临猗黄河大桥桥位及引线方案研究
2022-03-04
来源:星星旅游
第4期(总第253期) 20 1 8年8月 山西交通科技 SHANXI SCIENCE&TECHNOLOGY of COMMUNICATIoNS NO.4 Au2. 临猗黄河大桥桥位及引线方案研究 邓洪宗 (山西省交通科学研究院,山西 太原030006) 摘要:以地质选线、环保选线为主线,综合考虑临猗黄河大桥的设计、施工、运营,详细阐述 了临猗黄河大桥及引线平面和纵断研究过程,为其他超长超高桥梁的选线提供参考. .关键词:地质选线;环保选线;桥位平面研究;桥位纵断研究;运营安全 中图分类号:U442.54 文献标识码:A 文章编号:1006-3528(2018)04---0074-05 岸陕西侧基本上呈黄土台塬地貌,黄土高崖耸立,崖 1概况 顶至河床高差达200 m左右;东岸山西侧地势较为 G351 1线菏泽至宝鸡高速公路是国家高速公路 平缓基本上属典型的黄土高原地貌,沟壑纵横,大型 网G35济广线的联络线,起点为山东省菏泽市,经 冲沟两侧有大量小冲沟,呈典型的“鸡爪”地形。 山东、河南、山西、陕西4省,终点为陕西省宝鸡市, 3路线设计思路 全长872 km。临猗黄河大桥及引线工程是国家高速 本项目黄河桥规模巨大,桥梁造价高,是本项目 公路G351 1线的重要组成路段,该项目主要为山西 的控制性工程,路线走向服务于桥位,本项目路线研 临猗和陕西合阳县两省交界的黄河桥,为国家高速 公路菏宝线的控制性节点工程,向东接山西省垣孙 究的基本思路为,坚持地质选线、环保选线的原则,同时要考虑桥梁引线的建设条件及运营安全。 高速公路(已建);向西接陕西省合凤高速公路(规 划),并与京昆高速公路相接。临猗黄河大桥及山西 境引线由山西省建设,陕西境引线由陕西省建设。 2地形地质特征 4方案研究 4.1桥位平面研究 临猗黄河大桥桥位处黄河两岸,整体上看西高 东低,为一个巨大的“u”形河谷,两岸地形陡峻,西 根据本项目路线方案布设思路,结合本项目具 体情况,共布设3个桥位走廊带。 图1桥位平面比较 收稿日期:2018-05—21;修回日期:2018—06—0l 作者简介:邓洪宗(198O一 ),男,四川攀枝花人,高级工程师,大学本科,2003年毕业于长沙理T大学土木丁程专业。 2018年第4期 邓洪宗:临猗黄河大桥桥位及引线方案研究 ·75· 4.1.1桥位方案一 无法利用地形展线降低桥梁高度,总体T程规模较 方案j高;方案三黄河桥梁长度较短,工程规模相对 较小,但连接线里程较长。考虑到本方案主要_T=程为 黄河大桥,黄河大桥的桥梁安全、建设规模、施T难 易、后期运营、养护管理才是本项目最需要考虑的内 容,因此,方案三] 程造价低,施T容易,环境影响 小,完] 后养护较方便,有利于发挥高等级公路的功 方案一的思路是尽量缩短新建高速的长度,此 域京昆高速呈东西走向,与合凤线的走向基本相 吲,存在共线的可能,方案一与京昆高速形成丁字交 叉,与京昆高速公路共线后,设枢纽互通与京昆高速 公路分离,与规划的合凤高速公路连接,本方案新建 路线长度l7.5 km,黄河大桥长6.8 kn1,与京昆高速 共线17.6 km . 能,具有较强的抗风险能力和较好的经济效益,将方 案三作为推荐桥位重点研究。 4.2桥梁高度研究 桥址 黄河河槽较宽,有4 km连续桥高均超 4.1.2桥位方案二 方案二的思路是不与京昆高速共线,与京昆高 速形成十字交义,向西与陕两省规划的合凤高速公路 顺接,本方案路线长度29.6 km,黄河大桥长6.9 km。 4.1.3桥位方案j 方案i是 方案二的基础上将黄河桥位尽量向 过100 ln'超长超高桥梁造成黄河桥设计、施T等难 度大,桥梁工程规模较大。根据地质、气象、水文、地 震等资料,桥址区地质条件较差,100 m钻孔范围内 南移,但不影响洽川国家风景名胜区,尽量降低黄河 大桥的规模,方案 在陕两境与京昆高速形成十字 交叉,本方案路线长度30-5 km,黄河大桥长6.5 km。 4.1.4桥位平面比选 a)方案一方案一的优点是新建里程短,可利 岩层未揭示,主要分布的土层有粉质黏土、细砂、粗 砂,力学指标较低;地表下20 m范围内饱和砂土属 于液化土,液化土层最大埋深9.5~20 m,液化等级 中等一严重;黄河冲刷深度大,达20余米,且存在 揭河底现象,对桥梁下部影响大; 域内地震动峰值 加速度0.2g,烈度为Ⅷ度,且黄河河口段最大风速达 45 m/s,对黄河桥结构影响较大。 刚京昆高速共线,但实际运营里程较长,本方案需要 与京昆高速共线17.6 km,现有共线段为四车道高 速公路,经交通量预测,结合京昆高速、合凤高速交 通量预测结果,现有四车道高速公路可适应至2025 以f 因素造成黄河桥设计、施T、养护、投资存 在较大风险,在推荐桥位走廊范同内如何降低桥梁 年,以后需加宽至六车道高速公路,而此路段有多个 高墩大跨桥梁,受高墩大跨桥梁拼接技术的限制,无 两侧拼接加宽的条件,需采用分离式加宽,加宽T程 规模较大。本方案布设于黄河湿地核心 范同内,对 黄河湿地的干扰较大。山西、陕西境新建里程短,收 费站、服务区布设空间位置受限, 此,推荐不共线 lf"S-、_二方案。 高度,缩短桥梁长度,从而达到降低施T难度,保证 结构安全,进而降低桥梁工程规模,是推荐桥位走廊 带内路线方案研究的重点。通过对推荐桥位走廊带 的进一步研究,考虑从调整纵断面和利用黄河两岸 坡面布设路线方案两个方面研究。 结合桥址区黄河两岸的地形条件,在推荐桥位 走廊范罔内分别沿黄河一、二级台地和陕西境徐水 河北侧山坡坡面展线,布设高、巾、低线3个方案进 行比选 h)方案二与方案三方案二路线较为顺捷,黄 河河道顺直,但黄河大桥较长,黄河两侧地形陡峭, 图2高中低线位平面比较 ·76· 山西交通科技 2018年第4期 4.2.1高线方案 从表1可以看l叶J,高线建设、运营里程最短;对 高线方案在山西侧黄土塬设黄河大桥跨越黄 山西境,低线建设里程最短,高线最长;对陕两境,高 线建设里程最短。 b)从土石方和路基防护数量上,高线填方 232万m 、挖方数量250万m ,填挖方数量基本平 河,桥梁终点止于陕西岸黄河与徐水河交汇处西北 角,路线继续向西与京昆高速公路交叉。黄河大桥最 大桥高167 m,主桥桥长5 544 in。该方案黄河桥跨 径组成采用(3 x 30+13 X 50)m+(140+3×168+140)m+ (140+4×168+140)m×5+(4×50)m,主桥采用等截 面钢桁粱,引桥采用T梁,桥梁全长6 488 m。黄河 两岸最大挖方20 m.最大纵坡2.7%。主线收费站、 服务区和互通布设空间自由度较大。 4.2.2中线方案 衡,符合不破坏就是最大的保护的环保理念,利于环 境保护。中线填方310万1TI,、挖方数量636万 ,挖 方量较大,但山两境填、挖方数量分别为 197/160万 ,填挖方数量基本平衡;陕两境挖方数 量较大,弃土困难,但考虑到陕西境路线里程较长, 可考虑纵向调运。低线填方392万m 、挖方数量 62l万m ,挖方量较大,山西境填挖方数量分别为 224N20万m ,弃方数量巨大.弃土场设置}f1难,无 纵向调运条件。 该方案沿黄河东岸黄土塬坡面沟壑区展线,在 黄河二级台地处设黄河特大桥跨越黄河,桥梁终点 止于陕西岸黄河与徐水河交汇处西北角黄土塬半坡 上,沿徐水河坡面处黄土沟壑展线2.2 km后,上黄 c)从与周边景区、保护区等设施的十扰匕,上述 3个方案在同一条桥位走廊范围,F}1黄河湿地缓冲 区通过,对黄河湿地干扰较小;绕避了洽川风景名胜 土台塬,继续向西与京昆高速公路交叉。黄河桥最大 桥高110 In,主桥桥长4 480 m。该方案黄河桥跨径 组成为(5×30+15×50)m+(7X5×128)m+(2×30)m, 区和徐水河国家湿地风景区。中线和低线沿徐水河 主跨采用l28 Ill等截面钢桁梁,桥长5 447 m;山西 岸最大挖方32 m,最大纵坡3.7%/740 m/l处;陕西 岸最大挖方44 In;最大纵坡3.5%/890 m/2处;山西 坡面展线,施T期对徐水河国家湿地风景 中的合 理利用区和管理区有一定干扰;高线沿徐水河沟口 黄土塬布线,对徐水河国家湿地公园基本无干扰。 侧主线收费站及服务区布设空间有限。 4.2.3低线方案 该方案路线从项目起点即沿黄河黄土塬坡面沟 d)从地震力对结构的影响上,根据20I5年第 五代地震动参数区划(GB 18306--2015)发布,临猗 黄河大桥所在区域抗震设防标准提高,基本地震动 峰值加速度提高至0.2g,相应地震烈度为Ⅷ度,导致 临猗黄河大桥实施难度进一步增大。对以一f 3个方 壑区展线,进入黄河一级台地,随后设黄河大桥跨越 黄河,桥梁终点止于陕西岸黄河与徐水河交汇处西 北角黄土塬半坡上,沿徐水河坡面处黄土沟壑展线 案,高线方案桥梁最高、跨径最大,地震力对结构的 影响最大,实施难度最大;反之,低线方案桥梁最低、 跨径最小,地震力对结构影响最小。 e)从桥梁施_T 、养护难度和一r期上,本项目主要 工程为黄河大桥,桥梁施工难度和l 期主要受采用 桥型方案的控制,高线桥梁跨径和高度最大,施 1 和 养护难度最大。高线方案黄河桥跨径采用1 60 n ,桥 5 km后,上黄土台塬,向西与京昆高速公路交叉,山 两岸桥高29 m,陕西岸桥高72 m,平均桥高50 in, 主桥桥长2 830 m。该方案黄河桥跨径组成为(4× 30)+4×(4×50)+(67+2×120+67)+4 x(67+4 X 120+67)+4×30预应力混凝土连续刚构,桥长 3 877-n;黄河山西岸最大挖方45 m,最大纵坡3.9%/ 800 rrd2处;陕西岸最大挖方29 in,最大纵坡3.9%/ 800 m/3处;山西侧主线、收费站及服务区布设空间 梁高度167 m,桥梁较高,施1二和养护难度较大.] 期略长;低线桥梁较低,跨径较小,施T和养护难度 略小,工期略短;中线居中。同时该区域风速较大,从 风速对结构影响以及对施工期间的影响I .高线影 响最大,低线最小。 严重受限,互通布设于黄土冲沟之间,将主线收费站 布没于黄河一级台地上。 4.2.4方案比较 a)从建设里程、运营里程上,各方案建设里程见 表1 表1建设里程表 km 陕两境 路线全长 9.692 l0.374 11.244 30.482 31.0l4 3l,104 对于引线桥梁,均位于黄土沟壑 :高线方案没 大桥562 trd3座,其中仅1座大桥桥梁高度约 50 in,其余两者大桥桥梁高度均在20 m以内;从施 工难度和施工便道修建上,高线施] 难度较小 中线 方案山西侧设大桥1 785 m/1l座,陕两侧设大桥 455 m/5座,全线设置的大桥桥梁高度基本在20~ 方案 高线 中线 低线 山西境 引线工程 黄河桥 l4.306 l5.193 l5.956 6.484 5.447 3.904 合计 20.79 20.64 19.86 。50 m之间,最大桥高68 ITI。黄土沟壑 桥梁施T以 及施工便道设置较为 难,施_『 难度较大,T期较 2018年第4期 邓洪宗:临猗黄河大桥桥位及引线方案研究 表2工程规模比较表 方案内容 路线全长/l【m 高线方案 30.482 中线方案 31.014 ·77· 长。对于低线,山西侧设大桥2 655 m/12座,陕西侧 设大桥2 107 m/14座;全线设置的大桥桥梁高度基 低线方案 3l_104 本在40~70 m之间,最大桥高73 m。黄土沟壑区桥 梁施工以及施工便道设置困难,施工难度大,工期长。 平曲线最小半径,m 路基填方/万m 路基挖方,万rn3 最大挖深, 最大纵坡 m,% 平均纵坡 2 500 232 250 2 O00 3lO 636 2 0o0 392 62l f)从运营安全上,纵坡、防护、挖方边坡高度。高 线纵坡缓,最大纵坡2.7%,挖方最大边坡高度 20 m,最大边坡高度为三级边坡,防护数量少,符合 环保理念,利于运营安全。中线山西岸最大挖方 32 m,最大纵坡3.7%n40 m/1处;陕西岸最大挖方 山西山西:26/2.0 山西:32/3.7 :45/3.9 陕西:20/2.7 陕西:40/3.5 陕西:2W3.9 山西1.9/3.2 山西2.3W5.8 山西2.5n %/km 陕西2.2,1.4 陕西2.7,4 陕西2.78/5 40 m,最大纵坡3.5%/890 m/2处。低线山西岸最大 挖方45 m,最大纵坡3.9%/800 m/2处;陕西岸最大 挖方29 m,最大纵坡3.9%/800 m/3处。从运营安全 上,高线纵坡平缓,利于运营安全;中线和低线均存 在连续陡坡,且挖方边坡较高,不利于运营安全,更 不利于环境保护,尤其是低线,主线收费站位于黄河 一级台地,为两侧连续下坡的最低点,对运营安全极 为不利。 g)从桥梁景观上,高线桥梁较高,恢宏大气,犹 如黄河上的一条蛟龙,景观效果最佳,同时与周边湿 地、保护区、国家级风景区相得益彰,增加了一道亮 丽的风景线;中线桥梁高度110 m,景观效果一般; 低线桥梁较低,景观效果较差。 h)从对黄河影响上,高线方案桥梁较高,跨径较 大,黄河中的桥墩较少,对黄河河道、水流影响较小; 低线桥梁较低,跨径较小,对黄河河道影响较大。 i)从收费站、互通、服务区设置条件上,高线方 案引线工程连续挖方路段相对较短,黄土台塬段路 线相对较长,收费站、服务区以及互通布设条件较 好,且布设位置选择余地较大。中线方案引线工程连 续挖方路段相对较长,黄土台塬段路线相对较短,收 费站、服务区以及互通布设位置受限。低线方案引线 工程连续挖方路段较长,黄土台塬段路线短,收费 站、服务区以及互通布设位置受限,互通布设于两黄 土冲沟之间,黄土台塬段无布设主线收费站位置,仅 能将主线收费站设于黄河桥桥头黄河一级台地。 i)从工程规模上,主要工程规模比较见表2。 总体规模造价上,低线方案工程造价39_3亿元, 工程造价最低;高线方案工程造价60.2亿元,工程 造价最高。对于黄河桥,低线方案桥梁较低且较短, 采用连续钢构方案,工程造价最低;中线方案和高线 方案桥梁高度分别为110 m和167 m,采用钢桁梁 方案,有利于降低桥梁上部重量,利于抗震,但工程 造价较高。 4.2.5综合比选 从以上比选可知,高线方案工程造价较高,桥梁 较长且较高,实施和养护难度较大;低线方案虽造价 黄河桥主桥跨径,m 168 128 120 黄河桥长,km 6.488 5.477 3.877 黄河桥最大桥高,m 167 110 72 引线桥梁 山西 562,3 1785/1l 2655/12 rn/座 陕西 , 455|S 21O7,14 黄河桥造价 乙元 33.0 23.1 8.9 总造价 山西 53.1 42-3 28.O 亿 陕西 7.1 9.2 1l-3 合计 60_2 51.5 39_3 较低,有利于降低临猗黄河大桥的实施难度以及建 设、养护和工程投资的风险,但低线纵坡较大,不利 于运营安全,且连续挖方长度较长,不利于环境保 护、弃土困难,主线收费站等设施布设困难,陕西境 不同意该接线方案;黄河大桥高度较低,景观较差。 中线方案工程造价适中,桥梁高度110 m,建设、养 护、运营风险可控;陕西境局部挖方数量虽较大,但 路线较长,可考虑纵向调运;山西境路基填挖方基本 平衡;纵坡相对平缓,桥梁轻盈、美观,与周围自然景 观协调,景观效果好,标志性较强,富有现代气息。 经综合分析,从既能有效降低工程造价以及建 设、养护、运营安全风险,又利于环境保护和桥梁景 观上,本项目拟推荐采用中线方案。 5结语 通过对临猗黄河大桥桥位的研究,可以总结出 以下结论: a)必须坚持地质选线,环保选线,必须坚持安全 第一的理念,本项目黄河大桥地形地质条件复杂,环 境敏感点多,本项目桥位一与桥位二由于桥梁规模 大,风险高,对黄河湿地影响大,因此被排除,而桥位 三是最合理的方案。 b)桥位方案要综合考虑各种因素,不只是前期 建设,还有后期运营,本项目黄河桥的低线位方案黄 河桥规模小,造价低,但运营安全不够理想,对沿线 环境破坏较严重,最终选择的中线方案在各方面较 均衡。 c)我国目前的高速公路均归各省建设和管理, 对于跨省的项目,方案研究一般需要全盘考虑,本项 目亦是如此,但这种类型的项目很难做到纯技术分 ·78· 山西交通科技 2018年第4期 析,从本项目中可发现,山西境与陕西境的造价呈反 比关系,由于黄河大桥归山西建设,黄河大桥规模降 低,必然导致陕西境工程规模增加,这个平衡很难由 技术层面决定,但如果陕西境的10 km高速和黄河 桥在一个项目,就可以由技术层面决定了,因此,这 种跨省项目的建设模式能否创新,值得探讨。 The Study on the Bridge Location and Lead Scheme of Linyi Yellow River Bridge DENG Hong-zong (Shanxi Transportation Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030006,China) Abstract:Taking the geological route selection and environmental protection route selection as the main line,comprehensively considering the design,construction and operation of Linyi Yellow River Bridge,this paper described the research process of Linyi Yellow River Bridge and the lead plane and longitudinal section in detail, which provided the reference for other super—long and super—high bridge routine selection. Key words:geological route selection;environmental protection route selection;bridge location plane research;bridge location longitudinal section research;operation safety (上接第65页) 本文可为类似项目公路网规划提供一定的参考价值。 参考文献: [1]邵春福.交通规划原理[M】.北京:中国铁道出版社,2015 山西省统计局,国家统计局山西调查总队.山西统计年 鉴(2008--2017).太原:中国统计出版社. 山西省公路局.山西省公路统计年鉴(二oo七年度一 二。一六年度).太原. The Research on the Transportation Development Planning of Datong County TANG Da-yu fShanxi Provincial Survey&Design Institute of Communications,Taiyuan,Shanxi 030012,China) Abstract:Through the investigation of Datong County’s economic society,transportation,regional road network and other basic information,using the connectivity method and the elastic coeficifent method,this paper forecasted the highway mileage of Datong County in the future characteristic year,which avoided the deviation of single prediction method in data application and guaranteed the reliability of the prediction accuracy.Through the traffic location analysis.it also analyzed and studied the layout stuctrure of Datong County Highway network,and determined the road network layout structure of Datong County,which provided some references for the similar engineering. Key words:highway;connectivity method;elastic coeficient metfhod;traffic location analysis (上接第70页) The Analysis of Construction Temperature for Organic Warm Mixing Asphalt Mixture GUO Ke.JI Guan-yu (Shanxi Transportation Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030006,China) Abstract:In order to reasonably determine the construction temperature of organic warnl mixing asphalt mixture,this paper compared four methods for determining the constuctrion temperature of asphalt viscosity temperature curve,the volume index change of Marshall compaction method and rotary compaction molded specimen,the mixture workability test.It also analyzed the determination results of the constuctiron temperature and the performance characteristics of the mixture during the test.It was considered that the construction temperature resuIts determined by the test of the rotary compaction method molded specimen volume index and the mixture workability test were reasonable. Key words:organic warnl mixing agent;viscosity temperature curve;construction temperature;rotational compaction method;workability test