復(fù)雜地形區(qū)域水利工程進(jìn)場道路和橋隧方案設(shè)計(jì)研究

葉文坤，歐澤鋒

(1.廣東粵海珠三角供水有限公司，廣州 511458；2.廣東省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 510635)

1 概述

水利工程是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，長期以來，水利工程在防洪、排澇、防災(zāi)、減災(zāi)等方面對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、居民生活、生態(tài)環(huán)境等生產(chǎn)經(jīng)營管理中發(fā)揮了巨大的作用。部分水利工程建設(shè)在山地丘陵地帶，地面起伏較大，河流溝谷縱橫交錯(cuò)。近年來，工程在生態(tài)保護(hù)[1-4]和建筑景觀[5-7]方面的要求不斷提升，給水利工程的建設(shè)帶來了挑戰(zhàn)，通過合理利用環(huán)境因素以及地勢地質(zhì)條件優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，降低工程對環(huán)境造成的影響和破壞有著重要意義。

2 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是為優(yōu)化配置珠江三角洲地區(qū)東、西部水資源，從珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部，主要供水目標(biāo)是廣州市南沙區(qū)、深圳市和東莞市的缺水地區(qū)。該工程輸水線路總長度為113.2 km，由輸水干線(鯉魚洲取水口～羅田水庫，長90.3 km)、深圳分干線(羅田水庫～公明水庫，長11.9 km)、東莞分干線(羅田水庫～松木山水庫，長3.6 km)和南沙支線(高新沙水庫～黃閣水廠，長7.4 km)組成。

深圳分干線從羅田水庫取水，經(jīng)羅田泵站取水加壓后從深圳市寶安區(qū)羅田森林公園的山體下穿，沿廣深高鐵北側(cè)規(guī)劃路布置，轉(zhuǎn)入光橋路下布置至公明水庫進(jìn)庫閘再接公明水庫，全長約11.9 km，為單線輸水，設(shè)計(jì)過流量為30 m3/s。

為保證施工設(shè)備與建設(shè)材料的進(jìn)出，需修建進(jìn)場道路。羅田泵站進(jìn)場道路用于運(yùn)行期進(jìn)場管理，施工期兼做施工道路，道路需滿足施工期和運(yùn)營期車輛通行以及水泵、電機(jī)等大件設(shè)備運(yùn)輸要求。

3 建設(shè)要求

本著踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，羅田泵站進(jìn)場道路除了交通功能外，還要求落實(shí)生態(tài)設(shè)計(jì)，合理利用環(huán)境因素以及地勢地質(zhì)條件等，保證進(jìn)場道路與環(huán)境的契合性，降低對森林公園生態(tài)環(huán)境造成的影響和破壞。

羅田森林公園作為集森林風(fēng)光、水庫風(fēng)光和田園風(fēng)光于一體的大型城郊森林公園，總面積為46 067 hm1、主園路長8.8 km、休閑步道長9 km、登山道長5 km，進(jìn)場道路建設(shè)應(yīng)最大程度保障深圳人民進(jìn)行戶外運(yùn)動(dòng)和悠閑散步的需求，且需與森林公園景觀相協(xié)調(diào)。

本文通過對珠江三角洲水資源配置工程中羅田泵站進(jìn)場道路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，選出推薦方案，并介紹推薦方案橋隧結(jié)構(gòu)、建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

4 進(jìn)場道路路線比選

羅田泵站地處山區(qū)丘陵地帶，地面起伏較大，植被茂盛，附近已有道路不能滿足工程建設(shè)需要，同時(shí)處于林場林區(qū)及森林公園，對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求較為嚴(yán)格，禁止大填大挖，施工難度大，建設(shè)條件復(fù)雜，對進(jìn)場道路的合理規(guī)劃和建設(shè)技術(shù)提出了更高的要求。針對上述要求，提出兩種路線設(shè)計(jì)方案。

方案一：羅田泵站進(jìn)場道路接Y104鄉(xiāng)道，起點(diǎn)為羅田水庫壩下250 m處的跨水庫泄水渠交通橋，沿水庫泄水渠東側(cè)林場園區(qū)道路向東至水庫溢洪道，之后轉(zhuǎn)北向沿溢洪道東側(cè)布置，以筑堤下埋箱涵形式跨過庫尾，再向北沿已有土路布置至馬鞍部，再轉(zhuǎn)至北側(cè)連接原有園區(qū)土路，道路全長為1 820 m(平面布置見圖1)。羅田泵站進(jìn)場道路全線利用羅田林場原有道路，其中前段1 100 m利用林場已有綠道，路面寬度為3.5 m，為保證施工大型車輛通行要求，局部增設(shè)錯(cuò)車道，中段和后段650 m路面從原寬2.5 m擴(kuò)寬至7 m。

方案二：本著踐行綠水青山就是金山銀山的理念，根據(jù)水利部門、環(huán)保部門意見，并充分考慮林地場區(qū)的意見，保護(hù)林業(yè)用地，設(shè)計(jì)單位對羅田泵站進(jìn)場道路進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)比選，并做出相應(yīng)調(diào)整。羅田泵站進(jìn)場道路前段1 246.3 m，以三座橋、一條隧道和一小段新開道路替代(以下簡稱“三橋一隧方案”)，以減少對林地的破壞。后段施工道路573.7 m，路面寬度從初步設(shè)計(jì)的7 m調(diào)整到6 m、總路基寬度控制在8 m以內(nèi)。羅田泵站進(jìn)場道路起點(diǎn)接Y104鄉(xiāng)道，在羅田水庫管理處門口東側(cè)架橋跨越羅田水庫泄水渠，之后采用隧道，自羅田林場現(xiàn)有橋北側(cè)30 m處山體進(jìn)洞，沿山脊下布置，至水庫溢洪道西岸出洞，采用架橋穿過庫尾至對岸山體，沿山邊等高線東繞行一小段范圍，再架橋至東側(cè)山體與已有林區(qū)土路相接，至馬鞍山口(平面布置見圖2)。該方案線路總長為1 495 m，進(jìn)口1號(hào)橋90.9 m，隧洞段463 m，2號(hào)橋91.8 m，3號(hào)橋71.8 m，新開道路139.9 m，后接方案一擴(kuò)寬路段約573.7 m到羅田泵站，另有接駁段63.9 m。

通過對方案的比選(見表1)，最終采用方案二(“三橋一隧”方案)。方案二兼顧永臨結(jié)合，施工便道同時(shí)作為后期運(yùn)營維護(hù)的進(jìn)場道路，路線順直，行車安全性好，對生態(tài)環(huán)境影響小。

表1 進(jìn)場道線路方案比選

5 “三橋一隧”方案設(shè)計(jì)

“三橋一隧”方案，道路起點(diǎn)接Y104鄉(xiāng)道，從水庫壩下250 m處的跨水庫泄水渠既有橋梁上游30 m新建1號(hào)橋進(jìn)場，之后以隧道形式穿越山體，隧道終點(diǎn)接2號(hào)橋跨過庫區(qū)最窄的區(qū)域，后沿山體往東延伸，接著利用3號(hào)橋跨越庫區(qū)，橋梁終點(diǎn)接現(xiàn)狀林區(qū)土路，剩余路段沿林區(qū)土路走向進(jìn)行布線，終點(diǎn)接羅田泵站，路線全長1 492.1 m。項(xiàng)目全線按雙車道四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為20 km/h，標(biāo)準(zhǔn)路基寬為6.5 m，路面寬為6 m。

5.1 隧道方案設(shè)計(jì)

進(jìn)場道路隧道為單洞短隧道[8]，起訖樁號(hào)為K0+130～K0+595，長度為465 m，洞門進(jìn)出口端均為端墻式，雙向兩車道設(shè)計(jì)。進(jìn)洞口高程為28.50 m，出洞口高程為39.91 m。通車路面寬度為7.1 m，隧洞凈寬9.86 m，總高6.25 m。隧道位于半徑250 m/160 m 圓曲線和直線上，設(shè)置0.3%和2.8%的單向坡(斷面示意見圖3)。

圖3 隧道斷面示意(長度：cm)

5.2 1號(hào)橋方案設(shè)計(jì)

1號(hào)橋起終點(diǎn)為K0+002.890～K0+097.010。全橋總長94.12 m，橋?qū)?0 m，其中6.5 m為車行道，兩側(cè)1.75 m為人行道，跨徑組合為(25+40+25)m；上部結(jié)構(gòu)為拱式剛架體系，主邊孔拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數(shù)m=4.0。主孔計(jì)算跨徑為37.4 m，計(jì)算矢高為6.6 m，矢跨比為1/5.67；左邊孔計(jì)算矢高6.478 m，矢跨比為1/5.78；右邊孔計(jì)算矢高為6.722 m，矢跨比1/5.56，腹拱為半徑6.3 m的圓弧拱。

橋梁采用“3跨上承式葵花拱”造型[9-10]，材質(zhì)運(yùn)用“普通清水砼”，并配以“素銀色”涂裝飾面，線條以曲線為基調(diào)，展現(xiàn)拱橋的古典柔美，結(jié)合周邊綠化美化的點(diǎn)綴，以期達(dá)到“橋景協(xié)調(diào)，有橋有景”的設(shè)計(jì)理念(效果示意見圖4)。

圖4 1號(hào)橋效果示意

5.3 2號(hào)橋方案設(shè)計(jì)

2號(hào)橋起點(diǎn)樁號(hào)K0+608.100，終點(diǎn)樁號(hào)K0+702.200，總長94.1 m，橋?qū)?1.2 m，跨徑組合為(25+40+25)m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁[11-12]，下部結(jié)構(gòu)為Y形實(shí)體墩，橋臺(tái)為樁柱式橋臺(tái)，樁基均采用1.2 m鉆孔灌注樁。

橋面系以上采用裝飾性系桿拱橋，結(jié)合主橋梁式受力結(jié)構(gòu)，形成“仿中承式拱橋體系”。拱肋、系桿、吊桿、風(fēng)撐、橫撐等均為裝飾性非承重結(jié)構(gòu)，材質(zhì)采用方形鋼管，以減輕結(jié)構(gòu)的自重，配以“紅色”涂裝飾面，主橋結(jié)構(gòu)材質(zhì)運(yùn)用“普通清水砼”，該橋通過“造型和飾面”，以期達(dá)到“上下協(xié)調(diào)，色調(diào)鮮明”的現(xiàn)代拱橋設(shè)計(jì)理念(效果示意見圖5)。

圖5 2號(hào)橋效果示意

5.4 3號(hào)橋方案設(shè)計(jì)

3號(hào)橋起終點(diǎn)為K0+849.500～K0+921.300，總長為71.8 m，橋?qū)?0 m，其中6.5 m為車行道，兩側(cè)1.75 m為人行道，跨徑組合為(15+35+15)m。上部結(jié)構(gòu)為簡支箱梁[13]，橋墩為鋼筋混凝土門式框架墩，橋臺(tái)為樁柱式橋臺(tái)，樁基均采用1.2 m鉆孔灌注樁。

橋面系以上采用裝飾性雙塔對稱懸索橋[14]，結(jié)合主橋梁式受力結(jié)構(gòu)，形成“仿懸索橋體系”。橫梁以上的門形塔柱、懸索及吊桿為裝飾性非承重結(jié)構(gòu)。門形塔柱采用鋼筋混凝土箱形截面，配以“素銀色”涂裝飾面，與周圍環(huán)境融為一體，懸索及吊桿為鐵錨鏈自垂懸于橋面。該橋借助“門形塔柱、鐵錨鏈”的運(yùn)用，形成古樸厚重、外形挺拔，具有歷史年代感的設(shè)計(jì)風(fēng)格(效果示意見圖6)。

圖6 3號(hào)橋效果示意

6 結(jié)語

本文依托江三角洲水資源配置工程，通過對羅田泵站進(jìn)場道路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選及優(yōu)化，最后采用“三橋一隧”推薦方案，技術(shù)可行，雖然造價(jià)略高，但路線順直，通達(dá)性好，車輛行駛安全性好，道路占用林地少，挖方、填方量均較小，對生態(tài)環(huán)境影響小，并兼具建筑景觀功能，保護(hù)了老百姓的綠水青山。該進(jìn)場道路可為類似復(fù)雜地形區(qū)域水利工程施工便道的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供參考。