泉南高速公路洛维柳江特大桥改扩建方案研究

孙文俊，吴家锋

(1.长沙理工大学，湖南　长沙　410114；2.广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西　南宁　530029)



泉南高速公路洛维柳江特大桥改扩建方案研究

孙文俊1，2，吴家锋1，2

(1.长沙理工大学，湖南长沙410114；2.广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530029)

孙文俊(1985—)，助理工程师，在读工程硕士，研究方向：交通规划、道路与桥梁设计；

吴家锋(1980—)，高级工程师，工程硕士，研究方向：道路与桥梁设计。

摘要：洛维柳江特大桥作为泉南高速公路广西柳州至南宁段改扩建工程的关键性工程，是该改扩建项目的重点和难点。文章根据该桥梁的工程条件和通航要求，结合现有桥梁的技术状况，提出了保留原桥并加宽和拆旧桥建新桥两种改扩建方案，通过比较分析，得出了合理的改扩建推荐方案。

关键词：特大桥；连续刚构；改扩建；方案；桥型

0引言

近年来，受国家经济快速发展和区域交通量急速增长等因素影响，现有高速公路网局部路段的实际通行能力和公路服务水平已不能满足设计要求，相对于新建复线，改扩建项目具有占用土地少、工程造价低等优势，因此，高速公路项目改扩建在我国多个省份迅速兴起。参照国内外高速公路改扩建方案技术

难点，本文对泉南高速公路广西柳州至南宁段改扩建项目中的重点桥梁结构物的改扩建方案进行研究和探讨，为项目实施提供参考和借鉴。

1桥梁建设背景

广西柳州至南宁段改扩建工程是国家高速公路网G72泉州至南宁高速公路的重要组成部分，目前也是广西最繁忙的高速公路。该段高速公路经过十多年的使用，道路交通量急剧增长，部分路段已趋饱和，道路服务水平已明显下降。依据社会发展和交通量增长的需求，为提高泉南高速公路柳南段服务水平，适应并促进经济的发展，拟对泉州至南宁高速公路广西柳州至南宁段进行改扩建，将原双向4车道高速公路改扩建为双向8车道，改扩建里程长248 km。洛维柳江特大桥作为泉南高速公路上的跨江特大桥，是本次改扩建项目研究的重点和难点。

2桥梁工程条件

2.1自然条件

柳江流域属亚热带季风气候区。春末夏初，流域上空受盛行的西南或东南季风所控制，热带海洋的暖湿气流携带着丰富的水汽，为本地区大暴雨提供了充分的条件。此时北方的冷空气常常南下，与暖湿气流交汇，降雨活动更趋于频繁，副热带高压稳定在20°N～24°N，西藏高原常常维持一个小高压，有利于西南低涡的产生，致使流域同时受锋面和低涡的影响，加上流域复杂的地形因素，使流域常形成大暴雨，峰高量大，易于成灾。柳州站每年10月至翌年3月为枯水期，年最小枯水流量一般出现在12月至2月。

2.2桥位条件

拟建桥梁位于柳州市区以下的红花水利枢纽库区，桥址水深条件优良，桥区处于最低通航水位时，河面宽度约为500 m，平均水深约10 m。桥址附近无易变的洲滩，桥位航道水深条件优良，河床稳定。根据外业调查，现有洛维大桥桥位上游约300 m处布设有一个阳和货运码头，距离洛维大桥较近，因此本桥梁改扩建方案不宜在现有洛维大桥的上游布设，以留出安全距离。

2.3通航条件

根据《广西西江黄金水道建设规划》(桂政发〔2010〕12号)，洛维大桥跨越的柳江(柳州至石龙三江口河段)远期规划为内河I级航道。根据《内河通航标准》(GB50139-2004)内河I(3)级航道通航净空为：单向：2×净宽110 m×净高18 m，双向：净宽220 m×净高18 m；根据《广西主要通航河流跨河建筑物通航净空尺度及技术标准研讨会记要》(桂交纪要〔2009〕40号)中规定，广西Ⅰ级航道通航净空高度由18 m调整为≥13 m。

3既有洛维柳江大桥现状

既有洛维大桥在柳州市鱼峰区洛维村附近跨越柳江，建成于1998年，该桥跨组合为(10×30+80+125+80+3×30)m，全桥长698 m，主桥(跨越柳江段)为(80+125+80)m单箱单室连续刚构，引桥为(10×30+3×30)m先简支后结构连续T梁，桥面总宽为28 m，人行道板设置在上下行桥梁的中央。桥墩为三柱式墩和薄壁式墩，重力式桥台(见图1～2)。该桥设计荷载等级为汽超-20级、挂-120。

经2010年检测，目前洛维大桥存在梁体裂缝、梁顶板渗水、泛碱，墩台混凝土剥落、露筋，帽梁横向裂缝、竖向裂缝等较多病害。总体技术状况等级为三类。

图1　桥梁全景图

图2　桥面局部图

4桥梁改扩建方案比选

由于原桥按内河Ⅲ级航道的通航标准设置通航孔净空，不能满足航道规划要求，且原桥存在较多病害，在原桥基础上拼宽存在较大的结构安全隐患，施工及技术难度较大，势必增加造价。根据航道规划及现有大桥实际情况，经研究和分析，对该桥提出了保留原桥并加宽和拆旧桥建新桥的两种改扩建方案并进行比较。

4.1保留原桥并加宽方案

该方案为保留原4车道桥梁继续使用，并新建桥梁加宽至8车道。新建桥梁按照满足远期规划的内河I级航道净空要求设置，通航标准采用Ⅰ(3)级，单向双孔通航净空为：2×净宽110 m×净高13 m；双向单孔通航净空为：净宽220 m×净高13 m。由于新建桥梁跨径与原桥不一致，加宽方案更不能采用直接拼宽的方案，应采用分离式加宽方案。

分离式加宽方案可选择单侧分离式加宽和双侧分离式加宽两种方案。根据洛维大桥桥位处地形、地物情况及桥梁建成后对通航、行洪等方面的影响，以下对该桥的两种分离式加宽方案进行分析和比较。

(1)由于新建桥梁与原桥跨径不一致，导致桥墩及基础相互错开，若采用单侧分离式加宽，则有两幅桥梁，若采用双侧分离式加宽，则一共有三幅桥梁，从行洪角度考虑，两幅桥梁更有利。

(2)本方案为保留原桥并加宽的方案，待远期实施航道规划，条件成熟时，需拆除现有的洛维大桥再新建满足内河I级航道净空要求桥梁。因此本方案应给现有洛维大桥预留出远期拆除的安全距离及空间，不宜离现有洛维大桥太近。相对而言，单侧加宽方案比双侧加宽方案更有利于将来旧桥拆除施工。

(3)受通航净空要求限制，新建桥梁桥面要比现有洛维大桥桥面高出约10 m。若采用双侧分离式加宽，三幅桥梁则会形成中间低两边高的情况，整体造型也不美观。

根据以上几个方面的分析和比较，项目组认为应在现有洛维大桥的下游侧采用单侧分离式加宽的改扩建方案较为合适。

4.2拆旧桥建新桥方案

该方案为先利用现有的桥梁维持车辆通行，在现有的桥梁一侧新建一幅单向4车道桥梁，待新桥建成后，利用新建桥梁维持双向车辆通行，拆除现有的桥梁并在原桥址新建一幅单向4车道桥梁。

该方案的优点是整座桥梁的净空满足I级航道通航孔要求。缺点是需待分离式加宽桥建成后再拆除现有的桥梁然后在原址新建另一幅桥梁，施工过程较复杂，工期较长，造价较高，造价要比保留原桥方案高出约1.3亿元。

4.3方案比选结果

根据《广西西江黄金水道建设规划》(桂政发〔2010〕12号)，柳州至石龙三江口河段规划为Ⅱ级航道，远期预留3 000 t级船舶通行(内河Ⅰ级)航道。洛维大桥所在的位置属于该段航道的上游末梢，对航道建设的影响相对较小。其次，柳州至石龙三江口河段的远期规划实施时间待定，而现有的洛维大桥建成于1998年，只使用了14年就拆除会造成资源上的浪费。因此，研究认为现阶段不宜采用拆旧桥建新桥的方案，可待实施远期航道规划，条件成熟时，再拆除现有的洛维大桥，在原址新建满足内河Ⅰ级航道净空要求的桥梁。

根据以上的分析和比较，本项目对洛维大桥的改扩建方案推荐采用保留原桥并单侧分离式加宽的方案，该方案具体实施为保留原桥梁并改造成单向4车道桥梁作为上行线继续使用，另外在原桥的下游一侧新建一幅分离式单向4车道桥梁作为下行线使用。

5推荐方案概述

既有洛维大桥主桥为(80 +125+80)m单箱单室连续刚构桥，最大通航孔为125 m。在桥梁跨径布置时考虑到新建桥梁的桥墩不能占有现有航道和消减航道宽度，同时又要满足远期Ⅰ级航道净空要求，预留发展空间。新建桥桥墩的设置应充分考虑航道水流流向的影响和与原桥桥墩对应配合的问题。据此，大桥主桥双向通航孔宜采用250 m左右，单向通航孔宜采用150 m左右。

桥型方案的选择过程中，根据桥位附近的地形、地质、水文、地貌等自然条件先后提出了斜拉桥、钢管拱、连续箱梁桥等多种主桥桥型方案进行分析比较，根据“适用、安全、经济、美观”的原则，经综合分析比选，认为连续箱梁桥型具有工程规模较小、投资金额较少、施工工艺成熟、工程进度快、后期维护简单等优点，且该方案与既有洛维大桥同为梁式结构，左右呼应，桥梁景观较为协调。结合通航论证初步计算资料，最终确定采用(85+2×155+85)m预应力混凝土连续箱梁桥作为新建桥梁主桥推荐方案，见图3。

结合桥位地形、地质，考虑水位、通航净空、桥型的经济跨径及规划道路等因素，新建桥梁采用跨径组合为(16×30+85+2×155+85+7×30)m，主桥采用(85+2×155+85)m预应力混凝土连续箱梁，主跨布置按双孔单向通航设计，两岸引桥分别采用16×30 m和7×30 m跨先简支后连续预应力混凝土T梁，全桥长1 179 m。主桥墩为钢筋混凝土箱式墩，挂篮悬臂浇筑施工，桩基础；边墩为三柱式墩，桩基础。引桥桥墩为三柱式墩，桩基础；桥台为肋式埋置式台，桩基础。桥面宽23.18 m，净宽：行车道净20.5 m(左侧路肩2.50 m+行车道4×3.75 m+右侧路肩3.0 m)+人行道1.5 m。

6结语

目前，广西柳州至南宁段改扩建工程项目已开工建设，根据设计批复，已同意利用既有洛维大桥维修加固并新建一幅分离式单向4车道桥梁的改扩建方案。下阶段，将加强对既有桥梁状况的调查及检测，结合桥梁病害发展情况，进一步优化维修加固方案，保证桥梁结构安全性和耐久性。

参考文献

[1]中交第二公路勘察设计研究院有限公司，广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.泉州至南宁高速公路广西柳州至南宁段改扩建工程可行性研究报告[R].2012.

[2]广西西江黄金水道建设规划(桂政发〔2010〕12号)[Z].

Research on Reconstruction and Expansion Programs of Luowei Liujiang Super-large Bridge in Quannan Expressway

SUN Wen-jun1，2，WU Jia-feng1，2

(1.Changsha University of Science & Technology，Changsha，Hunan，410114；2.Guangxi Communica-tions Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Abstract：As the key project of Guangxi Liuzhou-Nanning segment reconstruction and expansion project in Quannan Expressway，Luowei Liujiang Super-large Bridge is the key point and difficulty of this re-construction and expansion project.Based on the engineering conditions and navigation requirements of this bridge，and combined with the technical condition of existing bridge，this article proposed two re-construction and expansion programs of retaining the original bridge with the widening as well as build-ing the new bridge with the demolition of old bridge，then through comparative analysis，obtained the reasonable recommended reconstruction and expansion program.

Keywords：Super-large bridge；Continuous rigid frame；Reconstruction and expansion；Programs；Bridge type

收稿日期：2016-02-04

文章编号：1673-4874(2016)02-0051-04

中图分类号：U445.6

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.012

作者简介