金边断岛大桥总体设计

2021-07-06李华强

北方交通 2021年7期

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。