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金边断岛大桥总体设计

2021-07-06李华强

北方交通 2021年7期
关键词:桥位金边湄公河

李华强

(河南省交通规划设计研究院股份有限公司 郑州市 450052)

1 概述

断岛大桥位于柬埔寨王国金边市三环的北侧,向西连接国道6A公路及李永发集团公司投资建设的BOT收费路,向东跨越湄公河后连接省道380线,是金边三环路的控制性工程之一。项目的实施是适应金边的快速发展,满足城市快速交通需求的迫切需要,可有效疏解城市内外交通转换、承担外围路网与城市内部路网交通转换的功能。是完善路网结构的需要,有利于提升和优化金边公路网结构、发挥快速通达作用。

项目起点设置全苜蓿叶互通,实现和6A道路的交通转换。路线跨过湄公河、380线后在终点设置环岛通过连接线和380线相连。断岛西侧大桥(一桥)桥长1.32km,东侧大桥(二桥)桥长1.85km,项目全长约5.72km。目前桥位附近有6处渡口,均能连接断岛和湄公河西岸。

2 主要技术标

(1)路线等级:二级路,参考中国公路设计规范,远期预留双向四车道建设条件,一期按双向两车道[1]设计。

(2)设计速度:60km/h。

(3)桥梁横断面布置为:0.25m护栏+1.1m人行道+1.9m摩托车道+3.5m行车道+3.5m行车道+1.9m摩托车道+1.1m人行道+0.25m护栏=13.5m。

(4)桥梁设计荷载:参考公路—Ⅰ级[2],人群荷载3.5kN/m2。

(5)设计洪水频率:1/300。

3 建设条件

3.1 桥位上下游桥梁概况

距离桥位较近的有三座已建成的桥梁。Kizuna Bridge位于柬埔寨磅谌市(Kompong cham)附近,位于断岛桥位上游大约120km是柬埔寨湄公河上第一座桥。这座通往7号公路的预应力混凝土连续梁桥,主桥桥跨布置为(77+7×120+77)m,宽12.2m,于1999年由日本援助建设,2001年建成通车。

Prek Tamak Bridge湄公河大桥,位于断岛大桥上游6km,距离束埔寨首都金边东北方向25km。该桥为中国投资建设,造价4350万美元,建设时间50个月,于2011年建成通车。

Neak Loeung Bridge,位于断岛大桥下游50km,该桥为柬埔寨第一座斜拉桥,全长2220m,主桥长640m,主跨300m,宽13.5m。该桥修建在距金边东南方向约56km的乃良渡口,位于柬埔寨国道一号线上。该桥由日本政府资助9000万美元,由日本三井住友建设负责施工,2011年开工,2015年建成通车。

3.2 通航情况介绍

段岛的东西两侧河道均为主通航孔,东侧河道为弯道流速较慢,洪水季节船舶在该航道行驶,西侧航道较顺直流水快,旱季在该航道行驶。桥位通行2000t船舶。柬埔寨没有明确的通航标准,设计结合上下游桥梁情况,通航标准参考中国Ⅱ级航道设计,净宽145m,净高18m。

3.3 河床断面介绍

金边断岛大桥位于Kompong Cham水文站下游,是湄公河在柬埔寨境内的大片洪泛平原区,在每个雨季,湄公河导致下游处的Kompong Cham洪水泛滥,经常会发生漫滩水流。湄公河水位受洪水影响,高低水位高差达到10m,在旱季末的4月份水位最低,6月份水位比4月上涨1.5~2m,9~10月水位最高。现场实测,测时水位+0.10m,最大水深为24.5m,经调查在雨季时两岸均被洪水淹没,时间长达0.5~2个月。洪水位最大水深约32m。

西侧(小桩号侧)河槽总宽766m,测时水深24.5m,洪水位最大水深约32m,洪水期漫滩。东侧河槽分布为495m浅水区+465m滩地区+582m深水区(主通航区)。浅水区测时水深8.9m,主通航区测时水深11.5m。桥位河岸为自然河岸,没有水利防护措施。东侧河岸冲刷较严重,岸壁出现大面积坍塌,见图1。

图1 桥位东侧河岸

3.4 接线道路介绍

李永发路是金边市的一条收费公路(图2)。接线位置李永发路目前已是双向四车道。断面布置为:2m非机动车道+2×3.5m机动车道+0.35m路缘带+6.3m绿化带+0.35m路缘带+2×3.5m机动车道+1.9m摩托车道+2m非机动车道,总宽25m。

图2 李永发路现状

6A公路,路基宽为27.5m,硬路肩为1.75m,中央分隔带宽2m,行车道宽11m,为双向四车道。6号公路是柬埔寨公路网中最为重要、也是最为繁忙的一条交通干线,堪称柬埔寨经济的大动脉。它不仅连接着柬埔寨文明的绚丽瑰宝“吴哥古迹”,还进一步通往西北部的卜迭棉芷省和波比,进而成为连接泰国的经济走廊。随着“吴哥古迹”越来越受到世人青睐。该路正在扩建,成为柬埔寨第一条全线4车道国道,从金边到暹粒乘时间将缩短为3h,6A公路将成为真正的“绿金之路”和“希望之路”。

省道380路现状为二级公路,路基宽度9.5m,路面宽度7.5m,双向两车道,没有硬路肩。

4 桥型方案构思

4.1 设计原则

湄公河断岛大桥为跨越湄公河主要桥梁,应具有柬埔寨历史文化特色,既能发挥其交通功能,又能起到景观标志作用。根据“美观、经济、安全、耐久、和谐”的设计原则[2],结合柬埔寨的历史文化,结合河两岸的秀美风光,努力使湄公河断岛大桥建成为风格独特、形态优美、功能齐全、结构新颖、技术可行、造价合理的特大桥,据此制定方案构思原则如下:

富有历史文化代表性,能和柬埔寨的文化特征相统一。在考虑满足结构受力安全合理的同时,还要充分重视景观设计,力争造型美观,在总体上与周围环境相协调,将大桥建成“一桥一景”和“标志性建筑”。深入研究周边自然环境,力求降低大桥对自然环境影响,做到和周边环境相协调。桥梁设计还要考虑到断岛及周边地块的开发,以及投资规模的控制。

4.2 桥轴线纵断面设计

纵断面设计除根据规划要求,满足通航净空和两岸规划路的净空要求外,同时还充分考虑以下因素:注意大桥的景观效果,突出主桥的雄伟气势,从引桥至主桥纵坡逐级向上,充分体现奋发向上的时代气息。平纵组合恰当,合理选用技术指标,创造视觉良好、立体顺畅的线形,以利于行车安全及桥面排水。在满足通航及被交路净空要求的同时,尽量降低桥梁标高,以节省造价。

4.3 断岛大桥

断岛一桥位于西侧主河槽。桥位处河槽较深,最深处超过30m,鉴于深水基础施工难度较大,跨径适当增大,可以减少深水基础数量,降低下部施工难度,同时跨径增大后,主桥显得更加雄伟壮观,景观因素更为突出。

综合考虑拟采用主跨400m斜拉桥方案,以往工程实践表明斜拉桥合理的边中跨比应在0.35~0.5之间[3],本方案边跨取180m,边中跨比为0.45,结构受力合理。根据河槽断面情况,合理布置主塔和边墩位置,使13号塔处水深25m左右,14号塔处水深10m左右,边墩及引桥均布置在浅滩或陆地上。全桥布置为12×30m+(185+400+185+70)m+4×30m,主桥为预应力混凝土双塔三跨连续斜拉桥,引桥为装配式预应力混凝土箱梁,桥型布置如图3。

图3 方案二桥型布置图(单位:m)

(1)斜拉桥的主梁可以采用预应力混凝土箱梁、钢箱梁和叠合梁等多种形式。目前世界上预应力混凝土斜拉桥最大跨径已超过500m,本方案主梁采用流线型单箱双室截面,刚度大,抗风性能好,造价低。梁高设计为2.7m,顶板宽15m,底板宽3.0m。腹板厚度30~60cm,底板厚度30cm,顶板厚度28cm。主梁塔根处无索区长度为24m,梁段标准长度分别为8m和6m。主梁断面布置图见图4。

图4 主梁断面布置图(单位:m)

(2)索塔。索塔的造型为斜拉桥景观的点睛之笔,目前常用的形式为A字型、钻石型和H型。A字型塔整体抗扭刚度大,但承台工程量较大;H型塔抗风性能差,结构显得单薄,景观效果差;本桥较窄,净空要求不高,同时索塔采用钻石型较为合适,下塔柱采用实体型代替普通的双柱,可以避免洪水泛滥期上游漂流而来的树木等杂物堵塞。上塔柱高79.75m,塔顺桥向长6m,横桥向宽4.5~21.09m。索塔构造图见图5所示。主塔整体采用钻石形,神似于柬埔寨人民的双手合十礼,像正在顶礼膜拜的虔诚僧徒;塔身修长苗条,左右塔柱以优美的曲线缓缓并拢在一起,又宛如精心雕琢的花瓶;桥塔造型独特,是力学与美学的结合,巧夺天工。

图5 主塔断面布置(单位:m)

(3)承台与基础。主塔承台顺桥向长18m,横桥向宽18m,厚5.5m,桩基采用16根Φ2m的钻孔灌注桩。过渡墩采用实体桥墩,顺桥向长2.8m,横桥向宽7m。过渡墩承台顺桥向长8m,横桥向宽12.8m,厚4m,桩基采用6根Φ1.8m的钻孔灌注桩。承台底高程与最低水位一致。

(4)引桥方案。引桥上部结构为30m部分预应力混凝土连续箱梁,每跨分为四片小箱梁,采用先简支后连续的体系转换模式形成一联连续梁,即多箱单独预制,简支安装,现浇纵横湿接头、张拉负弯矩束形成连续梁体系。

5 收费模式

方案一,在K1+900和K3+300两侧桥头分别设置两处收费站,两收费站中间保持开放运行,允许断岛开发后自由通行。方案二,在K2+400设置一处主线收费站,并在该快速路南侧设置辅道与环岛路相连。通过设置快速路和辅路的连接线实现快速路与环岛路的贯通,并在连接线上设置一处收费站。方案三考虑在路线起终点设置收费站,实现上岛后自由通行,并考虑起点与李永发路收费站合建。方案二需增设辅道较长,方案三需征得李永发路相关部门的同意,拟推荐方案一,收费方式明确,不受其它因素干扰。

柬埔寨车辆组成与国内差别较大,当地以摩托车为主,柬埔寨国内收费路极少,且摩托车不收费。依靠收费,很难收回投资。对于中国企业而言,以路换地的综合开发模式是一种研究的方向。柬埔寨土地为私有,政治风险高。投资伊始应该认识到东道国利益相关者对海外投资项目的认知冲突[4]是政治风险发生的重要隐患。中国企业应该鼓励东道国利益相关者共同参与项目的投资,建立多方合作机制,积极构建和东道国利益相关者的“利益共同体”,尽可能地分散政治风险。

6 结语

柬埔寨金边市段岛大桥建设条件复杂、技术难度大、设计工作涉及方面多、协调任务重、任务艰巨。对于“走出去”的项目不仅要考虑工程的可实施性,还要考虑项目的投资回报。土地问题是项目实施的重点,只有与当地企业联合开发,才能极大地规避政治风险。

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