南寧市三岸大橋改造方案探討

阮波 林云 曾有鳳

摘要：為了滿足城市空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要，優(yōu)化城市綜合交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)，需要將既有六車道的南寧市三岸大橋改造為滿足雙向八車道通行的城市快速路橋梁。文章論述了三岸大橋改造存在的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，提出了合理的改造方案及實(shí)施流程，并從經(jīng)濟(jì)性、施工、適用性、景觀效果等方面對(duì)復(fù)線橋橋型方案進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了合理的橋型方案。

關(guān)鍵詞：三岸大橋;改造方案;復(fù)線橋;系桿拱橋

中國(guó)分類號(hào)：U445.6文章標(biāo)識(shí)碼：A210784

0 引言

南寧市三岸大橋位于南寧市青秀區(qū)，是原南寧至北海高速公路上跨越邕江的一座特大橋，建成于1998年，至今使用已有20余年。

為了滿足南寧市城市空間結(jié)構(gòu)發(fā)展需要，優(yōu)化南寧市綜合交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)，需要將現(xiàn)有東環(huán)高速路改造為城市快速路。三岸大橋改造是東環(huán)高改快工程中跨越邕江的通道，是整個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)控制性節(jié)點(diǎn)。

東環(huán)高改快工程，需將現(xiàn)狀高速公路標(biāo)準(zhǔn)的道路調(diào)整為城市快速路標(biāo)準(zhǔn)，快速路采用雙向八車道，而現(xiàn)狀三岸大橋?yàn)殡p向六車道，為實(shí)現(xiàn)橋梁六車道與路段八車道的通行能力匹配，需要改造三岸大橋。

1 工程概況

三岸大橋位于南寧市主城區(qū)范圍之外的東部區(qū)域，跨越邕江。其上游附近建設(shè)有良慶大橋、青山大橋及待建的青坪大橋，下游建設(shè)有龍崗大橋等。其北岸連接鳳嶺南互通，目前已經(jīng)改造完成通車;南岸連接待建的龍華立交，屬于青坪大橋項(xiàng)目范圍。橋址位于邕江90°急彎的尾部，下游河道比較順直，上游急彎，水流紊亂，通航條件較差。

現(xiàn)狀三岸大橋?yàn)閱慰變艨?70 m的鋼管混凝土中承式拱橋?；A(chǔ)采用明挖混凝土基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)，通航等級(jí)為三級(jí)。其下游約40 m處緊挨著的是南欽高鐵特大橋，采用的是主跨276 m連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu)。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級(jí)：城市快速路。

（2）設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載采用城-A級(jí)，人群荷載按《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ11-2011）第10.0.5條的規(guī)定采用。

（3）通航：規(guī)劃通航等級(jí)為Ⅱ級(jí);通航尺寸不小于150 m（凈寬）×10 m（凈高）;最高通航水位采用20年一遇。

（4）設(shè)計(jì)洪水位頻率：采用300年一遇，高程為79.93 m。

（5）地震：根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18303-2015），南寧市地震動(dòng)峰加速度值為0.10 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，與地震基本烈度值對(duì)照，相當(dāng)于7度。本橋?qū)儆诖罂鐝焦皹?、懸索橋、斜拉橋，橋梁抗震設(shè)防類別為甲類，抗震措施等級(jí)按8度設(shè)防。

（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和設(shè)計(jì)使用年限均為100年;結(jié)構(gòu)耐久性按Ⅰ類環(huán)境設(shè)計(jì)。

（7）橋梁安全等級(jí)：一級(jí)。

3 改造重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

三岸大橋橋位建設(shè)條件十分復(fù)雜，橋址不但位于邕江急彎處，上、下游還緊鄰高壓鐵塔及鐵路橋，這些均不同程度地限制了三岸大橋改造方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

（1）三岸大橋距離南岸鳳嶺南路立交約400 m，距離北岸龍華路立交約370 m，距離很近。同時(shí)，最高通航水位由73.1 m變?yōu)?6.4 m，抬高了3.3 m，這給三岸大橋的平面、縱面接線帶了較大的困難。

（2）三岸大橋上游約50 m處有一220 kv的高壓電塔，下游約40 m處為南欽高鐵特大橋，與上下游構(gòu)造物距離非常近，這使得不管是舊橋的拆除改造，還是新橋的建設(shè)施工都存在很大的困難。

（3）從平面接線以及航道條件來看，新舊橋之間間距應(yīng)越近越好。當(dāng)新舊橋橋面間距按4 m設(shè)計(jì)時(shí)，則基礎(chǔ)之間凈距最小為2.2 m，距離非常近。新橋基礎(chǔ)施工對(duì)運(yùn)營(yíng)中的舊橋基礎(chǔ)帶來較大的安全隱患，給設(shè)計(jì)施工帶來較大困難。

（4）由于距離鐵路橋近，且鐵路橋體量龐大，為了與其景觀協(xié)調(diào)，新三岸大橋橋型選擇受限。同時(shí)，三岸大橋距離南岸江灣路立交橋僅100 m，為了減小三岸大橋建設(shè)對(duì)江灣路的影響，新橋最好不設(shè)邊跨，這也給三岸大橋橋型選擇帶來了制約。

4 改造方案

本項(xiàng)目為跨江、技術(shù)復(fù)雜、主跨徑>270 m的特大橋改造工程，需要對(duì)舊橋加固利用還是拆除重建進(jìn)行綜合比選;結(jié)合施工交通組織方案，對(duì)主橋橋型方案、結(jié)構(gòu)形式、施工方案等進(jìn)行充分的比選論證，擬采用三種方案進(jìn)行對(duì)比論述。見表1。

（1）方案1為保留舊橋，新建右幅橋。近期保留舊橋通車，同時(shí)新建四車道的三岸右幅橋。這樣新舊橋形成了雙向八車道。遠(yuǎn)期待舊橋達(dá)到使用年限時(shí)拆除舊橋，按右幅橋斷面新建左幅橋。

方案1在舊橋拆除前，橋位區(qū)的三個(gè)橋梁將在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)存在高-低-高的空間形態(tài)，景觀上不協(xié)調(diào)。

（2）方案2為拆除舊橋，分幅修建左右幅橋。保留舊橋通行，新建三岸右幅復(fù)線橋。待右幅復(fù)線橋通車后，同步拆除舊橋，新建左幅橋。

本方案與方案1的不同之處在于舊橋拆除的時(shí)機(jī)不同。方案1為分期實(shí)施，方案2為一步到位。

（3）方案3為拆除舊橋，整幅一次性建設(shè)。本方案思路簡(jiǎn)單明了，即封閉三岸大橋交通，拆除舊橋，然后在橋位處一次性修建雙向八車道的新三岸大橋。

顯然，該方案需長(zhǎng)時(shí)間完全中斷三岸大橋節(jié)點(diǎn)交通，由周邊路網(wǎng)分流，社會(huì)影響非常大。

現(xiàn)狀三岸大橋運(yùn)營(yíng)狀況良好，若現(xiàn)階段拆除重建，存在較大的資源浪費(fèi)和社會(huì)影響。從節(jié)約投資、減小社會(huì)影響的角度看，推薦采用方案1。通過選擇與舊橋造型匹配的復(fù)線橋橋型方案，可改善景觀效果較為不利的影響。方案1具體實(shí)施流程如下：

（1）舊橋按現(xiàn)狀雙向六車道通行;

（2）對(duì)舊橋橋梁基礎(chǔ)及邊坡進(jìn)行必要的防護(hù)，保證舊橋安全運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，在舊橋上游新建由北向南的四車道三岸復(fù)線橋（滿足二級(jí)航道凈空要求）;

（3）復(fù)線橋完工后將交通流引向復(fù)線橋，并改造舊橋?yàn)橛赡舷虮钡乃能嚨罉蛄?

（4）舊橋及新建復(fù)線橋組成滿足雙向八車道的城市快速路橋梁。

5 復(fù)線橋橋型方案研究

三岸大橋復(fù)線橋的通航等級(jí)為規(guī)劃Ⅱ級(jí)航道，通航凈空要求不小于現(xiàn)有三岸大橋凈空，因此其主橋要求跨徑≥凈270 m。結(jié)合地形、地質(zhì)、施工條件，復(fù)線橋擬采用下承式鋼管混凝土系桿拱橋、中承式鋼管混凝土拱橋、斜拉橋和自錨式懸索橋四個(gè)橋型方案進(jìn)行比較。

復(fù)線橋橋型方案比較如表2所示。

（1）經(jīng)濟(jì)性

從工程投資角度看，方案一、方案二、方案三相差不大，建設(shè)總投資均在4.1億元左右，方案四投資最高。從后期運(yùn)營(yíng)成本來看，方案一、方案二橋面系采用鋼格構(gòu)+混凝土橋面板，后期主要是吊桿的更換維護(hù);方案三斜拉橋主梁采用組合梁，后期需定期更換斜拉索;方案四懸索橋主梁采用鋼箱梁，后期需定期更換吊桿，鋼箱梁還需設(shè)置抽濕系統(tǒng)。因此后期運(yùn)營(yíng)成本方案一、方案二較低，方案三、方案四較高。

（2）施工方面

本項(xiàng)目無論采用何種橋型和施工方案，首要考慮的問題就是需保證復(fù)線橋施工過程中舊橋的安全運(yùn)營(yíng)。方案一、方案三、方案四主橋均采用樁基礎(chǔ)，樁基施工采用鉆孔灌注的工藝，無須大規(guī)模明挖，對(duì)舊橋基礎(chǔ)影響較小;方案二需大面積開挖擴(kuò)大基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻，為了減小基礎(chǔ)施工過程中對(duì)舊橋基礎(chǔ)的影響，需要加強(qiáng)基坑防護(hù)措施，保證舊橋的安全性。方案一、方案二拱肋均采用斜拉扣掛系統(tǒng)施工，方案三斜拉橋采用懸臂對(duì)稱拼裝，施工工藝成熟，施工期間基本不影響通航和行洪。方案四懸索橋采用頂推施工，需要在邕江中設(shè)置頂推臨時(shí)墩，對(duì)通航和行洪有一定的影響。

從施工上看，方案一、方案三較優(yōu)。

（3）適用性

四個(gè)橋型方案均采用單孔雙向通航，都能滿足通航和行洪要求;均能滿足車輛及行人通行所需的結(jié)構(gòu)剛度要求。方案四整體最弱，相較其他三個(gè)方案來說行車舒適性方面略有不及。

（4）景觀效果

本項(xiàng)目地理位置特殊，復(fù)線橋橋位附近除了現(xiàn)狀的三岸大橋，還有南欽高鐵邕江特大橋，因此考慮橋梁的景觀效果不應(yīng)獨(dú)立來看，而應(yīng)將三座橋梁作為一個(gè)整體考慮。

方案一、方案二均采用拱橋，與舊橋及高鐵橋造型類似，三座橋梁擺放在一起總體而言是比較和諧統(tǒng)一的。方案一采用下承式系桿拱，拱肋結(jié)構(gòu)高度比舊橋高出26 m，比南欽高鐵邕江特大橋低16 m，三座橋梁形成高-低-高的差別。方案二采用與舊橋結(jié)構(gòu)形式一樣的鋼管混凝土拱橋，但跨徑和橋面比舊橋適當(dāng)增大和抬高，復(fù)線橋與舊橋拱肋大致呈平行的弧線形，從外形上看復(fù)線橋類似一座由舊橋同比例放大的橋梁。對(duì)比方案一和方案二兩種拱橋結(jié)構(gòu)，從景觀上看均與橋址環(huán)境協(xié)調(diào)，但方案二效果更佳。

方案三采用斜拉橋，斜拉橋主要由橋塔、斜拉索、主梁等結(jié)構(gòu)組成，橋塔高聳，比舊橋拱頂高出約42 m;斜拉索傾斜布置，與舊橋垂直布置的吊桿重重交叉，形成網(wǎng)格，視覺效果不佳。因此從景觀效果看，方案三不及方案一、方案二。

方案四采用自錨式懸索橋，橋塔較舊橋拱頂高出約13 m，同方案三一樣，其整體風(fēng)格與橋位處的兩座拱形橋不搭配。

因此，從景觀效果上看，方案二最佳，方案一次之，方案三和方案四外觀協(xié)調(diào)性不足。

綜合經(jīng)濟(jì)性、施工、適用性及景觀效果看，方案一最優(yōu)。三岸大橋復(fù)線橋推薦采用橋型方案一：下承式鋼管混凝土系桿拱橋。

6 結(jié)語

三岸大橋改擴(kuò)建是整個(gè)東環(huán)高改快的控制性工程。本文通過對(duì)三岸大橋改造的全面論述、分析與比較，提出了以下具有現(xiàn)實(shí)參考意義的意見：

（1）三岸大橋橋址航道條件較差，建設(shè)條件復(fù)雜，受高壓塔、鐵路橋、南北岸接線條件等限制較大，在將來的設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)著重考慮這些因素的影響。

（2）從節(jié)約投資，減小社會(huì)影響的角度看，推薦采用保留舊橋，新建右幅復(fù)線橋的改造方案。同時(shí)通過選擇與舊橋造型匹配的復(fù)線橋橋型方案，改善景觀效果較為不利的影響。

（3）綜合經(jīng)濟(jì)性、施工、適用性及景觀效果看，三岸大橋復(fù)線橋推薦采用下承式鋼管混凝土系桿拱橋。

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