山区复杂地形大跨度混凝土拱桥大临方案设计

李豪（中铁港航局工程集团二公司）

1 引言

大临工程的建设是修建大跨度桥梁的首要任务，是保证桥梁主体结构顺利施工的最为重要的环节。在山区修建大跨度混凝土拱桥，由于地形条件及施工场地的限制，大临工程的选址及设计显得尤为重要，将直接决定了主体工程施工进度及施工质量。因此，在施工进场之初应结合实际的地形及施工条件，合理布置施工场地，优化大临工程设计。本文以正在施工的沪昆客运专线北盘江特大桥为例，对大临的规划及设计进行研究，为同类工程的建设提供一些参考。

2 工程概况

沪昆客运专线北盘江特大桥位于贵州省关岭县与晴隆县之间，线路穿岗乌隧道后横跨北盘江河谷，桥尾紧接光照隧道进口。桥址位于光照水电站下游约1.5km处，两岸均有贵州省光照水库库区公路从桥下通过。

桥梁中心里程为D1K881+943.0，桥梁全长：721.25m。主桥为中心跨度445m上承式钢筋混凝土拱桥，引桥及拱上孔跨布置为：1×32m简支箱梁+2×65m预应力混凝土T构+8×42m预应力混凝土连续梁+2×65m预应力混凝土T构+2×37m预应力混凝土连续梁，建成后为世界最大跨度的混凝土拱桥，其总体布置见图1所示。

北盘江特大桥为本线重（难）点桥梁工程，桥址区两岸岸坡地势陡峻，岸坡自然坡度为37°～62°，局部为陡崖，河谷深切，为典型的山区“V”形峡谷地形，桥面距离谷底约300m，两侧均与隧道相连，施工场地十分狭小。

3 施工场地的整体规划

下面以北盘江特大桥为例，讨论施工场地的整体规划因考虑的主要因素。

3.1 场地整体规划考虑的主要因素

①、材料运输通道

桥址区两岸桥下均有电站公路通过，桥址上游约1.0公里处有光照电站的吊桥，可使两岸公路相通。外地材料进场可依靠公路运输，从贵黄高速经岗乌到达上海岸工地，而昆明岸工地材料周转可通过桥址上游吊桥昆明岸侧公路到达。材料到达两岸后，再通过施工临时便道，达到施工作业面。但在施工进场后，经调研该桥为原电站临时施工便桥，已不能通行重型施工车辆，因此施工场地布置时需考虑如何将材料运输至昆明岸。

②、施工期间两岸公路安全防护

桥下公路现状为上海岸桥下为路基路面，昆明岸桥下为200m左右的隧道交通洞。在桥墩及基础施工期间，如何保证桥下公路的通行安全。特别是拱座基础的施工，两岸拱座的开挖方量达到了30多万方，拱座与公路面高差为120m，拱座开挖对桥下公路的影响范围达到了500m；其次，两侧拱座开挖出的大量土石方如何外运，均需要在场地布置中予以重点考虑。

③、混凝土拌合站的位置

本桥为混凝土拱桥，混凝土圬工方量达到13万多方。因此拌合站的场地位置决定了整体的材料运输通道的设计。拌合站选址时需考虑以下几个方面：a、周密考虑临时设施，具有满足生产及生活需要的水电供应；b、方便原材料进场和成品混凝土出场的运输通道以及便利的生活设施；c、根据混凝土的需求量，考虑要有足够的堆料面积，以满足原材料的贮藏和堆放。d、拌合站周围要有较为完善的排水设施，尽可能减少污染。综合以上考虑及两岸公路的运输条件、场地条件，选择在上海侧下游5km处建设混凝土拌合站，同时供应两岸的混凝土施工。

3.2 场地的综合最优布置

从两岸公路施工防护来看，上海侧公路路面暴露于拱座开挖的作业面下，且影响范围达到了500m，如果对公路进行常规的临时棚架防护，则防护范围过长，另一方面，拱座距离路面高差达120m，落石冲击力大，临时棚架结构无法满足拱座开挖期间公路行车的安全，同时防护棚架将影响到拱座基坑弃渣的外运。因此综合考虑搅拌站位置、材料运输等，修建一座临时过江通道是十分必要。

本工程综合考虑上海岸公路的施工安全距离及现场实际情况，在桥址下游约450m处修建了一座施工临时钢便桥。首先可作为上海岸与昆明岸之间的互通的材料运输通道的同时，其次在施工期间可以将上海岸桥下500m范围的公路进行封闭，行人及地方车辆通过该便桥到昆明岸，再通过电站临时吊桥回到上海岸，为上海岸陡坡上拱座基础开挖创造的条件，一举两得。场地整体布置平面见图2所示。

而对于昆明岸的公路防护，桥下为既有公路200m长交通洞已将公路行车面覆盖，结合实际地形，在既有交通洞上游有一冲沟，在拱座开挖期间，弃渣会从冲沟下泄，影响行车安全，本工程在冲沟下公路80m范围修建永久性棚洞，即可拦截开挖下泄的弃渣，也可保证桥梁建成后的公路行车安全。棚洞结构防护照片如图3所示。

4 劲性骨架预拼场的选址

对于山区大跨桥梁，相邻均为长大隧道工程，隧道的弃渣量大，弃渣场的设置主要以考虑隧道弃渣为主，山区常规桥梁一般采用与隧道公用弃渣场。但对于本文桥例，如与隧道公用弃渣场，则运距基本达到10km以上，不但增加成本，且耽误工期。

大跨度混凝土拱桥采用钢管混凝土劲性骨架施工，钢管桁架需设置较大的预拼场地，为方便钢管桁架的运输及吊装，预拼场地不宜离桥位太远，根据现场踏勘，在桥位下游约500m上海侧河岸有一较大的洼地，可作为预拼场地。因此，结合现场实际地形的情况及施工工期安排，大临设计时，将弃渣场与预拼场合并。即在施工前期，将该下游洼地作为拱座开挖的弃渣场地，待拱座施工完毕，将其改造为劲性钢桁架的预拼场地。并利用弃渣，将预拼场与桥下吊装平台之间的公路面拓宽，满足钢管桁架节段运输的需要，节省了土地，节约了投资。建成的预拼场地及过江栈桥如图4所示。

5 缆索吊跨度、吊重的设计

大跨度混凝土拱桥采用劲性骨架施工，骨架的吊装及外包混凝土施工期间均需采用缆索吊机进行作业，一般缆索吊机的覆盖范围主要以考虑主桥的施工为主，因此在设计之初考虑缆索吊机的主跨为746m，上海侧塔高43.6m，昆明侧塔高83.4m，缆索跨度为50+746+155m，昆明侧缆塔位于6#桥台上，如图5所示。进场详细踏勘现场实际地形后，上海岸山体地形较高，可充分利用地形，将缆索吊机跨度加大，直接将上海侧锚于山体内，省去上海侧43.6m高缆塔，昆明侧缆塔降到71m，节省了安装时间及投资，如此主缆跨度加大到827m，缆索吊机跨度变为827+155m，其布置见图6所示。

对于缆索吊机的吊重主要取决于拱脚段劲性骨架的吊装重量，骨架三维图如图7所示。拱脚段骨架全断面重约120t（未含模板工程），如整体吊装，则缆索吊机吊重在150t。虽然整体吊装可以节省吊装次数，节省时间。但受桥位地形、预拼场、吊装平台等场地的限制，要实现整宽26.8m劲性骨架的预拼装、运输及吊装十分困难。预拼场也无法再扩容。结合以上情况，设计采用了分三次吊装的方案，即拱肋和平联单元从预拼场通过平板车运输至桥梁下方的吊装平台。先起吊拱肋单元起吊，完成与前一节段主弦管的连接，再起吊横联单元与拱肋拼接，完成一个节段的吊装。拱肋单元起吊重量38.5～48t，横联单元重量19t，吊装示意见图8所示。采用三次吊装方案，缆索吊机的吊重只需要65t，大大节省了缆索的用量，且能够适应狭小的场地地形条件。

6 结束语

目前北盘江特大桥项目预拼场、搅拌站、缆索吊机等大临工程均已建设完成，工程施工进展顺利，很好的保证工程的施工进度及施工质量。

因此，在山区地质、地形艰险的峡谷环境进行大临项目施工，必须详细踏勘现场，根据现场实际情况，并结合工程的施工特点，利用先天条件，科学规划大临布置。最大限度的发挥临时设施的效能，保证工程顺利施工的同时，节省大临设施的投资。