复杂地形区域水利工程进场道路和桥隧方案设计研究

叶文坤，欧泽锋

(1.广东粤海珠三角供水有限公司，广州 511458；2.广东省水利水电勘测设计研究院有限公司，广州 510635)

1 概述

水利工程是我国国民经济和社会发展的重要物质基础，长期以来，水利工程在防洪、排涝、防灾、减灾等方面对国民经济的发展做出了重大的贡献，同时在工业生产、农业灌溉、居民生活、生态环境等生产经营管理中发挥了巨大的作用。部分水利工程建设在山地丘陵地带，地面起伏较大，河流沟谷纵横交错。近年来，工程在生态保护[1-4]和建筑景观[5-7]方面的要求不断提升，给水利工程的建设带来了挑战，通过合理利用环境因素以及地势地质条件优化工程设计方案，降低工程对环境造成的影响和破坏有着重要意义。

2 工程概况

珠江三角洲水资源配置工程是为优化配置珠江三角洲地区东、西部水资源，从珠江三角洲网河区西部的西江水系向东引水至珠江三角洲东部，主要供水目标是广州市南沙区、深圳市和东莞市的缺水地区。该工程输水线路总长度为113.2 km，由输水干线(鲤鱼洲取水口～罗田水库，长90.3 km)、深圳分干线(罗田水库～公明水库，长11.9 km)、东莞分干线(罗田水库～松木山水库，长3.6 km)和南沙支线(高新沙水库～黄阁水厂，长7.4 km)组成。

深圳分干线从罗田水库取水，经罗田泵站取水加压后从深圳市宝安区罗田森林公园的山体下穿，沿广深高铁北侧规划路布置，转入光桥路下布置至公明水库进库闸再接公明水库，全长约11.9 km，为单线输水，设计过流量为30 m3/s。

为保证施工设备与建设材料的进出，需修建进场道路。罗田泵站进场道路用于运行期进场管理，施工期兼做施工道路，道路需满足施工期和运营期车辆通行以及水泵、电机等大件设备运输要求。

3 建设要求

本着践行“绿水青山就是金山银山”的理念，罗田泵站进场道路除了交通功能外，还要求落实生态设计，合理利用环境因素以及地势地质条件等，保证进场道路与环境的契合性，降低对森林公园生态环境造成的影响和破坏。

罗田森林公园作为集森林风光、水库风光和田园风光于一体的大型城郊森林公园，总面积为46 067 hm1、主园路长8.8 km、休闲步道长9 km、登山道长5 km，进场道路建设应最大程度保障深圳人民进行户外运动和悠闲散步的需求，且需与森林公园景观相协调。

本文通过对珠江三角洲水资源配置工程中罗田泵站进场道路的设计方案进行比选，选出推荐方案，并介绍推荐方案桥隧结构、建筑的设计特点。

4 进场道路路线比选

罗田泵站地处山区丘陵地带，地面起伏较大，植被茂盛，附近已有道路不能满足工程建设需要，同时处于林场林区及森林公园，对生态环境保护的要求较为严格，禁止大填大挖，施工难度大，建设条件复杂，对进场道路的合理规划和建设技术提出了更高的要求。针对上述要求，提出两种路线设计方案。

方案一：罗田泵站进场道路接Y104乡道，起点为罗田水库坝下250 m处的跨水库泄水渠交通桥，沿水库泄水渠东侧林场园区道路向东至水库溢洪道，之后转北向沿溢洪道东侧布置，以筑堤下埋箱涵形式跨过库尾，再向北沿已有土路布置至马鞍部，再转至北侧连接原有园区土路，道路全长为1 820 m(平面布置见图1)。罗田泵站进场道路全线利用罗田林场原有道路，其中前段1 100 m利用林场已有绿道，路面宽度为3.5 m，为保证施工大型车辆通行要求，局部增设错车道，中段和后段650 m路面从原宽2.5 m扩宽至7 m。

方案二：本着践行绿水青山就是金山银山的理念，根据水利部门、环保部门意见，并充分考虑林地场区的意见，保护林业用地，设计单位对罗田泵站进场道路进行多方案设计比选，并做出相应调整。罗田泵站进场道路前段1 246.3 m，以三座桥、一条隧道和一小段新开道路替代(以下简称“三桥一隧方案”)，以减少对林地的破坏。后段施工道路573.7 m，路面宽度从初步设计的7 m调整到6 m、总路基宽度控制在8 m以内。罗田泵站进场道路起点接Y104乡道，在罗田水库管理处门口东侧架桥跨越罗田水库泄水渠，之后采用隧道，自罗田林场现有桥北侧30 m处山体进洞，沿山脊下布置，至水库溢洪道西岸出洞，采用架桥穿过库尾至对岸山体，沿山边等高线东绕行一小段范围，再架桥至东侧山体与已有林区土路相接，至马鞍山口(平面布置见图2)。该方案线路总长为1 495 m，进口1号桥90.9 m，隧洞段463 m，2号桥91.8 m，3号桥71.8 m，新开道路139.9 m，后接方案一扩宽路段约573.7 m到罗田泵站，另有接驳段63.9 m。

通过对方案的比选(见表1)，最终采用方案二(“三桥一隧”方案)。方案二兼顾永临结合，施工便道同时作为后期运营维护的进场道路，路线顺直，行车安全性好，对生态环境影响小。

表1 进场道线路方案比选

5 “三桥一隧”方案设计

“三桥一隧”方案，道路起点接Y104乡道，从水库坝下250 m处的跨水库泄水渠既有桥梁上游30 m新建1号桥进场，之后以隧道形式穿越山体，隧道终点接2号桥跨过库区最窄的区域，后沿山体往东延伸，接着利用3号桥跨越库区，桥梁终点接现状林区土路，剩余路段沿林区土路走向进行布线，终点接罗田泵站，路线全长1 492.1 m。项目全线按双车道四级公路标准建设，设计速度为20 km/h，标准路基宽为6.5 m，路面宽为6 m。

5.1 隧道方案设计

进场道路隧道为单洞短隧道[8]，起讫桩号为K0+130～K0+595，长度为465 m，洞门进出口端均为端墙式，双向两车道设计。进洞口高程为28.50 m，出洞口高程为39.91 m。通车路面宽度为7.1 m，隧洞净宽9.86 m，总高6.25 m。隧道位于半径250 m/160 m 圆曲线和直线上，设置0.3%和2.8%的单向坡(断面示意见图3)。

图3 隧道断面示意(长度：cm)

5.2 1号桥方案设计

1号桥起终点为K0+002.890～K0+097.010。全桥总长94.12 m，桥宽10 m，其中6.5 m为车行道，两侧1.75 m为人行道，跨径组合为(25+40+25)m；上部结构为拱式刚架体系，主边孔拱轴线采用悬链线，拱轴系数m=4.0。主孔计算跨径为37.4 m，计算矢高为6.6 m，矢跨比为1/5.67；左边孔计算矢高6.478 m，矢跨比为1/5.78；右边孔计算矢高为6.722 m，矢跨比1/5.56，腹拱为半径6.3 m的圆弧拱。

桥梁采用“3跨上承式葵花拱”造型[9-10]，材质运用“普通清水砼”，并配以“素银色”涂装饰面，线条以曲线为基调，展现拱桥的古典柔美，结合周边绿化美化的点缀，以期达到“桥景协调，有桥有景”的设计理念(效果示意见图4)。

图4 1号桥效果示意

5.3 2号桥方案设计

2号桥起点桩号K0+608.100，终点桩号K0+702.200，总长94.1 m，桥宽11.2 m，跨径组合为(25+40+25)m，上部结构为预应力混凝土等截面连续箱梁[11-12]，下部结构为Y形实体墩，桥台为桩柱式桥台，桩基均采用1.2 m钻孔灌注桩。

桥面系以上采用装饰性系杆拱桥，结合主桥梁式受力结构，形成“仿中承式拱桥体系”。拱肋、系杆、吊杆、风撑、横撑等均为装饰性非承重结构，材质采用方形钢管，以减轻结构的自重，配以“红色”涂装饰面，主桥结构材质运用“普通清水砼”，该桥通过“造型和饰面”，以期达到“上下协调，色调鲜明”的现代拱桥设计理念(效果示意见图5)。

图5 2号桥效果示意

5.4 3号桥方案设计

3号桥起终点为K0+849.500～K0+921.300，总长为71.8 m，桥宽10 m，其中6.5 m为车行道，两侧1.75 m为人行道，跨径组合为(15+35+15)m。上部结构为简支箱梁[13]，桥墩为钢筋混凝土门式框架墩，桥台为桩柱式桥台，桩基均采用1.2 m钻孔灌注桩。

桥面系以上采用装饰性双塔对称悬索桥[14]，结合主桥梁式受力结构，形成“仿悬索桥体系”。横梁以上的门形塔柱、悬索及吊杆为装饰性非承重结构。门形塔柱采用钢筋混凝土箱形截面，配以“素银色”涂装饰面，与周围环境融为一体，悬索及吊杆为铁锚链自垂悬于桥面。该桥借助“门形塔柱、铁锚链”的运用，形成古朴厚重、外形挺拔，具有历史年代感的设计风格(效果示意见图6)。

图6 3号桥效果示意

6 结语

本文依托江三角洲水资源配置工程，通过对罗田泵站进场道路的设计方案进行比选及优化，最后采用“三桥一隧”推荐方案，技术可行，虽然造价略高，但路线顺直，通达性好，车辆行驶安全性好，道路占用林地少，挖方、填方量均较小，对生态环境影响小，并兼具建筑景观功能，保护了老百姓的绿水青山。该进场道路可为类似复杂地形区域水利工程施工便道的设计及优化提供参考。