深圳市羅沙路高架橋橋位方案比選

王 輝

(深圳市市政工程總公司,廣東 深圳 518034)

1 工程介紹

羅沙路高架橋的線路從羅沙公路旁的東方鳳雅臺處起坡,沿羅沙公路走向爬升,并在羅沙公路梧桐山隧道前以大半徑曲線向北進入夾門山隧道。

羅沙公路現(xiàn)為深圳羅湖往鹽田方向的唯一通道,現(xiàn)狀為雙向六車道,且交通非常繁忙。公路沿線分別有東方鳳雅臺、梧桐山風景管理處、玉雅居、待開發(fā)的羅?；▓@、長嶺村及部隊營房等建筑分布于北南兩側(cè)。該橋的建設將對羅沙公路的交通狀態(tài)、沿線居民的生產(chǎn)及生活產(chǎn)生諸多影響。因此,羅沙路高架橋的橋位選擇、結(jié)構(gòu)形式的采用等需充分綜合考慮各種因素進行比選,以期達到最佳的經(jīng)濟效益和社會效果。

2 工程地質(zhì)

羅沙公路所處的原始地貌單元為低山坡地地貌。場地地勢北高南低,道路北側(cè)地塹邊坡陡峭,南側(cè)相對低緩,地形起伏較大。公路在中線北側(cè)為山體開挖成塹,中線南側(cè)為筑堤而成。

2.1 地層巖性

場地內(nèi)地層自上而下分別為:

(1)第四系坡積層:含塊碎石粉質(zhì)黏土,淺黃色,不均勻夾有強風化凝灰?guī)r塊碎石,可朔 ～硬塑狀態(tài)。該層層厚約7.10～ 8.50m。

(2)第四系殘積土層:粉質(zhì)黏土,紫紅、淺黃色,由砂質(zhì)凝灰?guī)r風化殘積而成,可塑 ～硬塑狀態(tài)。局部位置處含強風化夾層。殘積土層層厚約 3.1～16.1m,分布于整個場地。

(3)上侏羅系砂質(zhì)凝灰?guī)r:凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。根據(jù)其風化程度的不同可分為全、強、中、微風化四個亞層。

(4)全風化砂質(zhì)凝灰?guī)r:淺紅、淺黃色,礦物中除石英和少量碎屑外,絕大部分已風化蝕變,巖芯多呈土柱狀。層厚約 1.3～3.2m。

(5)強風化砂質(zhì)凝灰?guī)r:淺黃色,巖石巾的基質(zhì)和部分碎屑已風化蝕變,巖芯多呈土柱狀、碎塊狀,輕擊易碎。最大層厚約 17.7m,分布于整個場地。

(6)中風化砂質(zhì)凝灰?guī)r:淺黃、淺灰色,巖石中的基質(zhì)有一定程度的風化,巖體內(nèi)裂隙發(fā)育,巖芯呈碎塊狀。該層層厚約 0.8～6.1m,分布于整個場地。

(7)微風化砂質(zhì)凝灰?guī)r:青灰色,巖石中的基質(zhì)和碎屑均較新鮮、堅硬,裂隙稍發(fā)育,巖芯多呈碎柱狀。分布于整個場地。

2.2 場地地下水

場地地下水主要富存于強風化、中風化的砂質(zhì)凝灰?guī)r裂隙中,屬基巖裂隙水,微具承壓性。其透水性、含水性一般,為中等透水層。

地下水埋深約 7.6～9.8m,場地地下水主要受大氣降水補給,其徑流方向大致由北向南。

場地地下水含水層為中等透水層,地下水對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土中的鋼筋不具腐蝕性。

3 橋位方案

羅沙路高架橋擬設計兩個橋位方案。

3.1 方案 I介紹

(1)羅沙路高架橋分為左右獨立的兩幅橋,每幅橋均為三車道,橋面凈寬 12.25 m,橋梁全寬 13.25m,在落地點處左右兩幅橋梁的中線間距 14.25m,橋梁邊緣凈距 1.0m。

(2)本方案羅沙路高架橋左右線對稱于羅沙公路中線布設,羅沙公路地面道路仍然為雙向六車道。在高架橋起坡段,地面道路左右向分布在高架橋兩側(cè);當高架橋爬升至滿足橋下凈空要求后,地面道路左右線并入高架橋下,直至梧桐山隧道。

(3)由于在高架橋施工期間仍需保持羅沙公路的暢通,為盡量減少施工過程中對羅沙公路交通的影響,在橋梁直線段的上部結(jié)構(gòu)擬采用 n×35.0m預制小箱梁。每幅橋橫向設四片小箱梁,全橋共 108片小箱梁。

(4)預制小箱梁的下部結(jié)構(gòu)分別采用U型重力式橋臺、三柱門式橋墩的結(jié)構(gòu)形式。左右兩幅橋共用一個三柱門式橋墩,帽梁為矩形,墩身為圓柱形。當?shù)孛娴缆吩诟呒軜騼蛇厱r,三根墩柱均置于中間綠化帶上;當?shù)孛娴缆凡⑷敫呒軜蛳潞?中間墩柱置于地面道路中央分隔帶內(nèi),外側(cè)兩根墩柱置于地面道路人行道綠化帶內(nèi)。

(5)根據(jù)初步地質(zhì)勘察報告,基礎采用鉆孔柱樁基礎。橋墩每個墩柱下設兩根樁基,同一橋墩的三根墩柱下的承臺不采用橫系梁連接;每個橋臺下設六根樁基。橋臺擬定樁基直徑 1.2m,橋墩擬定樁基直徑 1.5m,樁長按 30.0m考慮。

(6)橋梁曲線段的上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。連續(xù)箱形梁的最大跨徑 46.0m,考慮結(jié)構(gòu)受力及與預制小箱梁結(jié)構(gòu)匹配等多方面因素,現(xiàn)澆連續(xù)箱形梁梁高擬定為1.9m,箱梁頂板寬度 13.25 m,底板寬度 8.25 m,翼板每側(cè)懸臂長度2.5m。

(7)現(xiàn)澆連續(xù)箱形梁的下部結(jié)構(gòu)分別采用圓柱墩和埋置式肋板橋臺。如地面條件允許,則橋墩采用雙柱墩,墩柱橫向間距 6.0m;如地面條件受到限制,則橋墩采用獨柱墩。在分聯(lián)處的聯(lián)間墩頂設置帽梁。

(8)采用雙柱墩的橋墩,每根墩柱下設置兩根 1.5m樁基、矩形承臺,兩個承臺之間設置橫系梁聯(lián)系;采用獨柱墩的橋墩,每根墩柱下設置四根中 1.5m樁基、正方形承臺。每個埋置式橋臺設置三條肋板,六根 1.2 m樁基。樁長暫按30.0m考慮。

(9)本方案的小箱梁預制場擬定在起點 0號橋臺附近。為不阻斷羅湖至鹽田的交通,需先根據(jù)羅沙公路改造施工圖施工高架橋起點處兩旁的地面道路,然后利用現(xiàn)有羅沙公路的路面設置預制場。小箱梁的預制場設置在 0號臺和 2號墩之間,小箱梁預制完成之后拖移至設置在 0號橋臺后路面上的堆放場。由于地形條件的限制,小箱梁的吊裝無法采用龍門吊機施工,因此,本工程的所有小箱梁吊裝需采用架橋機吊移施工。

(10)由于需在 0號臺和 2號墩之間設置預制場,因此,0號臺先只澆筑樁基與承臺,臺身部分待 1號橋墩以后的所有小箱梁吊裝就位后再行澆筑。其它橋臺及所有橋墩均可以連續(xù)工序施工。0號臺與1號墩之間的小箱梁需待0號臺身施工后再行吊裝。橋墩帽梁及現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的澆筑,均采用滿布腳手架施工。

(11)目前,羅沙公路為羅湖至鹽田區(qū)的唯一通道,羅湖來往鹽田的車輛沒有其他通道可以通行。因此,在高架橋施工過程中,不能中斷羅沙公路的地面交通。無論在基礎施工還是上部結(jié)構(gòu)施工期間,羅沙公路地面道路均必須保持雙向四車道通行。因此,在進行橋墩帽梁及現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工時,必需先在羅沙公路上設汽車走廊,然后在走廊上設置滿布腳手架設施。走廊的設置型式是:先于地面澆筑簡易混凝土基礎,基礎上立鋼管柱,柱上設置貝雷架托梁。走廊的設置要求有可靠的措施,確保安全、牢固。

(12)在下部結(jié)構(gòu)施工、預制小箱梁的吊移、連續(xù)箱梁的澆筑等整個施工過程中,為確保高架橋下通行車輛的安全及對現(xiàn)場環(huán)境的保護,橋梁下需采取安裝防護網(wǎng)、防護板等安全措施,防止從正在施工中的橋梁上向下墮物。

3.2 方案Ⅱ介紹

(1)本方案羅沙路高架橋分為左右獨立的兩幅橋,沿羅沙公路地面道路兩側(cè)布設,羅沙公路的現(xiàn)狀地面道路仍然保持,直至梧桐山隧道。每幅橋均為三車道,橋面凈寬 12.25 m,橋梁全寬 13.25m。

(2)由于高架橋沿羅沙公路地面道路兩側(cè)布置,高架橋的施工對現(xiàn)狀羅沙公路地面道路的車輛通行影響較小,因此,高架橋左右線全線的上部結(jié)構(gòu)形式均可采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。箱形梁采用滿布腳手架方式施工,只在右線向北轉(zhuǎn)入夾門山隧道而需跨過羅沙公路的地方及各個右轉(zhuǎn)路口設置汽車走廊即可。

(3)連續(xù)箱梁的最大跨徑 38.0m,梁高 1.6m,箱梁頂板寬 13.25m,底板寬 8.25m,翼板每側(cè)懸臂長度 2.5m。

(4)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的下部結(jié)構(gòu)分別采用圓柱墩和埋置式肋板橋臺,墩臺基本在原地面道路兩側(cè)的綠化帶內(nèi)。在地面條件不受限制的地方,橋墩采用雙柱墩,墩柱橫向間距 6.0 m;在地面道路局部加寬處,橋墩采用獨柱墩;在右線橋跨越羅沙公路處需采用門架墩。在分聯(lián)處的聯(lián)間墩頂設置帽梁。

(5)采用雙柱墩的橋墩,每根墩柱下設置兩根 1.5m樁基、矩形承臺,兩個承臺之間設置橫系梁聯(lián)系;采用獨柱墩的橋墩,每根墩柱下設置四根 1.5m樁基、正方形承臺。每個埋置式橋臺均設置三條肋板,六根 1.2 m樁基。樁長暫按30.0m考慮。

4 方案比較

4.1 方案 I優(yōu)缺點

4.1.1 方案 I優(yōu)點

(1)高速公路上車輛速度較快,將高架橋布置在羅沙公路中央符合快速車輛靠內(nèi)行駛、慢速車輛靠右行駛的規(guī)律。同時,將高架橋布置在羅沙公路中間,也可減少高架橋上因車輛通行而給沿線兩側(cè)居民帶來的噪聲污染、光污染及日間光照減少等。

(2)上部結(jié)構(gòu)小箱梁能夠大批量預制,可以降低生產(chǎn)成本、提高施工質(zhì)量。

4.1.2 方案 I缺點

(1)羅沙公路剛于 2004年 6月完成由雙向四車道加寬至雙向六車道的改造,將高架橋布置在羅沙公路中央需在剛竣工的羅沙公路上進行大面積的開挖。首先,在市民的心理上較難接受;其次,車行道下的地下管線均需廢除重做,而高架橋走道路兩側(cè)時車行道下的地下管線均可保留。

(2)因羅湖來往鹽田的車輛沒有其它通道可以疏解,在高架橋的施工過程中仍需在橋下保持羅沙公路的暢通,故在施工期間,現(xiàn)有羅沙公路的交通將受到較大的影響,施工過程中的安全風險也有較大的增加。

(3)地面道路需從高架橋兩側(cè)逐步并入橋下,車道彎曲較多,因此,地面道路的車輛通行不太順暢;在地面道路并入橋下后,三柱門式墩的兩側(cè)墩柱位于車行道與人行道之間的綠化帶內(nèi),可能會有行人突然從墩柱后進入車行道,這將給在邊車道上的車輛駕駛?cè)藛T帶來心理上的不安全感。

(4)從橋梁的結(jié)構(gòu)形式上看,預制小箱梁下橋墩的三根墩柱在高架橋起坡處均處在地面車道左右線的中間,帽梁端部懸臂較大;然后逐步過渡,在地面道路并入橋下后,三根墩柱跨越羅沙公路車行道布置,帽梁長度要寬出高架橋橋面。這樣一來,橋墩墩柱參差不齊,視覺效果較差。

4.2 方案Ⅱ優(yōu)缺點

4.2.1 方案Ⅱ優(yōu)點

高速公路高架橋布置在現(xiàn)狀羅沙公路車行道兩側(cè),在高架橋施工期間,仍然保持羅沙公路的正常通行,對羅湖來往鹽田的交通基本不造成影響;不對剛竣工的羅沙公路進行大面積開挖,不破壞公路車道下的地下管線。

4.2.2 方案Ⅱ缺點

由于左右線高架橋布置在羅沙公路兩邊,高架橋離民房較近,且在高架橋爬升后,橋面將高于長嶺村的居民樓頂。這樣,高架橋上產(chǎn)生的噪聲污染、光污染將對沿線居民有較大的影響,要減少這些影響,需在高架橋上安裝隔音屏等措施;同時橋旁的居民樓將一直處于陰暗的環(huán)境中,影響采光。

5 橋位方案比選結(jié)論

(1)從居民樓拆遷量來看,長嶺村有兩座位于羅沙公路邊的兩層居民樓在兩個方案中均需拆遷;從地下管線的拆遷工作量來看,方案 I需對現(xiàn)狀羅沙公路進行改造,車道下的管線也需廢除重做,而方案Ⅱ可以避免這些問題;對處于羅沙公路人行道及綠化帶內(nèi)的地下管線的改造,兩個方案的工程量基本相同。

(2)從經(jīng)濟的角度來看,方案 I的橋梁工程造價稍少于方案 II,但地面道路改造費用要高于方案 II,因此,整體來看,兩個方案的經(jīng)濟性相差不大。

(3)從環(huán)境和美學的角度,方案 I視覺效果稍差,但對沿線居民的影響相對要小;方案Ⅱ的橋梁和墩臺布列較整齊,視覺效果要好,但橋梁靠沿線居民樓較近,對居民的生產(chǎn)和生活影響要大。

(4)方案I在施工期間對羅湖來往鹽田的車輛交通影響較大,而方案Ⅱ施工期間對羅湖來往鹽田的車輛交通影響不大。

綜合比較,兩個方案的經(jīng)濟性差別不大,但在環(huán)境、美觀、施工期間對交通的影響及對沿線居民的干擾等方面,兩個方案有較大的差異。

經(jīng)過綜合考慮、認真比選,本著“以人為本”的原則,認為方案I對沿線居民的影響和干擾較小,雖然該方案在施工期間對羅湖來往鹽田的車輛交通影響較大,但其影響是短期的;而方案Ⅱ一旦實施,其對沿線居民的影響將是長期的。因此,推薦采用方案 I。在實施過程中,在方案 I的基礎上進行了調(diào)整,確定為左幅走中線,右幅走邊線。

[1]JTJ 062-91公路橋位勘測設計規(guī)范[S]

[2]JTG B 01-2003公路工程技術標準[S]