南宁市三岸大桥改造方案探讨

2021-03-17阮波林云曾有凤

西部交通科技 2021年12期

阮波林云曾有凤

摘要：为了满足城市空间结构的发展需要，优化城市综合交通网结构，需要将既有六车道的南宁市三岸大桥改造为满足双向八车道通行的城市快速路桥梁。文章论述了三岸大桥改造存在的重点、难点问题，提出了合理的改造方案及实施流程，并从经济性、施工、适用性、景观效果等方面对复线桥桥型方案进行了对比分析，提出了合理的桥型方案。

关键词：三岸大桥;改造方案;复线桥;系杆拱桥

中国分类号：U445.6文章标识码：A210784

0 引言

南宁市三岸大桥位于南宁市青秀区，是原南宁至北海高速公路上跨越邕江的一座特大桥，建成于1998年，至今使用已有20余年。

为了满足南宁市城市空间结构发展需要，优化南宁市综合交通网结构，需要将现有东环高速路改造为城市快速路。三岸大桥改造是东环高改快工程中跨越邕江的通道，是整个项目的一个控制性节点。

东环高改快工程，需将现状高速公路标准的道路调整为城市快速路标准，快速路采用双向八车道，而现状三岸大桥为双向六车道，为实现桥梁六车道与路段八车道的通行能力匹配，需要改造三岸大桥。

1 工程概况

三岸大桥位于南宁市主城区范围之外的东部区域，跨越邕江。其上游附近建设有良庆大桥、青山大桥及待建的青坪大桥，下游建设有龙岗大桥等。其北岸连接凤岭南互通，目前已经改造完成通车;南岸连接待建的龙华立交，属于青坪大桥项目范围。桥址位于邕江90°急弯的尾部，下游河道比较顺直，上游急弯，水流紊乱，通航条件较差。

现状三岸大桥为单孔净跨270 m的钢管混凝土中承式拱桥。基础采用明挖混凝土基础和沉井基础，通航等级为三级。其下游约40 m处紧挨着的是南钦高铁特大桥，采用的是主跨276 m连续钢桁拱结构。

2 技术标准

（1）道路等级：城市快速路。

（2）设计荷载：汽车荷载采用城-A级，人群荷载按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）第10.0.5条的规定采用。

（3）通航：规划通航等级为Ⅱ级;通航尺寸不小于150 m（净宽）×10 m（净高）;最高通航水位采用20年一遇。

（4）设计洪水位频率：采用300年一遇，高程为79.93 m。

（5）地震：根据《中国地震动参数区划图》（GB 18303-2015），南宁市地震动峰加速度值为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，与地震基本烈度值对照，相当于7度。本桥属于大跨径拱桥、悬索桥、斜拉桥，桥梁抗震设防类别为甲类，抗震措施等级按8度设防。

（6）结构设计基准期和设计使用年限均为100年;结构耐久性按Ⅰ类环境设计。

（7）桥梁安全等级：一级。

3 改造重点、难点分析

三岸大桥桥位建设条件十分复杂，桥址不但位于邕江急弯处，上、下游還紧邻高压铁塔及铁路桥，这些均不同程度地限制了三岸大桥改造方案的设计和实施。

（1）三岸大桥距离南岸凤岭南路立交约400 m，距离北岸龙华路立交约370 m，距离很近。同时，最高通航水位由73.1 m变为76.4 m，抬高了3.3 m，这给三岸大桥的平面、纵面接线带了较大的困难。

（2）三岸大桥上游约50 m处有一220 kv的高压电塔，下游约40 m处为南钦高铁特大桥，与上下游构造物距离非常近，这使得不管是旧桥的拆除改造，还是新桥的建设施工都存在很大的困难。

（3）从平面接线以及航道条件来看，新旧桥之间间距应越近越好。当新旧桥桥面间距按4 m设计时，则基础之间净距最小为2.2 m，距离非常近。新桥基础施工对运营中的旧桥基础带来较大的安全隐患，给设计施工带来较大困难。

（4）由于距离铁路桥近，且铁路桥体量庞大，为了与其景观协调，新三岸大桥桥型选择受限。同时，三岸大桥距离南岸江湾路立交桥仅100 m，为了减小三岸大桥建设对江湾路的影响，新桥最好不设边跨，这也给三岸大桥桥型选择带来了制约。

4 改造方案

本项目为跨江、技术复杂、主跨径>270 m的特大桥改造工程，需要对旧桥加固利用还是拆除重建进行综合比选;结合施工交通组织方案，对主桥桥型方案、结构形式、施工方案等进行充分的比选论证，拟采用三种方案进行对比论述。见表1。

（1）方案1为保留旧桥，新建右幅桥。近期保留旧桥通车，同时新建四车道的三岸右幅桥。这样新旧桥形成了双向八车道。远期待旧桥达到使用年限时拆除旧桥，按右幅桥断面新建左幅桥。

方案1在旧桥拆除前，桥位区的三个桥梁将在长时间内存在高-低-高的空间形态，景观上不协调。

（2）方案2为拆除旧桥，分幅修建左右幅桥。保留旧桥通行，新建三岸右幅复线桥。待右幅复线桥通车后，同步拆除旧桥，新建左幅桥。

本方案与方案1的不同之处在于旧桥拆除的时机不同。方案1为分期实施，方案2为一步到位。

（3）方案3为拆除旧桥，整幅一次性建设。本方案思路简单明了，即封闭三岸大桥交通，拆除旧桥，然后在桥位处一次性修建双向八车道的新三岸大桥。

显然，该方案需长时间完全中断三岸大桥节点交通，由周边路网分流，社会影响非常大。

现状三岸大桥运营状况良好，若现阶段拆除重建，存在较大的资源浪费和社会影响。从节约投资、减小社会影响的角度看，推荐采用方案1。通过选择与旧桥造型匹配的复线桥桥型方案，可改善景观效果较为不利的影响。方案1具体实施流程如下：

（1）旧桥按现状双向六车道通行;

（2）对旧桥桥梁基础及边坡进行必要的防护，保证旧桥安全运营的基础上，在旧桥上游新建由北向南的四车道三岸复线桥（满足二级航道净空要求）;

（3）复线桥完工后将交通流引向复线桥，并改造旧桥为由南向北的四车道桥梁;

（4）旧桥及新建复线桥组成满足双向八车道的城市快速路桥梁。

5 复线桥桥型方案研究

三岸大桥复线桥的通航等级为规划Ⅱ级航道，通航净空要求不小于现有三岸大桥净空，因此其主桥要求跨径≥净270 m。结合地形、地质、施工条件，复线桥拟采用下承式钢管混凝土系杆拱桥、中承式钢管混凝土拱桥、斜拉桥和自锚式悬索桥四个桥型方案进行比较。

复线桥桥型方案比较如表2所示。

（1）经济性

从工程投资角度看，方案一、方案二、方案三相差不大，建设总投资均在4.1亿元左右，方案四投资最高。从后期运营成本来看，方案一、方案二桥面系采用钢格构+混凝土桥面板，后期主要是吊杆的更换维护;方案三斜拉桥主梁采用组合梁，后期需定期更换斜拉索;方案四悬索桥主梁采用钢箱梁，后期需定期更换吊杆，钢箱梁还需设置抽湿系统。因此后期运营成本方案一、方案二较低，方案三、方案四较高。

（2）施工方面

本项目无论采用何种桥型和施工方案，首要考虑的问题就是需保证复线桥施工过程中旧桥的安全运营。方案一、方案三、方案四主桥均采用桩基础，桩基施工采用钻孔灌注的工艺，无须大规模明挖，对旧桥基础影响较小;方案二需大面积开挖扩大基础和地下连续墙，为了减小基础施工过程中对旧桥基础的影响，需要加强基坑防护措施，保证旧桥的安全性。方案一、方案二拱肋均采用斜拉扣挂系统施工，方案三斜拉桥采用悬臂对称拼装，施工工艺成熟，施工期间基本不影响通航和行洪。方案四悬索桥采用顶推施工，需要在邕江中设置顶推临时墩，对通航和行洪有一定的影响。

从施工上看，方案一、方案三较优。

（3）适用性

四个桥型方案均采用单孔双向通航，都能满足通航和行洪要求;均能满足车辆及行人通行所需的结构刚度要求。方案四整体最弱，相较其他三个方案来说行车舒适性方面略有不及。

（4）景观效果

本项目地理位置特殊，复线桥桥位附近除了现状的三岸大桥，还有南钦高铁邕江特大桥，因此考虑桥梁的景观效果不应独立来看，而应将三座桥梁作为一个整体考虑。

方案一、方案二均采用拱桥，与旧桥及高铁桥造型类似，三座桥梁摆放在一起总体而言是比较和谐统一的。方案一采用下承式系杆拱，拱肋结构高度比旧桥高出26 m，比南钦高铁邕江特大桥低16 m，三座桥梁形成高-低-高的差别。方案二采用与旧桥结构形式一样的钢管混凝土拱桥，但跨径和桥面比旧桥适当增大和抬高，复线桥与旧桥拱肋大致呈平行的弧线形，从外形上看复线桥类似一座由旧桥同比例放大的桥梁。对比方案一和方案二两种拱桥结构，从景观上看均与桥址环境协调，但方案二效果更佳。

方案三采用斜拉桥，斜拉桥主要由桥塔、斜拉索、主梁等结构组成，桥塔高耸，比旧桥拱顶高出约42 m;斜拉索倾斜布置，与旧桥垂直布置的吊杆重重交叉，形成网格，视觉效果不佳。因此从景观效果看，方案三不及方案一、方案二。

方案四采用自锚式悬索桥，桥塔较旧桥拱顶高出约13 m，同方案三一樣，其整体风格与桥位处的两座拱形桥不搭配。

因此，从景观效果上看，方案二最佳，方案一次之，方案三和方案四外观协调性不足。

综合经济性、施工、适用性及景观效果看，方案一最优。三岸大桥复线桥推荐采用桥型方案一：下承式钢管混凝土系杆拱桥。

6 结语

三岸大桥改扩建是整个东环高改快的控制性工程。本文通过对三岸大桥改造的全面论述、分析与比较，提出了以下具有现实参考意义的意见：

（1）三岸大桥桥址航道条件较差，建设条件复杂，受高压塔、铁路桥、南北岸接线条件等限制较大，在将来的设计、施工中应着重考虑这些因素的影响。

（2）从节约投资，减小社会影响的角度看，推荐采用保留旧桥，新建右幅复线桥的改造方案。同时通过选择与旧桥造型匹配的复线桥桥型方案，改善景观效果较为不利的影响。

（3）综合经济性、施工、适用性及景观效果看，三岸大桥复线桥推荐采用下承式钢管混凝土系杆拱桥。

参考文献：

[1]陈宝春，韦建刚，周俊，等.我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望[J].土木工程学报，2017，50（6）：50-61.

[2]邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2007.