桥桥墩位置。4）深入研究了锚碇开挖高边坡工程可行性，确定了开挖方案。

加强以上措施后，确定跨江桥段线路平纵横方案为：拟建嘉陵江大桥下层轨道两侧布设部分车行道、方便互通匝道接线；主桥范围左、右幅曲线按桥轴线对称布设。根据主桥及互通匝道隧道、主隧道正在施工的情况表明，主桥的线路平纵横优化是成功的。

4 结语

随着城市管廊的兴起以及城市大桥、长隧的建设，与铁路或轨道交通相比，市政交通工程内容多、投资单价高、横断面大、影响范围更广。虽然“详规”和可研将项目的平面及高程已基本划定，但是在设计中必须结合周边控制物、相关工程及不良地质等因素，并结合项目功能和交通路网，布置合理的路、桥、隧（廊）平纵横设计。设计中，通过控制性工程的平纵横优化组合，能大幅减少项目投资和土地占用、降低工程风险和减少环境破坏等。