洞口二号大桥桥型方案设计比选

吴 骏 李红霞

(1.贵州理工学院，贵州 贵阳 550003； 2.贵州中建建筑科研设计院有限公司,贵州 贵阳 550006)

0 引言

洞口二号大桥位于贵州省天柱—黄平高速公路三穗—施秉段，桥梁横跨一陡岩峡谷，地形陡峻，为典型喀斯特岩溶峡谷，区内植被发育，峡谷陡壁基岩直立裸露。三穗岸桥台位于一斜坡陡岩边上，横坡地形较缓，中部为峡谷地带，施秉岸桥台位于一斜坡陡岩边上，横坡地形较缓。桥位轴线所跨地段地形标高介于558 m～734.6 m，相对高差176.6 m。现将洞口二号大桥初步设计阶段方案比选情况做一简要介绍。

1 工程概述

1.1 地形、地貌

项目区地处贵州高原东部斜坡地带，受溶蚀影响，地形条件复杂，地表森林植被茂密，属浅切割的溶蚀低山地貌。场区属峰丛凹地地貌，桥区地形高程544 m～755.6 m，相对最大高差211.6 m。

1.2 水文、气候

项目区属于长江流域沅江水系，区内河流为江凯河，属于舞阳河支流，常年有水，受季节性影响较大。项目区属亚热带湿润季风气候区，冬无严寒、夏无酷暑。据施秉县气象站提供的1961年—1990年气象数据统计，年均气温16.4 ℃，极端最高气温38.4 ℃(1972年8月27日)，极端最低气温-7.6 ℃(1977年1月30日)。年平均降水量1 018.2 mm(以6月份最大1 757 mm)，年内分配不均，多集中于4月～8月；最大日降水量211.7 mm(1988年9月9日)。年平均风速1.6 m/s。年平均相对湿度约79%。

1.3 地质

桥区上覆土层为第四系冲洪积层(Qal+pl)卵石土、残坡积层(Qel+dl)红粘土；下伏基岩为寒武系上统炉山组(∈3l)块状白云岩。项目区属一级构造单元杨子准地台→黔北台隆→遵义断块→贵阳复杂构造变形区；为燕山期褶皱，以北东向褶皱，东西向、北东向断裂为主。区域性的断裂构造现已稳定。

1.4 场地稳定性及建设适宜性

拟建桥区范围内未见滑坡、泥石流等影响桥位稳定的不良地质体分布，覆盖层厚度薄厚不均，下伏基岩连续稳定，场地稳定性较好，可以建设。

1.5 其他控制因素

桥位起点岸右侧有500 kV高压铁塔，铁塔距离路基边线仅44.3 m。

2 桥型方案比选

桥梁根据路线总体按整幅桥梁设计。桥型方案选择根据桥位地形地貌，结合地质、路线线形、避免与高压电缆、铁塔基础冲突、施工等因素，桥型方案设计主要以拱桥、连续梁、T型刚构为主。

2.1 拱桥方案

桥梁上部孔跨布置为[1]：主跨为1-130 m钢筋混凝土拱桥，桥面系为11-12.8 m混凝土空心板。两岸引桥为1-20 m简支空心板。桥梁下部构造：拱座为扩大基础；两岸桥台均为重力式桥台，扩大基础。具体布置情况见图1，图2。

施工方式：拱圈采用悬拼钢拱架现浇施工，拱上排架采用支架现浇施工，桥面板为预制安装，拱座明挖。

根据地勘实测资料，拱座距离陡崖边缘最近距离仅为4.7 m，为保证施工及运营期间桥梁安全，跨径要求增加至145 m以上。145 m以上跨径的拱桥成熟施工工艺为悬浇施工，但悬浇施工所设置的索塔及锚、扣索与高压电缆冲突。此外，起点岸有500 kV高压铁塔，拱座的边坡开挖影响高压铁塔的基础稳定。综合上述因素，拱桥方案不予采纳。

2.2 连续箱梁方案

桥梁上部孔跨布置为：60 m+150 m+60 m预应力混凝土连续梁；桥梁下部构造：扩大基础；两岸桥台均为重力式桥台，扩大基础。具体布置情况见图3。

主梁采用预应力混凝土结构，横断面形式为单箱单室。其中箱梁现浇段梁高取10 m，跨中梁高取3.2 m，两者之间梁底下缘按1.6次方抛物线曲线变化。此外，箱梁顶板厚度对于0号块取0.5 m，其余梁段取0.3 m，现浇段箱梁由0.3 m直线渐变为1 m。另外，箱梁腹板厚度对于现浇段至0号梁段取值0.9 m，其余梁段由0.7 m渐变至0.5 m。最后，箱梁底板厚度对于0号梁段取1.2 m，合龙段取0.32 m，0号梁段根部至合龙段底板厚度按1.6次方抛物线由1.1 m线性变化至0.32 m。

施工方式：边跨采用支架现浇施工，主跨采用挂篮悬浇施工。

2.3 T型刚构方案

桥梁上部孔跨布置为：(81+81)预应力混凝土箱形梁连续T构[2]。施工方式：桥墩基础为钻孔桩和人工挖孔桩。桥墩为翻模施工。主桥上部为挂篮对称悬臂浇筑。具体布置情况见图4。

主梁采用预应力混凝土结构，主梁横断面采用单箱单室截面。其中，箱梁梁高对于0号梁段取值9.2 m，现浇段和合龙段梁高取值为3.4 m，其间梁高梁底下缘按1.8次方抛物线曲线变化；箱梁顶板厚度对于0号块取值0.5 m，其余梁段取值0.3 m，现浇段顶板厚度由0.3 m直线渐变为1 m，梁端支承段顶板厚度取值1 m；箱梁底板厚度对于0号梁段范围取值1.2 m，合龙段取值0.32 m，箱梁根部至合龙段底板厚度按1.8次方抛物线由1.2 m渐变至0.32 m；箱梁腹板厚度对于墩身范围 0号梁段取值0.9 m，其余梁段由0.7 m渐变至0.5 m，现浇段由0.5 m渐变至1.2 m。

本方案主墩墩高125 m，结构采用双肢薄壁空心墩，薄壁墩纵向尺寸厚3 m，横向宽8.5 m，横桥向壁厚1.2 m，纵桥向壁厚0.6 m，墩顶和墩底分别设置4 m,3 m的混凝土实心段。主墩基础采用承台群桩基础，承台厚6 m，采用20根直径2.5 m的钻孔摩擦桩。两侧桥台为重力式桥台，扩大基础。

3 两方案经济技术比较

对两方案的主要控制因素，例如施工安全方面、施工工艺方面等进行了经济技术比较，方案比较表详见表1。

表1 桥型方案比较表

4 各方案优缺点

对于方案二[3]，采用60 m+150 m+60 m预应力混凝土连续梁，跨越能力强，施工工艺成熟、施工过程有效的避免了与高压电缆的冲突；短边跨设计减少了两岸开挖量，节约造价；边跨施工时开挖深度较拱桥方案浅，有效避免了影响高压铁塔的基础稳定。其不足之处是该方案开挖量仍然较大；边跨深入路基，造型欠美观；本方案为减少开挖量，采用短边跨设计，设计经验尚不成熟。施工工序稍多，工期稍长，造价偏高。

对于方案三，采用挂篮对称悬臂浇筑，施工工艺成熟，施工过程有效的避免了与高压电缆的冲突；两岸开挖量小，节约造价；施工时不会对高压铁塔进行干扰。但该处地形陡峭，裂隙发育，垂直高度近200 m。施工设施、人员无法顺利开展工作，施工过程易造成岸坡滑塌、碎落，施工期间风险较大。桥梁运营期间，岸坡易对桥墩造成不利影响。

5 结语

1)桥梁方案比较时要综合考虑各方面因素，本项目桥梁起点岸右侧有500 kV高压铁塔是控制性因素，应重点关注。

2)综合两个桥型方案的施工方法、施工安全、后期维护、总体造价等各方面情况，最后选择方案二为本线位的推荐方案。