南广铁路西江桥位、桥式方案的选择

陈达建

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 工程概况

南宁至广州铁路是南宁与广州间最便捷的运输通道，为以客为主的客货混运铁路，旅客列车设计行车速度200 km/h及以上。南广铁路进入贵港、梧州、云浮、肇庆以后，从大的走向上基本沿西江东行，由于广东省肇庆市、云浮市的经济行政重心分别处于西江的南北两侧。为更好带动两个地级市经济的发展，铁路线路走向在经过位于西江南侧的云浮市后，跨过西江至北岸进入肇庆市是必然的选择。铁路跨越大江大河桥梁的桥址、桥式方案的选择就成为制约线路走向方案的因素之一。

西江是珠江流域最大的一条支流，起源于云南省广南县，流域跨越滇、黔、桂、粤四省区及越南，全长2 075 km，流域面积353 120 km2，广西梧州至广东三水县思贤滘称西江。西江为广西、广东的主要通航河道，船只过往频繁，通航等级为国家内河Ⅱ级，船舶吨级2 000 t，按Ⅱ级2排2列通航的航道等级进行设计，双向通航孔净宽210 m，上底宽183 m，净高18 m。通航水位为20年一遇标准，设计通航水位为国家85高程16.3 m。

2 西江桥位方案的初步规划(图1)

南广铁路云浮市范围内设置云浮站后向东进入肇庆市与线路大走向相适应的西江河段一定范围内，合适设桥的位置主要有两处:一处是小湘河段，该段河流位于西江转弯隘口处，水的流速快、水深深达80 m，两岸山体地质条件较好，两岸狭窄，有条件一跨过江;另一处是三榕峡河段，江面开阔，水流较缓，水深20 m左右，可设水中大跨桥梁过江。

图1 南广线跨西江桥位示意

3 小湘桥位方案(图2)

图2 小湘桥位西江主跨布置(单位:mm)

3.1 小湘桥位桥式方案

小湘桥位处接近河段弯曲段顶部，河面宽度450 m，河床最大深度约80 m。该处西江深切，形成峡谷，两岸为中低山，桥位处西江两岸基岩出露，地质条件好，为推力拱桥的理想天然桥位。如果采用单塔斜拉桥桥式，则需要在西江中设墩，一则在80 m深水中设基础施工技术难以达到，二来不能满足通航要求;如果采用双塔斜拉桥桥式，则受地形限制，没有配置边跨的条件，主跨受力偏心，技术上难以成立。而充分利用西江两侧的山体推力，设置推力拱桥，采用一跨越过西江，桥梁对航道的不利影响最小，避免了深水基础。

拱桥的桥式有钢箱拱桥、钢管混凝土拱桥2种方案。从外观上来讲，钢箱拱桥更加简洁，线条更加流畅、美观;从受力性能上讲，钢箱拱桥比钢管混凝土拱桥结构受力更可靠;而且钢箱拱桥的动力特性和横向稳定性都优于钢管混凝土拱桥。钢箱拱桥方案在技术、施工、运营安全等方面具有明显优势，因此采用钢箱拱桥方案，桥梁主跨为450 m中承式提篮式钢箱拱桥。

3.2 小湘桥位其他重点工程

小湘桥位方案线路位于山区，其他重点工程为飞鹰隧道7 143 m和北岭山隧道12 438 m。

3.3 小湘桥位拱肋施工方案

3.3.1 竖转+大段提升的施工方案

拱肋分为三大段在拼装场地进行组拼，其中拱肋边段水平投影长度为160 m，弦长188 m，质量约7 000 t，拱肋中段水平投影长度为108 m，弦长108 m，质量约2 900 t。拱肋边段采用竖转施工，施工完毕后，在拱肋边段顶端安装提升塔架，利用提升塔架，拱肋中段采用整体提升的施工方法(图3)。竖转+大段提升的施工方案的重点在拱肋边段与拱座连接时的高程控制、大吨位船只的配置和大段竖转及提升施工中对通航的影响。

图3 竖转+大段提升的施工

3.3.2 缆索吊装方案

拱肋每个节段质量不超过300 t，开始3个节段利用500 t浮吊安装，其余节段采用缆索吊机施工。吊杆及桥面系均采用缆索吊机架设完成(图4)。缆索吊装方案的主要难点在于施工期长受台风暴雨等恶劣气候影响大，节段拼装中线形控制要求高等。

图4 缆索吊装方案

4 三榕峡桥位桥式方案

4.1 三榕峡桥位桥式方案

三榕峡桥位位于小湘桥位西江下游4.5 km，河面平坦开阔，河床宽度700 m，常水位河床深度20 m，桥址区范围内地层由新到老依次为第四系全新统人工填土，泥盆系中上统砂质泥岩、泥质砂岩、石英砂岩，该地层中石英砂岩、砂质泥岩及泥质砂岩呈互层状产出。

由于该方案线路高程在整个线路中起控制作用，桥式方案采用钢桁梁斜拉桥跨越西江。根据通航要求，主桥孔跨布置需要满足通航净宽不小于194 m及桥墩结构、防撞附属设施等构造要求，通航孔跨采用2-228 m。桥式方案有钢桁拱桥方案和斜拉钢桁梁桥方案。

4.1.1 三榕峡桥位钢桁拱桥方案(图5)

主桥结构形式:下承式连续钢桁拱桥，主跨布置为:32.7 m+(114+2×228+114)m+32 m。

主桥结构构造:矢跨比为 0.25，桥面距拱顶61.2 m，拱肋采用钢结构，桥面采用密布横梁结构;主桁间距16 m;主跨跨中处桁高8.5 m，支点处桁高26 m，主跨跨中吊杆间距12 m，靠近支点处2个节间吊杆间距15 m;边跨桁高13 m，节间距离:除靠近主跨的2个节间为15 m外其余为12 m。

4.1.2 三榕峡桥位斜拉钢桁梁桥方案(图6)

主桥结构形式三塔斜拉桥，主跨布置为:(73.2+120+2×228+120+73.2)m。

图5 三榕峡桥位钢桁拱桥主桥孔跨布置(单位:m)

图6 三榕峡桥位斜拉钢桁梁桥主桥孔跨布置(单位:m)

4.1.3 三榕峡桥位桥式比较结论

钢桁拱桥方案和斜拉钢桁梁桥方案主桥工程数量比较接近，斜拉桥方案略省，钢桁拱桥施工临时设施数量较大。同时，由于钢桁梁斜拉桥方案动力性能优于钢桁拱桥，故三榕峡桥位的西江桥式推荐采用斜拉钢桁梁桥方案。

4.2 斜拉钢桁梁桥施工方法

采用打设钢管桩搭设平台施工钻孔桩，采用钢吊箱围堰施工承台，斜拉桥采用悬臂吊装施工。

5 桥位桥式方案比选结论

小湘桥位方案与三榕峡桥位方案比较见表1。

表1 小湘桥位方案与三榕峡桥位方案比较

桥位方案的选择需结合线路走向、工程设计情况、地方规划衔接、环境影响及运营条件等因素综合考虑，虽然小湘桥位方案工程艰巨，工程投资大，但避开了城市规划区和建成区。本段线路方案的选择经过多方面综合比较后，最终选择西江小湘桥位方案。

桥式方案采用450 m中承式提篮式钢箱拱桥，拱肋施工有竖转+大段提升和缆索吊装方案。这2种施工方案均能完成本桥施工，结合施工难度和施工资源配置情况，在南广线施工中采用缆索吊装方案。

6 结语

结合以上南广铁路在肇庆市跨越西江的桥位、桥式方案选择的分析，在新建铁路跨越大江大河的桥渡方案选择应考虑以下因素。

(1)由于跨越大江大河的桥梁往往有通航、行洪方面的要求，桥梁高、跨度大和深水基础施工等要求，桥梁结构形式复杂，工程投资高，桥址位置的选择往往成为影响线路走向的因素之一。

(2)桥址位置应充分结合河流两岸及水中地形、地质条件，既有及规划航道要求、水流情况、排洪要求，在此基础上选择合理的桥式方案，进行必要的技术经济比较。

(3)桥式的设计应考虑:①结构耐久性和维护的方便性;②建设条件的合理性;③通航条件、行洪条件、地质条件、地形条件、交通条件、河床演变等;④安全性:结构安全性、防洪安全性、地基稳定性、通航安全性;⑤施工操作的可行性:施工技术、设备、费用、安全、环保等综合比选;⑥与环境的协调性。

［1］中华人民共和国铁道部.铁建设［2005］140号 新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［2］中华人民共和国铁道部.GB50090—2006 铁路线路设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2006.

［3］中铁工程设计咨询集团有限公司.新建南广铁路桂平至新肇庆段初步设计总说明书［Z］.北京:中铁工程设计咨询集团有限公司，2008.

［4］中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路南宁至广州线桂平至肇庆东段肇庆西江特大桥Ⅰ类变更设计说明［Z］.北京:中铁工程设计咨询集团有限公司，2010.

［5］铁鉴函［2008］1691号 关于新建南宁至广州铁路黎塘至广州段初步设计的批复［Z］.北京:铁道部工程设计鉴定中心，2008.

［6］中华人民共和国铁道部.TB10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［7］中华人民共和国铁道部.TB10002.2—2005 铁路桥梁钢结构设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［8］中华人民共和国铁道部.铁建设［2005］285号 新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［9］中华人民共和国铁道部.铁建设函［2003］205号 新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2005.