長江沿岸圩區(qū)中小橋梁設計方案研究

劉瑞勛 （安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

圩區(qū)主要是從圩田發(fā)展起來的，圩田是在淺水沼澤地帶或江河湖海淤灘上通過圍堤筑圩形成的；堤壩圍田于內，擋水于外，圩內開溝渠，設涵閘，實現(xiàn)農田排水灌溉。通過連圩、并圩等方式，圩田規(guī)模不斷擴大，河網(wǎng)、湖泊、灘地、城鎮(zhèn)及農村等均被圈入圩內，最后形成圩區(qū)。

由于圩區(qū)的獨特的形成過程，其具有兩大明顯的特點：一是圩區(qū)內水網(wǎng)密集，基本上是塘連塘、塘連溝，塘連河，地理水文環(huán)境復雜；二是圩區(qū)地質條件較差，軟土層較厚。這兩個特點對工程建設的方案選擇影響較大，直接關系到工程的造價高低。

本文結合某沿江一級公路改建工程實例，考慮圩區(qū)自身特點，分析橋梁設計的關鍵點，為沿江圩區(qū)的橋梁設計提供合理化借鑒思路。

2 圩區(qū)對橋梁設計方案的影響因素

2.1 設計水位的確定

圩區(qū)內水網(wǎng)密集，水文情況復雜，圩外河道的洪水位常常高于圩內地面標高，通常在圩堤上設置水閘(節(jié)制閘)或泵站，使圩內河網(wǎng)和圩外河道能根據(jù)生產(chǎn)及生活需要進行聯(lián)通或斷開，圩內積水根據(jù)圩內、圩外河道水位變化，或開閘自流排水，或通過泵站進行抽排。

正是由于圩內、圩外河道水位的不一致，且受人工干預影響大，水文條件復雜，橋梁在跨越水系時，其設計水位的確定直接影響到最終的橋梁方案。

2.2 穿越水系時路、橋方案的選擇

圩區(qū)內溝、塘交織在一起，有的河溝流通功能退化，主要作為養(yǎng)殖用的水塘存在，而有的水塘不斷擴充變化，又兼具了河溝的流通功能。

正確的區(qū)分河溝與水塘是路線穿越水系時選擇路基形式還是橋梁形式的重要考慮因素。

2.3 橋梁長度的確定

圩區(qū)內部分河溝水面寬廣，但是水勢平緩，過流能力要求不高；同時圩區(qū)內軟土層普通較厚，當采用橋梁跨越水系時，橋梁長度的確定直接影響到最終的工程造價。

3 某一級公路改建工程橋梁方案分析

某沿江一級公路地處長江西北岸，為完全新建一級公路，大體為南北走向，基本平行于長江布置，距離長江約10km。項目沿線屬于典型的沿江圩區(qū)地形，路線經(jīng)過區(qū)域內水網(wǎng)密集，河道發(fā)育，全線均為軟土地段，平均深度25m。

3.1 設計水位的確定

本項目按照一級公路設計標準，路基、橋梁縱斷面均按百年一遇水位進行控制，全線平均填土高度達到5m。高填土帶來的問題主要是：導致沿線軟基處理工程量巨大，道路單位長度造價過高；道路建成后猶如一條獨立的“高架路”，圩區(qū)現(xiàn)狀道路銜接困難，公路改建后的集散作用大為降低；圩區(qū)橋梁均難以做到與河道堤頂平交，橋梁規(guī)模普通偏大。

經(jīng)綜合考慮圩區(qū)實際情況，經(jīng)建設單位同意，確定按以下原則進行縱斷面控制：①路基按圩區(qū)內歷史最高洪水位加安全高度控制縱斷面；②橋梁按河道性質區(qū)分為圩內河和圩外河，圩外河上的橋梁按照百年一遇水位控制縱斷面，圩內河按照河道歷史最高洪水位控制縱斷面。

經(jīng)調整后，全線平均填土高度降低至2.5m左右，軟基處理工程降低約50%，現(xiàn)狀道路的銜接簡單易行，圩內河道橋梁總長度減少約50%。

3.2 橋梁長度的確定

本項目在K2+056及K2+420處線位分別與兩條圩內河交叉。K2+056處河道寬約42m，深約3.5m，K2+420處河道寬約90m，深約4m，根據(jù)水文計算結果，K2+056處設置1孔13m橋梁，K2+420處設置1孔16m橋梁可滿足過水斷面要求，基于跨徑統(tǒng)一標準化考慮，初步方案2座橋均布設為1孔16m小橋。

根據(jù)橋位處放坡條件及地質情況，橋梁上構采用低高度密肋T梁，下部橋臺采用重力式U型橋臺，下接承臺樁基礎。

圖1 K2+056橋梁布置圖（初步方案）

圖2 K2+420橋梁布置圖（初步方案）

基于此方案條件下，經(jīng)詳細設計后，兩座橋總造價均達到910萬，橋梁單位造價接近1萬/m2，超過相同類型橋梁常規(guī)單位造價的1倍以上，橋梁經(jīng)濟指標較差。經(jīng)分析，造成單跨橋方案單位造價過高的原因主要是下部結構昂貴。受限于橋臺放坡條件及軟土地基，單跨橋方案橋臺須采用U臺接樁基礎形式，且由于橋位軟土深度均在25m以上，下部結構樁基數(shù)量多，樁基長度長，下部結構造價約650萬元，占整座橋造價的2/3以上。

因此，考慮采用多跨橋方案，路橋綜合比選。多跨時臺前存在放坡條件，橋臺形式可采用肋板臺，相比U臺接樁基礎，樁基數(shù)目可減少50%，大幅降低了工程造價。

經(jīng)核算水文及對比造價分析后，確定K2+056橋采用2孔16m橋跨布置，K2+420處橋采用3孔16m橋跨布置。橋梁橋梁上部結構采用預應力混凝土簡支T梁；下部結構橋墩采用樁柱式橋墩，橋臺采用肋板臺。

圖3 K2+056橋梁布置圖（調整后方案）

圖4 K2+420橋梁布置圖（調整后方案）

調整后K2+056橋總造價約710萬元，相比單跨橋方案總造價1060萬元（含橋梁造價910萬及縱向16m長軟基處理費用約150萬）降低33%；調整后K2+420橋總造價約923萬元，相比單跨橋方案總造價1210萬元（含橋梁造價910萬及縱向32m長軟基處理費用約300萬）降低24%；兩座橋方案調整后經(jīng)濟效益顯著。

3 結語

沿江圩區(qū)有其本身特有的地理水文環(huán)境，相應地質表層大范圍的軟土層較為常見，在橋梁設計方案選擇時，不應一味的照搬常規(guī)地區(qū)的橋梁設計經(jīng)驗，宜根據(jù)橋梁所處位置，地形，河道情況及地質條件多方面考慮，綜合比選后確定橋梁最佳方案，在滿足使用功能的同時，做到經(jīng)濟適用。

[1]JTG D60-2015，公路橋涵設計通用規(guī)范[S].北京，2015.

[2]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].北京，2004.

[3]JTG C30-2015，公路工程水文勘測設計規(guī)范[S].北京，2015.