复合环境下桥梁选型实例分析

李念平，王召胜

（山东省调水工程运行维护中心，山东 济南 250100）

1 桥梁建设背景及概况

引黄济青输沙渠大桥（以下简称“输沙渠大桥”）为沾化至临淄公路的重要桥梁之一。沾化至临淄公路是连接山东省黄蓝两区与济南都市圈的重要通道，将有力推动黄蓝两区与省会城市群经济圈联动发展和黄河三角洲高效生态经济区中北部开发。

输沙渠大桥位于博兴县引黄济青工程蔡寨公路桥上游约300 m 处，跨越引黄济青高低输沙渠（两渠三堤）。桥位处地表起伏较大，引黄济青工程堤顶高程较高，桥下堤顶道路通行净空应不小于4.5 m，满足工程清淤、抢修需要。该桥北面约2 km 为批复的黄河大桥、南面约700 m 为规划的蔡寨互通立交。输沙渠大桥的桥位、跨越角度受黄河大桥桥位和蔡寨互通立交的严重制约，与引黄济青高低输沙渠斜交，主桥桥长约200 m、桥宽31 m，设计双向六车道。

引黄济青工程是远距离、跨流域、跨区域的重大战略性工程，是山东省“百”字型骨干水网的重要组成部分。工程建成通水30 年来，累计引水约 102 亿 m3、供水约 85 亿 m3。特别是近 5 年来，工程超负荷、超流量、全年运行，有力保障了胶东地区用水安全，促进了胶东地区经济社会发展。

2 桥梁选型原则

鉴于引黄济青工程的重要性、特殊性，大桥选型应充分考虑大桥与引黄济青工程的相互影响。引黄济青工程长年调水运行，桥梁施工将与调水运行同期进行，桥梁设计方案、施工方案受调水的制约，同时桥梁施工期间对堤身稳定和调水运行有一定影响。输沙渠大桥施工期、运营期一旦发生影响堤身安全、调水安全、水质安全的事件，将造成极其严重的社会影响和经济损失。

本文从规划期、施工期、运营期等不同阶段，充分考虑桥梁安全可靠性、技术先进性、经济合理性和环境保护等的要求，统筹兼顾桥梁建设对引黄济青工程的影响，综合比选两孔、一孔等4种方案，从中选出最优方案。同时，采取有效措施，最大限度减轻桥梁施工期、运营期对引黄济青工程的不利影响，最大限度保障引黄济青工程的堤防安全、运行安全和水质安全。

3 桥梁设计方案

3.1 方案一：钢桁梁+钢混组合梁+大直径桩

桥梁全长961.08 m，路线前进方向与桥墩走向的右交角为90°, 上部结构采用预应力混凝土（后张）简支小箱梁,桥面连续。

主桥采用一孔108 m 钢桁梁跨越高输沙渠，一孔70 m 组合梁跨越低输沙渠。方案一需在低输沙渠右堤临水坡设置一排桥墩，即13 号桥墩。13 号桥墩及其基础采用直径3.5 m 的钻孔灌注桩，不设承台和系梁。13 号桥墩基础施工不需要开挖,对堤防安全和调水安全影响较小。为确保堤防安全，在13 号桥墩靠近高渠堤防一侧，设置一道喷射混凝土防渗墙；桥梁上部结构施工采用临时支架隔离、保护被跨越的渠道，同时为108 m钢桁梁组装提供临时支撑。70 m 钢混组合梁采用架桥机架设施工，对渠道堤防和调水影响较小。

3.2 方案二：连续钢桁梁+大直径桩

方案二与方案一唯一不同的是主桥上部结构。方案二主桥上部结构采用了（108+70）m 连续钢桁梁。一孔108 m 钢桁梁跨越高输沙渠，一孔70 m 钢桁梁跨越高输沙渠。主桥上部结构采用顶推施工,不在渠道断面内设置临时支撑，同时，下部结构不设承台和系梁，13 号桥墩基础施工不需要开挖,对渠道堤防和调水影响较小。为确保堤防安全，在13 号桥墩靠近高渠堤防一侧，设置一道喷射混凝土防渗墙，进一步减轻桩基施工对渠道堤防和调水的影响。

3.3 方案三：钢桁梁+钢混组合梁+承台

方案三与方案一唯一不同的是主桥下部结构。方案三的13 号桥墩采用直径3.5 m 的柱式墩；承台尺寸为 7.6 m×7.6 m×3.5 m（长×宽×高），采用4 根直径1.8 m 的钻孔灌注桩。13 号桥墩承台施工需要大开挖，严重影响渠道堤防安全和调水安全。该方案在施工期、运营期对渠道堤防、调水均有一定影响。为减轻13 号桥墩承台基础开挖对渠道堤防和调水的影响，拟采用钢板桩围堰+喷射混凝土防渗墙的组合支护方式，保障下部结构施工期间的基坑安全、堤防安全和调水安全。

3.4 方案四：斜拉桥

如输沙渠大桥一孔跨越引黄济青高低输沙渠，主桥单孔跨径约200 m。目前适用于200 m跨径，且技术成熟、经济合理的桥梁型式有连续刚构桥和斜拉桥。

与其他方案相比,连续刚构桥建筑高度增加6.5 m。如采用连续刚构桥一孔跨越引黄济青高低输沙渠，为保障桥下堤顶道路通行净空，整个路线纵断面需抬高6.5 m。同时，输沙渠大桥南侧700 m 处的蔡寨互通立交需移位设置，不符合地方政府规划。故连续钢构桥方案不成立。

方案四拟采用95 m+210 m+95 m 预应力混凝土斜拉桥方案，路线前进方向与桥墩走向的右交角为90°。桥梁主跨210 m，一孔跨越引黄济青高低输沙渠，引黄济青工程管理范围内不设桥墩。桥梁下部结构采用群桩基础且离渠道较远，上部结构采用悬臂挂篮施工,施工期、运营期对渠道堤防和调水的影响较小。桥梁建筑高度较其他方案增加1 m，为保障桥下堤顶道路通行净空,整个路线纵断面需抬高1 m，可满足蔡寨互通立交的规划需求。但该方案的技术难度大、经济合理性差，施工周期长，施工期间的不确定因素多。

4 桥梁方案比选

综合考虑引黄济青输沙渠大桥对渠道堤防安全、运行安全、水质安全、渠道日常管理、渠道改扩建的影响，及桥梁自身安全技术可行性、经济合理性、运营维护等方面因素，对上述4 个方案进行对比分析。经对比分析，综合考虑输沙渠大桥桥位的局限性、桥梁的安全可靠性、经济技术合理性和对引黄济青工程的影响，方案一即108 m 钢桁梁+70 m 钢混组合梁+大直径桩，是安全可靠、经济适用、有效保护渠道的方案。同时建议，做好桥梁施工期、运营期等不同阶段的防护工作，安全环保文明施工，最大限度减少输沙渠大桥对引黄济青工程的影响，确保堤防安全、运行安全和水质安全。