深圳市罗沙路高架桥桥位方案比选

王 辉

(深圳市市政工程总公司,广东 深圳 518034)

1 工程介绍

罗沙路高架桥的线路从罗沙公路旁的东方凤雅台处起坡,沿罗沙公路走向爬升,并在罗沙公路梧桐山隧道前以大半径曲线向北进入夹门山隧道。

罗沙公路现为深圳罗湖往盐田方向的唯一通道,现状为双向六车道,且交通非常繁忙。公路沿线分别有东方凤雅台、梧桐山风景管理处、玉雅居、待开发的罗福花园、长岭村及部队营房等建筑分布于北南两侧。该桥的建设将对罗沙公路的交通状态、沿线居民的生产及生活产生诸多影响。因此,罗沙路高架桥的桥位选择、结构形式的采用等需充分综合考虑各种因素进行比选,以期达到最佳的经济效益和社会效果。

2 工程地质

罗沙公路所处的原始地貌单元为低山坡地地貌。场地地势北高南低,道路北侧地堑边坡陡峭,南侧相对低缓,地形起伏较大。公路在中线北侧为山体开挖成堑,中线南侧为筑堤而成。

2.1 地层岩性

场地内地层自上而下分别为:

(1)第四系坡积层:含块碎石粉质黏土,浅黄色,不均匀夹有强风化凝灰岩块碎石,可朔 ～硬塑状态。该层层厚约7.10～ 8.50m。

(2)第四系残积土层:粉质黏土,紫红、浅黄色,由砂质凝灰岩风化残积而成,可塑 ～硬塑状态。局部位置处含强风化夹层。残积土层层厚约 3.1～16.1m,分布于整个场地。

(3)上侏罗系砂质凝灰岩:凝灰质结构,块状构造。根据其风化程度的不同可分为全、强、中、微风化四个亚层。

(4)全风化砂质凝灰岩:浅红、浅黄色,矿物中除石英和少量碎屑外,绝大部分已风化蚀变,岩芯多呈土柱状。层厚约 1.3～3.2m。

(5)强风化砂质凝灰岩:浅黄色,岩石巾的基质和部分碎屑已风化蚀变,岩芯多呈土柱状、碎块状,轻击易碎。最大层厚约 17.7m,分布于整个场地。

(6)中风化砂质凝灰岩:浅黄、浅灰色,岩石中的基质有一定程度的风化,岩体内裂隙发育,岩芯呈碎块状。该层层厚约 0.8～6.1m,分布于整个场地。

(7)微风化砂质凝灰岩:青灰色,岩石中的基质和碎屑均较新鲜、坚硬,裂隙稍发育,岩芯多呈碎柱状。分布于整个场地。

2.2 场地地下水

场地地下水主要富存于强风化、中风化的砂质凝灰岩裂隙中,属基岩裂隙水,微具承压性。其透水性、含水性一般,为中等透水层。

地下水埋深约 7.6～9.8m,场地地下水主要受大气降水补给,其径流方向大致由北向南。

场地地下水含水层为中等透水层,地下水对混凝土结构和混凝土中的钢筋不具腐蚀性。

3 桥位方案

罗沙路高架桥拟设计两个桥位方案。

3.1 方案 I介绍

(1)罗沙路高架桥分为左右独立的两幅桥,每幅桥均为三车道,桥面净宽 12.25 m,桥梁全宽 13.25m,在落地点处左右两幅桥梁的中线间距 14.25m,桥梁边缘净距 1.0m。

(2)本方案罗沙路高架桥左右线对称于罗沙公路中线布设,罗沙公路地面道路仍然为双向六车道。在高架桥起坡段,地面道路左右向分布在高架桥两侧;当高架桥爬升至满足桥下净空要求后,地面道路左右线并入高架桥下,直至梧桐山隧道。

(3)由于在高架桥施工期间仍需保持罗沙公路的畅通,为尽量减少施工过程中对罗沙公路交通的影响,在桥梁直线段的上部结构拟采用 n×35.0m预制小箱梁。每幅桥横向设四片小箱梁,全桥共 108片小箱梁。

(4)预制小箱梁的下部结构分别采用U型重力式桥台、三柱门式桥墩的结构形式。左右两幅桥共用一个三柱门式桥墩,帽梁为矩形,墩身为圆柱形。当地面道路在高架桥两边时,三根墩柱均置于中间绿化带上;当地面道路并入高架桥下后,中间墩柱置于地面道路中央分隔带内,外侧两根墩柱置于地面道路人行道绿化带内。

(5)根据初步地质勘察报告,基础采用钻孔柱桩基础。桥墩每个墩柱下设两根桩基,同一桥墩的三根墩柱下的承台不采用横系梁连接;每个桥台下设六根桩基。桥台拟定桩基直径 1.2m,桥墩拟定桩基直径 1.5m,桩长按 30.0m考虑。

(6)桥梁曲线段的上部结构采用现浇连续箱梁。连续箱形梁的最大跨径 46.0m,考虑结构受力及与预制小箱梁结构匹配等多方面因素,现浇连续箱形梁梁高拟定为1.9m,箱梁顶板宽度 13.25 m,底板宽度 8.25 m,翼板每侧悬臂长度2.5m。

(7)现浇连续箱形梁的下部结构分别采用圆柱墩和埋置式肋板桥台。如地面条件允许,则桥墩采用双柱墩,墩柱横向间距 6.0m;如地面条件受到限制,则桥墩采用独柱墩。在分联处的联间墩顶设置帽梁。

(8)采用双柱墩的桥墩,每根墩柱下设置两根 1.5m桩基、矩形承台,两个承台之间设置横系梁联系;采用独柱墩的桥墩,每根墩柱下设置四根中 1.5m桩基、正方形承台。每个埋置式桥台设置三条肋板,六根 1.2 m桩基。桩长暂按30.0m考虑。

(9)本方案的小箱梁预制场拟定在起点 0号桥台附近。为不阻断罗湖至盐田的交通,需先根据罗沙公路改造施工图施工高架桥起点处两旁的地面道路,然后利用现有罗沙公路的路面设置预制场。小箱梁的预制场设置在 0号台和 2号墩之间,小箱梁预制完成之后拖移至设置在 0号桥台后路面上的堆放场。由于地形条件的限制,小箱梁的吊装无法采用龙门吊机施工,因此,本工程的所有小箱梁吊装需采用架桥机吊移施工。

(10)由于需在 0号台和 2号墩之间设置预制场,因此,0号台先只浇筑桩基与承台,台身部分待 1号桥墩以后的所有小箱梁吊装就位后再行浇筑。其它桥台及所有桥墩均可以连续工序施工。0号台与1号墩之间的小箱梁需待0号台身施工后再行吊装。桥墩帽梁及现浇连续箱梁的浇筑,均采用满布脚手架施工。

(11)目前,罗沙公路为罗湖至盐田区的唯一通道,罗湖来往盐田的车辆没有其他通道可以通行。因此,在高架桥施工过程中,不能中断罗沙公路的地面交通。无论在基础施工还是上部结构施工期间,罗沙公路地面道路均必须保持双向四车道通行。因此,在进行桥墩帽梁及现浇连续箱梁的施工时,必需先在罗沙公路上设汽车走廊,然后在走廊上设置满布脚手架设施。走廊的设置型式是:先于地面浇筑简易混凝土基础,基础上立钢管柱,柱上设置贝雷架托梁。走廊的设置要求有可靠的措施,确保安全、牢固。

(12)在下部结构施工、预制小箱梁的吊移、连续箱梁的浇筑等整个施工过程中,为确保高架桥下通行车辆的安全及对现场环境的保护,桥梁下需采取安装防护网、防护板等安全措施,防止从正在施工中的桥梁上向下堕物。

3.2 方案Ⅱ介绍

(1)本方案罗沙路高架桥分为左右独立的两幅桥,沿罗沙公路地面道路两侧布设,罗沙公路的现状地面道路仍然保持,直至梧桐山隧道。每幅桥均为三车道,桥面净宽 12.25 m,桥梁全宽 13.25m。

(2)由于高架桥沿罗沙公路地面道路两侧布置,高架桥的施工对现状罗沙公路地面道路的车辆通行影响较小,因此,高架桥左右线全线的上部结构形式均可采用现浇连续箱梁。箱形梁采用满布脚手架方式施工,只在右线向北转入夹门山隧道而需跨过罗沙公路的地方及各个右转路口设置汽车走廊即可。

(3)连续箱梁的最大跨径 38.0m,梁高 1.6m,箱梁顶板宽 13.25m,底板宽 8.25m,翼板每侧悬臂长度 2.5m。

(4)现浇连续箱梁的下部结构分别采用圆柱墩和埋置式肋板桥台,墩台基本在原地面道路两侧的绿化带内。在地面条件不受限制的地方,桥墩采用双柱墩,墩柱横向间距 6.0 m;在地面道路局部加宽处,桥墩采用独柱墩;在右线桥跨越罗沙公路处需采用门架墩。在分联处的联间墩顶设置帽梁。

(5)采用双柱墩的桥墩,每根墩柱下设置两根 1.5m桩基、矩形承台,两个承台之间设置横系梁联系;采用独柱墩的桥墩,每根墩柱下设置四根 1.5m桩基、正方形承台。每个埋置式桥台均设置三条肋板,六根 1.2 m桩基。桩长暂按30.0m考虑。

4 方案比较

4.1 方案 I优缺点

4.1.1 方案 I优点

(1)高速公路上车辆速度较快,将高架桥布置在罗沙公路中央符合快速车辆靠内行驶、慢速车辆靠右行驶的规律。同时,将高架桥布置在罗沙公路中间,也可减少高架桥上因车辆通行而给沿线两侧居民带来的噪声污染、光污染及日间光照减少等。

(2)上部结构小箱梁能够大批量预制,可以降低生产成本、提高施工质量。

4.1.2 方案 I缺点

(1)罗沙公路刚于 2004年 6月完成由双向四车道加宽至双向六车道的改造,将高架桥布置在罗沙公路中央需在刚竣工的罗沙公路上进行大面积的开挖。首先,在市民的心理上较难接受;其次,车行道下的地下管线均需废除重做,而高架桥走道路两侧时车行道下的地下管线均可保留。

(2)因罗湖来往盐田的车辆没有其它通道可以疏解,在高架桥的施工过程中仍需在桥下保持罗沙公路的畅通,故在施工期间,现有罗沙公路的交通将受到较大的影响,施工过程中的安全风险也有较大的增加。

(3)地面道路需从高架桥两侧逐步并入桥下,车道弯曲较多,因此,地面道路的车辆通行不太顺畅;在地面道路并入桥下后,三柱门式墩的两侧墩柱位于车行道与人行道之间的绿化带内,可能会有行人突然从墩柱后进入车行道,这将给在边车道上的车辆驾驶人员带来心理上的不安全感。

(4)从桥梁的结构形式上看,预制小箱梁下桥墩的三根墩柱在高架桥起坡处均处在地面车道左右线的中间,帽梁端部悬臂较大;然后逐步过渡,在地面道路并入桥下后,三根墩柱跨越罗沙公路车行道布置,帽梁长度要宽出高架桥桥面。这样一来,桥墩墩柱参差不齐,视觉效果较差。

4.2 方案Ⅱ优缺点

4.2.1 方案Ⅱ优点

高速公路高架桥布置在现状罗沙公路车行道两侧,在高架桥施工期间,仍然保持罗沙公路的正常通行,对罗湖来往盐田的交通基本不造成影响;不对刚竣工的罗沙公路进行大面积开挖,不破坏公路车道下的地下管线。

4.2.2 方案Ⅱ缺点

由于左右线高架桥布置在罗沙公路两边,高架桥离民房较近,且在高架桥爬升后,桥面将高于长岭村的居民楼顶。这样,高架桥上产生的噪声污染、光污染将对沿线居民有较大的影响,要减少这些影响,需在高架桥上安装隔音屏等措施;同时桥旁的居民楼将一直处于阴暗的环境中,影响采光。

5 桥位方案比选结论

(1)从居民楼拆迁量来看,长岭村有两座位于罗沙公路边的两层居民楼在两个方案中均需拆迁;从地下管线的拆迁工作量来看,方案 I需对现状罗沙公路进行改造,车道下的管线也需废除重做,而方案Ⅱ可以避免这些问题;对处于罗沙公路人行道及绿化带内的地下管线的改造,两个方案的工程量基本相同。

(2)从经济的角度来看,方案 I的桥梁工程造价稍少于方案 II,但地面道路改造费用要高于方案 II,因此,整体来看,两个方案的经济性相差不大。

(3)从环境和美学的角度,方案 I视觉效果稍差,但对沿线居民的影响相对要小;方案Ⅱ的桥梁和墩台布列较整齐,视觉效果要好,但桥梁靠沿线居民楼较近,对居民的生产和生活影响要大。

(4)方案I在施工期间对罗湖来往盐田的车辆交通影响较大,而方案Ⅱ施工期间对罗湖来往盐田的车辆交通影响不大。

综合比较,两个方案的经济性差别不大,但在环境、美观、施工期间对交通的影响及对沿线居民的干扰等方面,两个方案有较大的差异。

经过综合考虑、认真比选,本着“以人为本”的原则,认为方案I对沿线居民的影响和干扰较小,虽然该方案在施工期间对罗湖来往盐田的车辆交通影响较大,但其影响是短期的;而方案Ⅱ一旦实施,其对沿线居民的影响将是长期的。因此,推荐采用方案 I。在实施过程中,在方案 I的基础上进行了调整,确定为左幅走中线,右幅走边线。

[1]JTJ 062-91公路桥位勘测设计规范[S]

[2]JTG B 01-2003公路工程技术标准[S]