漳泽水库跨泄洪洞交通桥改建方案设计

李明

（山西省漳泽水库管理局，山西 长治 046021）

漳泽水库跨泄洪洞交通桥改建方案设计

李明

（山西省漳泽水库管理局，山西 长治 046021）

随着长治市经济社会的发展，漳泽水库泄水洞上部桥梁交通流量及汽车荷载不断增大，使泄洪洞出口渐变段在桥梁过载过程中持续产生沉降，导致渐变段与泄洪洞连接处产生较大相对位移，为消除水库安全隐患，拟在泄洪洞出口拆除原泄洪洞交通桥，新建一座可跨越泄洪洞及输水管线的桥梁，通过方案比选，决定采用造价较低、施工方便的钢筋混凝土实心板桥结构方案。

泄洪洞；桥梁；漳泽水库

1 工程概况

漳泽水库始建于1960年，工程由大坝、泄水洞、溢洪道构成，总库容4.273亿m3。大坝为东西向，坝基主要为全新晚期冲积砂层，下层为更新世坡积—冲积黑色亚黏土。

泄洪洞位于坝中部偏东侧，为坝内埋管式，半有压洞，马蹄形断面，设计洪水流量90m3/s（明流），校核洪水流量110m3/s（直压流），洞首为进水塔，塔内装平板控制钢闸门和检修闸门。泄洪洞出口位于坝后坝脚线处，新坝脚线部分侵入渐变段内，渐变段为U型槽结构，长25m，内侧净宽由3.2m渐变为10m，下接消力池。在泄洪洞出口K0+092处左右各有一集水井分别向长钢与长北供水，输水管埋设在渐变段侧壁后，Z112专用公路从上通过。在泄洪洞出口渐变段沿Z112专用公路上建有盖板桥。Z112专用公路在大坝后沿坝脚修建，与坝顶公路平行。

由于长治市及经济发展较快的郊区均位于水库上游，在水库上下游两岸有较多村庄及工业厂矿，通过Z112专用公路上的重车较多，随着经济社会的发展，两岸交通流量及汽车荷载不断增大，泄洪洞出口渐变段在桥梁过载过程中持续产生沉降，导致渐变段与泄洪洞连接处产生较大相对位移，在洪水掏刷与空蚀作用下给泄洪洞带来不安全因素。因此为消除安全隐患，加强水库安全管理，拟在泄洪洞出口拆除原泄洪洞交通桥，新建一座可跨越泄洪洞及输水管线的桥梁，并将上部荷载直接传到地基而不再作用于渐变段和水管，使该处泄水洞渐变段只承担泄水功能，而不再承担公路需要。

2 总体布置

根据现场测量结果，结合泄水洞布置和取水管线结构布设的相关图纸，进行了桥梁跨径总体布置，梁底控制高程按高出泄洪洞渐变段侧墙顶0.1m考虑，泄洪洞出口渐变段底板平面以上填土深度约6m，本次设计考虑其侧摩阻力为30 kPa，若采用扩大基础，基底不应落在该层回填土上。桥墩台盖梁高度约1m，这样在桩基设计时桩顶将有5m长回填土，考虑多年汽车碾压因素，其横向土抗力比例系数取5 000 kN/m4。

根据上述条件，设计选择多种跨径方案进行布置与比较，东侧往长北的供水管线与泄洪洞轴线夹角约40°，西侧往长钢供水管线与泄洪洞轴线基本平行，在泄洪洞出口渐变段侧墙与两侧输水管之间均保留3m间隙，可方便0.6m直径静压桩施工，若不采用桩基进行扩大基础施工，上部荷载较大，基础承载能力较小，需扩建基础面积较大，宽度5m左右，结构间隙宽度明显不足，故需将基础落在输水管下进行开挖，将水管挖出重新填埋，由于干扰较多，施工难度较大，最终采用6m+16m+10m三不等跨简支梁板桥结构及静压桩基础布置。

2.1 方案设计

三不等跨分别为6m跨C30钢筋混凝土实心板桥+16m跨C50预应力钢筋混凝土空心板+10m跨C30钢筋混凝土空心板桥。桥梁总跨径32m，桥梁总宽10m，其中16m跨和10m跨主梁采用空心板，板高分别为0.8m和0.6m，标准板宽1m，两侧边板翼缘各伸出0.5m，一跨横向布置9片板；6m跨主梁采用钢筋混凝土实心板，板高0.32m，标准板宽1.0m，两侧边板翼缘各伸出0.5m，横向布置9块板。6m，10m，16m跨桥面板均采用《公路桥梁通用图集》设计。桥面板结构采用工厂预制，现场吊装，梁板就位后，先浇筑铰缝，再在板顶现浇10 cm厚C50混凝土后浇结合层，使桥面梁板形成整体结构，最后在其上现浇一层10~16.4 cm厚C50防水混凝土铺装层，或用8 cm厚沥青混凝土铺装。在桥面两侧安装预制人行道板，人行道板外侧安装钢栏杆。由于新桥面两端较原路面抬高0.5m左右，且桥梁两侧引道原为下坡，故两侧弯道需抬高，长度按不大于5%纵坡设计，初步计算需改造原路面两侧各25m。

下部结构采用桩接盖梁形式，桥台及桥墩采用C30钢筋混凝土盖梁。由于桥梁会受汽车制动力、温度力等横向作用力，故适合采用预应力高强混凝土管桩。横向按一排设4根静压管桩布置，桩中距按规范要求不小于桩径的3倍，设计计算出单桩桩身最大弯矩212 kN·m，根据PHC桩配筋和力学性能表，按抗裂弯矩检验值控制，适合选择PHC-B600（130），预制静压桩基础设计采用工厂生产的标准C80先张法预应力高强混凝土管桩，直径600mm，壁厚30mm，桩头采用开口型钢桩尖，单节管桩长小于15m。由于桥址处没有详细地质资料，基础设计参考泄水洞附近坝址的资料进行估算可能会有较大误差，施工时应根据打入情况进行桩基承载能力复核。泄水洞外侧、输水管上回填土约6.0m厚，考虑其沉桩时侧摩阻力不大于30 kPa，从东到西桥墩台编号为0～3，设计各排单桩桩顶最大设计荷载及打入深度计算值见表1。

表1 桥跨各排单桩桩顶最大设计荷载及打入深度

2.2 桩基施工

桩基施工采用静压沉桩，预制管桩可采用钢管桩，但价格比较昂贵。设计采用C80高强预应力混凝土管桩，单节桩长不大于15m，其重量轻，便于运输。存储吊装就位，管桩上下节桩拼接成整桩时，可采用端板焊接连接或采用机械快速接头，接长较为方便；桩底配开口型桩尖，受压面积小，便于进行静压施工，造价相对较低。缺点是需从专业生产厂家购买管桩，同时还需配套的静压桩设备，对施工单位技术条件要求较高。16m空心板采用工厂预制G场吊装，吊装重量17.2 t。10m空心板采用工厂预制G场吊装，吊装重量11 t。6m实心板采用工厂预制G场吊装，吊装重量5.6 t。

3 结语

漳泽水库跨泄洪洞交通桥改建实施方案造价较低且施工方便，通过该桥的建设，不仅可以加强水库安全管理，而且可以适应对外交通的需要，促进当地经济社会可持续发展。

TV135.2

C

1004-7042（2016）03-0044-02

李明（1986-），男，2010年毕业于兰州理工大学水利水电工程专业，助理工程师。

2016-01-13；

2016-02-17