1、宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-1 5 建设方案 5.1 建设条件 5.1.1 地形、地貌、地质 5.1.1.1 地形地貌 本项目位于石嘴山市平罗县和惠农区，地貌单元为黄河冲积平原，地形平坦、土地肥沃，第四纪沉积物厚达600m以上，海拔1090m左右。沿线多为耕地，人工沟渠纵横交错，引黄灌溉系统发达，水利设施完善。地形略微向黄河倾斜，按微地貌形态特征项目区进一步可分为河床、河漫滩及江心滩、河流阶地三种地貌类型。本工程工可阶段黄河大桥共包括A和B方案两个方案。桥址区所经地貌单元主要为河床和河漫滩。桥址处河道较狭窄，水流平缓，黄河两岸地形平坦，多稻田沟渠，地形对路线方2、案影响较小，路线主要受黄河大桥桥位的控制。典型地貌见图5-1所示。图 5-1 稻田与沟渠地貌 5.1.1.2 区域地质构造 项目所在区在大地构造单元上属于中朝准地台鄂尔多斯西缘褶皱断裂拗陷带的银川地堑与陶乐抬拱，以黄河大断裂为界，以西属于银川地堑，以东为陶乐抬拱。鄂尔多斯西缘褶皱断裂拗陷带北西临阿拉善台隆，西临昆仑秦岭地槽褶皱区，北起内蒙桌子山，南经宁夏贺兰山、青龙山、云雾山，进入甘肃平凉、华亭，直至陕西宝鸡的秦岭北峦，呈狭长的南北带状展布。在地史时期表现为裂谷带或断陷带，其生成和发展始终控制着东西两侧地质构造单元的差异性发展，于第四纪乃至近代仍为构造活动较为频繁的地区。控制构造单元的区域性大3、断裂包括贺兰山东麓大断裂、黄河隐伏大断裂及车道阿色浪隐伏大断裂等。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-2（1）贺兰山大断裂 位于贺兰山东麓，依山作北东向展布，与石嘴山处与黄河大断裂相交，该断裂为贺兰山台陷与银川地堑分界线。其性质为重力断层，倾向南东，倾角80左右，断距20003600米，断裂形成于燕山期，至今仍在活动。红果子沟附近古长城因断裂活动发生右旋错切，造成了0.350.95m的垂直断距，1.45m的水平位移。（2）黄河隐伏大断裂（F2）该断裂走向与黄河走向一致，沿黄河河道向南西方向延伸，至吴忠北被河西构造体系的吴忠东隐伏断裂所切，组成银川新生代断陷盆地的东部边4、界，为银川地堑与陶乐抬拱的分界线，控制了银川新生代断陷盆地的形成与发展，走向30，倾向北西，倾角约75，具隐伏性质，一般仅切割第三系及基底，很少切穿第四系，断距宽度为数百米，局部地区达20003000米，垂直断距在北端（走向近南北时）只有30米，向南至陶乐附近为800米，再向南西到掌政桥南侧为2800米。该断裂为构造盆地的伴生产物。（3）车道阿色浪隐伏大断裂（F3）为隐伏断裂，大致沿车道阿色浪一线呈南北向延伸，为鄂尔多斯西缘拗陷带与鄂尔多斯台拗的分界线，长期控制着两个地质单元构造的发展和演化，沿断裂重力梯度明显，断面东倾，为高角度正断层，落差约8000米。5.1.1.3 工程地质分区及地层岩性5、 1、地层岩性 项目区属黄河冲积平原。拟建线路沿线路方向上的岩、土体的工程地质类型、物理力学性质、地貌特征及工程地质条件差别不大，故本工程地质分区为单一的冲积平原区。区域内地形平坦，表层大部分为耕植土，受人为耕作改造，多为农田和菜地，厚度较薄，下部地层为卵石及粉细砂层，厚度较大，如图5-2所示。项目所在区属于华北地层区陕甘宁盆缘分区银川小区，区内地层的发育比较齐全，基地由太古界古生界地层组成，项目区出露的地层包括古生界石炭系（C），二叠系（P），新生界第三系（N、E）与第四系地层（Q）。a 石炭系（C）包括石炭系中统本溪组（C2b）、羊虎沟组（C2y）及上统太原组（C3t）。b二叠系（P）包括6、下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）与上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sq）。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-3 c第三系（E）主要为渐新统（E3）:岩性为一套桔红砖红色的砂质泥岩、泥岩，地表夹胶结程度较差、色调较浅的粘质砂土、砂质粘土，并夹灰白色、灰绿色钙质细砂岩、粉砂岩、泥灰岩、泥岩等薄层，泥岩中常见数量不等的石膏晶块。d第四系（Q）包括中更新统、上更新统与全新统沉积。图 5-2 典型地层岩性 据本次工程地质调绘及勘探揭露，桥址区地层结构相对较简单，上部地层为第四系全新统冲积（Q4al+pl）细砂，下部地层为晚第三系（N）泥岩和砂岩，厚度大于107、0m。将A方案桥址区河床及漫滩内的岩土按形成时代、成因、层位相互关系及岩土工程地质性质，共划分为7个工程地质分层，各分层野外特征及岩土工程特性如下：细砂（Q4al+pl）：褐黄色,稍湿-饱和,稍密,主要矿物成分为石英、长石等，云母次之，厚度3.8011.80m。泥岩（N）：红褐色,局部成岩作用较差,质软,水平层理,主要矿物为黏土矿物,岩芯采取率约90，RQD=85，厚度1.9022.80m。1砂岩（N）：褐黄-红棕色,全风化,成岩作用差,水平层理,主要矿物成分为石英长石及黏土矿物等，岩芯采取率约80，岩芯呈碎屑状，厚度5.7029.10m。泥岩（N）：红褐色,局部成岩作用较差,质软,水平层理,8、主要矿物为黏土矿物，岩芯采取率约95，RQD=90，厚度2.1015.30m。1砂岩（N）：褐黄-红棕色,全风化,成岩作用差,水平层理,主要矿物成分为石英长石及黏土矿物等，岩芯采取率约85，岩芯呈碎屑状，厚度0.707.40m。泥岩（N）：红褐色,局部成岩作用较差,质软,水平层理,主要矿物为黏土矿物，岩芯采取率约95，RQD=90，厚度4.2019.70m。1砂岩（N）：褐黄-红棕色,全风化,成岩作用差,水平层理,主要矿物成分为石英宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-4 长石及黏土矿物等，岩芯采取率约85，岩芯呈碎屑状，厚度1.5010.50m。2、岩土层物理力学性质9、指标 用统计方法给出各岩土层物理力学指标的最大值、最小值和平均值。统计计算中视土样的个数多少，采用两种不同方法。当土样个数大于6时，指标统计方法采用保证率法，异常值取舍标准为3，对土样个数小于6的指标，一般采用最大、最小平均值法。具体统计计算结果详见物理力学指标表。3、岩土层承载力基本容许值及桩侧土的摩阻力标准值 岩土层岩土层承载力基本容许值承载力基本容许值及及桩侧土的摩阻力标准值桩侧土的摩阻力标准值表表 层号 地层名称 桩侧土的摩阻力 标准值 qik(kPa)地基承载力基本容许值【fa0】(kPa)土石工程 等级 细砂 55 120 泥岩 70 220 1 砂岩 90 260 泥岩 80 210、40 1 砂岩 100 280 泥岩 80 240 1 砂岩 100 280 5.1.1.4 不良地质与特殊性岩土（1）砂土液化 测区属强震区，地震基本烈度为度，项目区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.40s，依据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）相关规定进行液化判别；液化判别地下水位深度采用历史最高水位深度。桥址区地表下20m范围内含有饱和砂土，根据原位测试及室内试验，计算结果如下表所示：砂土液化计算表砂土液化计算表 钻孔编号 历史最高地下水位 液化底深度 液化指数 液化等级 GZK1 0.00 8.5m 16.63 中等液化 GZK2 0.0011、 6.6m 17.55 中等液化 GZK3 0.00 3.8m 19.62 严重液化 GZK4 0.00 11.8m 19.66 严重液化 根据判别结果，场地20.00m深度内的饱和砂土层液化等级中等-严重。对于其分布003 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-5 范围、特征，以及对工程的影响，下一阶段应进一步重点查明。在设计、施工时，对于桥涵部分，设计时应重视可液化土对其不利影响，需对可液化土进行处理，桥基可采用桩基穿越以削除其液化影响，桥台部分可采用夯实碾压或桩基穿越等方法进行处理以消除其液化影响。当工点地基土存在液化土层时，建议桩基设计时考虑液化土层折减系数。（12、2）特殊性岩土 软土 据现有地质资料，黄河西岸附近存在湖积沼泽层，分布淤泥，线路经过该区域，分布范围不大，下阶段需重点查明其特征及分布情况。基于勘察工作，下一阶段要增加勘探点密度，更细致地圈定软弱土范围。对于深度较浅的软土，可进行挖除换填处理。对于埋深较深，厚度较薄的软土，建议对软土下卧层先进行稳定与沉降验算，当不满足路基设计要求时，应采取适当措施对软弱土地基进行处理。地基处理方法可采用强夯、浆喷等处理方法，比较经济实用，另采用轻质路堤或降低路堤高度也是可行的，但受改良材料成本的限制。桥涵等构筑物通过的桥基地段软土可采用桩基穿越以消除不利影响，两侧桥台结合处软弱土有以下几种处理措施：大型构筑物13、（大中型桥梁）桥台处软土可采用钻孔灌注桩穿越；涵洞、通道、天桥等小型构筑物处软土地基可据其空间分布特征采用夯实碾压、桩基穿越等方法进行处理。盐渍土 盐渍土一般指易溶盐含量大于0.3，且具有溶陷、盐胀、腐蚀等特性的土。其形成原因主要是当地下水沿土层的毛细管升至地表或接近地表，经蒸发作用水中的盐分被析出并聚集于地表或地下土层中形成的。据现有地质资料，本项目区域盐渍化呈零散分布状，盐渍化类型以盐渍土为主。依据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011)8.4.7节中规定，本次勘察在GZK1和GZK2中取扰动样，进行易溶盐分析试验，根据分析结果，地基土中易溶盐含量小于0.3，为非盐渍土。对本区似盐14、渍土现象，下阶段需进一步查明其特性、分布范围及空间深度。（3）膨胀岩 含大量亲水矿物，具有吸水显著膨胀、软化，失水急剧收缩、开裂，强度可大幅衰减的岩土应定为膨胀性岩土。室内试验结果如下表所示(表5)：宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-6 基岩自由膨胀率表基岩自由膨胀率表 土样编号 取样深度（m）自由膨胀率（）GZK1-8 66.50-66.65 55.0 GZK1-10 79.00-79.15 61.0 GZK2-5 65.00-65.15 43.0 GZK2-8 85.00-85.15 19.0 GZK3-2 17.00-17.15 60.0 GZK3-5 61.15、00-61.15 59.0 GZK4-6 25.00-25.15 43.0 GZK4-8 40.00-40.15 47.0 根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）表8.3.5-2及土工试验结果，第三系泥岩的平均自由膨胀率Fs=48.3，大于30，初步判定其为膨胀岩。下阶段需进一步查明其特性、分布范围及空间深度。5.1.2 水文地质 地表水沿线主要横跨黄河、惠农干渠、滂渠及其他支渠和排水沟，其中线位跨黄河区段河道较窄，常年有水，水量季节性变化大，主要受上游青铜峡水库控制，惠农渠、滂渠及其他若干支渠主要用于农田灌溉及排涝，流量受季节及黄河水影响大，雨季流量大。根据含水层的岩16、性、地下水的赋存形式和水理性质及水动力特征，将项目所在区地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类型。（1）松散岩类孔隙水 为项目区主要的地下水类型，以潜水为主，分布于黄河一、二级阶地及河漫滩，地下水赋存于浅部含水层（组）中，含水层岩性以第四系全新统冲洪积卵石土为主，含水层的厚度变化较大，一般厚度220米，地下水位埋深1.56.0米。黄河西岸以冲洪积平原为主，含水层厚度大于30米，单井涌水量大于2000立方米日，黄河东岸为丘陵台地，含水层厚度变化较大，一般310米，单井涌水量一般小于500立方米日。（2）基岩裂隙水 基岩裂隙水赋存于黄河东岸石炭、二叠系基岩裂隙中，分布较为普遍。含水层岩性主要17、为砂岩、砂质泥岩。由于多受构造运动的风化等营力破坏，断层和裂隙特别是岩石表部的风化裂隙较为发育，基岩表部多具风化裂隙带，形成浅层的透水含水层。当地宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-7 形有利于汇水时，常赋存有风化裂隙水。风化裂隙水以泉水的形式出露地表，其涌水量一般较小，由数立方米日至数百立方米日不等，最大可达1000立方米/日，单泉涌水量相差悬殊。地下水的补给以大气降水入渗为主，受地下水位和地表岩性的制约，地下水位埋深越浅，则降水入渗途径越短，降水补给量越大；而岩性颗粒越粗，孔隙度越大，就越有利于降水的入渗。地下水的径流方向和强度由所处的地貌、赋水条件、人为影响及含18、水组本身的水力性质等因素所决定。基岩裂隙水的径流方向以垂直为主，潜水的径流方向由地形坡度和因人为因素改变了的水力条件所决定，几乎处于停滞状态，地下水通过蒸发、排水沟、越流、侧向径流和人工开采的途径向外排泄。区内气候干燥，日照强烈，因此地下水以蒸发的形式排泄占较大比重。松散岩类孔隙水水化学类型主要为Hscn型和Hscm型，地下水矿化度普遍小于0.5克升，个别地方接近1克升。PH值7.608.40，硬度适中，变化范围在160290毫克升之间。基岩裂隙水水化学类型多为重碳酸盐水，矿化度均小于0.5克升,P值7.548.62，硬度多在150200毫克升，少数达到300400毫克升。根据区域地质资料和本19、场地工程地质条件，本场地环境类别为类。本次勘察在GZK2和GZK3中各取地下水样一组，进行水质腐蚀性分析，据本次分析结果，地下水pH值为8.088.13，硫酸盐含量为356.4393.2mg/L，镁盐含量133.6167.4mg/L，铵盐含量0.2180.235mg/L，苛性碱含量0mg/L，侵蚀性二氧化碳含量为0，氯离子含724.2766.8mg/L，总矿化度为2117.12245.6mg/L。据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011)附录K进行腐蚀性评价，结果表明：地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中钢筋在长期浸水的情况下具微腐蚀性、在干湿交替的情况下具中腐蚀性。本次勘察在20、GZK1和GZK4中各取土样一件，进行土壤腐蚀性分析，据本次分析结果，场地土pH值为8.458.58，硫酸根含量为144.4184.3mg/kg，镁离子含量为38.4053.76mg/kg，氯离子含量为85.2097.98mg/kg,易溶盐总量为786.4974.7mg/kg。据(JTG C20-2011)附录K进行腐蚀性评价，结果表明：场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。5.1.3 水文 5.1.3.1 沿线水系 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-8（1）地表水 黄河自宁夏中卫市南长滩翠柳沟入境，穿过中卫、中宁平原，切牛首山出青铜峡，经吴忠21、银川至石嘴山头道坎以北的麻黄沟出境，蜿蜒于自治区的中部、北部，流经宁夏境内长度397km,约占黄河总长的1/14，属黄河上游下段。区内黄河全段由峡谷段、库区段、平原段三部分组成，项目区处于黄河平原段。黄河宁夏段洪水主要来自上游吉买迈至唐乃亥至兰州区间，该两段区间汇集了打通河、湟水等20多条支流，年水量占青铜峡年径流量的80%以上，宁夏境内汇有清水河、红柳沟、苦水河等主要支流。桥址以上现有青铜峡、刘家峡、龙羊峡及李家峡等水库。甘肃省境内的刘家峡与青海境内的龙羊峡均为永久性水库，自1986年建成运行后，两库联合调度，调蓄洪水。位于桥址上游的青铜峡水库由于淤积较严重，已无调洪能力。根据青铜峡站多年22、洪水资料，大洪水多发生在7、8月份，8月份发生的多系一般洪水，7月份洪水一般峰型较尖瘦，流量保持在5000m3/s以上的时间平均为4天；9月份洪水一般较肥胖，流量保持在5000m3/s以上的时间平均为7天。就工程出险而言，9月份洪水因持续时间长，提防受洪水浸袭时间长，发生险情相对较多。1904年青铜峡调查洪峰流量达7450m3/s，唐徕、汉延、惠农、大清等干渠决口，1946年青铜峡洪峰流量6230m3/s，沿河两岸农田受淹120多万亩，建国后发生两次大洪水，1964年7月28日青铜峡站洪峰流量达5930m3/s，1981年9月17日该站洪峰流量达6040m3/s。自1986年刘家峡与龙羊峡永久23、性水库建成运行后，洪峰经过调节，其洪水对黄河干流的影响已不大。拟建桥位处经分析后300年一遇洪峰流量为6260m3/s，50年一遇洪峰流量为6160m3/s，20年一遇洪峰流量为5620m3/s，10年一遇洪峰流量为5530m3/s。水量：黄河水量年内变化较大，洪水期出现在79月份，多年平均最大流量为3570 m3/s；枯水期一般在每年4月下旬6月上旬。封冻：60至70年代中期桥位河段冬季河道常出现封冻。平均冻结时间一般在12月26日，平均解冻日期一般在次年3月8日，冰厚一般为3550cm，冰层从上游到下游逐渐增厚。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-9 图 5-3 24、宁夏水系图 5.1.3.2 流量、凌汛 拟建黄河大桥位于黄河中游上段，河面宽2501500m，水深610m，多年平均流量1018m/s，径流量为321亿m，流量变化悬殊，最大洪降洪量5660m/s（1981年），最小仅132m/s（1987年）。46月为枯水期，810月为汛期，年平均水位变幅16m。平均封冻日期为12月下旬，平均解冻日期为3月中上旬。最大冻土深度1.0m。5.1.4 气象 项目所在区域属中温带干旱区半干旱大陆性季风气候，冬寒长、夏热短、春暖快而多风、秋凉早而晴爽，日照充足，蒸发强烈，降雨量少且集中于夏季，空气干燥，年温差大，气候大陆性特点显著。年平均气温8，极端最低气温-28，25、极端最高气温37.9，年平均降水量173190mm，年平均蒸发量17172512mm，无霜期141152天，年平均日宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-10 照时数3217.4小时，年平均风速2.03.0m/s，以偏南风为主，最大风速28m/s。主要灾害有大风、暴雨、寒潮、冰雹等。月平均气温在零度以上的时间一般是310月，降雨量多集中在7、8、9三个月，并多以暴雨形式出现，最大冻土深度1.04m。5.1.5 地震 5.1.5.1 构造运动 宁夏处于我国银川昆明南北地震带的北段、西北地震区的东部，新构造运动发育，地震活动频繁，是我国地震活动强度和频度较高的省（区）之一，26、历史上曾多次发生过破坏性地震。地震多发生在大断层、构造盆地边缘及深凹陷区。地震活动的空间分布格局具有明显的不均性和条带性，项目所在地处于华北地震区的银川地震带，历史上中强度以上地震震中多集中在银川至平罗、灵武至吴忠段，历史最大地震（1739年银川平罗大地震）震级为八级。据统计，工程所处地区自1010年以来，发生过5级的地震23次，其中6级以上地震4次，8级大震1次，历史和现今地震工程所在地区最高地震烈度影响为八度，来自银川-平罗地区的大地震。5.1.5.2 地震动参数 桥址区属抗震一般地段，场地地表下20m内土层等效剪切波速 Vse=285.57m/s，按公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B027、2-01-2008）表4.1.8划分，场地土类型为中硬土，覆盖层厚度大于5m，本次勘察场地类别为类。根据中国地震动参数区划图(GB 180362001)，拟建项目所在区地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度0.20g，对应地震基本烈度为度，本项目按度设防。图图 3 3 地震动峰值加速度地震动峰值加速度 图图 4 4 地震动反应谱特征周期地震动反应谱特征周期 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-11 5.1.6 制约建设方案的其他主要因素 经过现场踏勘及调查资料，项目组经分析确定制约黄河公路大桥线位方案的主要控制因素包括：5.1.6.1 黄河大桥桥位的选择 28、黄河大桥是项目的主体工程和重点所在，因此桥位方案的选择是制约整个项目线位方案的关键因素。5.1.6.2 沿线跨越的农田及水利设施 本项目路线较短，但路线所经之处除河道、旧路外，基本都是农田，沿线灌渠密集。路线所经沟渠均属黄河水系，主要沟渠有第七排水沟、惠农干渠、黄渠、第五排水沟等，常年有水。5.1.7 筑路材料及运输条件 5.1.7.1 筑路材料 本项目位于石嘴山市地区，石料场多分布于石嘴山市东北部；砂砾、砂可取自黄河支流河滩。项目沿线黄河两岸现有道路较为通畅，运输方便。碎石和块、片石料场：石嘴山市东北部一带有采石场。大武口贺兰山小渠子沟一带有采石场，材料储量丰富，运输便利。砂及砂砾料：黄河沿29、线分布有多条支流，支流上游河漫滩内分布有大量砂砾石，储量丰富，开采运输较便利，可做工程用料。工程用砂：料场主要分布在黄河沿线，以中、粗砂为主，砂当量80%，储量丰富、品质优良，生产规模较大。粉煤灰：石嘴山发电厂储灰场储藏大量的粉煤灰，粉煤灰品质好，运输方便。可满足工程用粉煤灰要求。石灰：料场位于河滨工业园区，分布有大量石灰窑，可满足路用技术要求。工程用土：本工程地处黄河河谷，取土较为容易，沿线路基填料可选在离线位不远的地段集中取土。沿线土质多属于低液限粉质粘土，可满足路基填土要求，但需要占用一定数量耕地或林地。水泥、沥青、钢材、木材：工程用一般低标号水泥、高标号水泥、沥青、钢材、木材等均可从石30、嘴山市购买。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-12 工程用水、电：沿线可利用的河流有黄河等河流，其它地段就近利用农村灌溉渠道水源。照明、生活用电可与乡村电网合并使用，工程用电可从红崖子乡的已有高压电路中挂接。以上筑路材料所在地都有地方道路或便道相通，运输方便。5.1.7.2 运输条件 本项目周边路网密集，各类筑路材料料场与本项目之间均有不同等级的公路连接，交通运输条件较好，但局部路段施工期间需修建便道。5.1.8 本项目与相关路网的衔接 5.1.8.1 区域公路现状 本项目路线里程较短，但项目周边路网密集：黄河西岸有京藏高速 G6、国道 G109、滨河大道、简滨公路31、（简泉至滨河大道，已竣工通车）；黄河东岸有省道 S203；现有过河通道为 G109 石嘴山黄河公路大桥（位于惠农区）、S301 陶乐黄河公路大桥（位于平罗县）、红礼浮桥（部分月份通行）；连接乡镇与滨河大道的东西走向地方公路。（1）京藏高速 G6 京藏高速公路 G6 是宁夏回族自治区“X”形干线公路网的重要组成部分，于 2002年 11 月竣工通车，宁夏段采用双向四车道高速公路技术标准，路基宽 24.5m。图 5-5 京藏（G6）高速公路（2）国道 G109 宁夏境内国道 G109 为二级公路，路基宽 12m，双向 2 车道。平罗境内 G109 已改建至县城东边（东环路），形成快速过境线。本项目32、向西利用已建成的简滨公路与 G109采用平面交叉连接。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-13 图 5-6 国道 G109 石嘴山段（3）滨河大道 黄河西岸滨河大道是 2010 年 7 月竣工的双向四车道一级公路，黄河标准化堤防滨河大道建设是自治区加快沿黄城市带（群）建设，奋力打造“黄河金岸，塞上明珠”的战略措施之一，滨河大道建设集交通、防汛、旅游、土地整理、湿地生态建设、沿线经济综合开发等功能于一体，极大地改变了宁夏黄河两岸的交通格局。滨河大道目前限制重车通行，本项目采用分离式立交上跨滨河大道。为方便本项目与滨河大道的小客车交通转换，设互通连接滨河大道。图 5-7 33、滨河大道（4）简滨公路 简（泉）滨（河大道）公路工程，起点位于国道 G110 的简泉，终点接滨河大道，一级公路，路基宽 24.5m（如图 5-8）。该项目的建成将进一步完善石嘴山市“三城三镇三大经济区”公路交通网络，促进区域经济及城市的发展，改善投资环境，对加快沿黄城市带建设，实现资源优势向经济优势转化，促进区域经济社会快速发展有着重要意义。简泉至滨河大道公路东段（G109 以东至滨河大道），长 17.72km。采用 BT 模式实施，项目于 2011 年 8 月开工，目前已全部建成。目前简滨公路终点与滨河大道对接并设平交口，在其终点北侧约 100m 处滨河大道向东临时建设一条等外砂石路，连接至34、红宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-14 礼黄河浮桥，通过红礼浮桥跨过黄河，再经由一段等外砂石路与省道 S203 连接成网。目前简滨公路-滨河大道-红礼浮桥是重载货车过黄河、北进内蒙乌海、南下宁夏银川的重要通道，也是通往宁夏精细化工园区最便捷的通道。图 5-8 简滨公路东段（5）省道 S203 省道 S203 在石嘴山市境内平行黄河东岸布设，北接内蒙境巴音陶亥乡，南经红崖子乡、陶乐镇、高仁乡至银川市，是黄河东岸重要交通运输干线，目前为三级公路（如图 5-9）。本项目终点接 S203。图 5-9 省道 S203（6）G109 石嘴山黄河公路大桥 石嘴山市惠农区东侧，G35、109 上通行着一座跨黄河大桥石嘴山黄河公路大桥（如图5-10），此桥是连接宁夏与内蒙古的交通枢纽。平罗(南)惠农(北)滨河大道 简简滨滨公公路路东东段段 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-15 图 5-10 石嘴山黄河公路大桥 大桥全长 551.28m，引道 1000m，桥面宽 12m，主桥为 4 孔 60+290+60m 的 T 型刚构桥。大桥向西进入石嘴山惠农区，连接到 G110 及 G6，向东进入内蒙古自治区。该桥 1987 年 3 月开工建设，1988 年 10 月建成通车。2008 年 7 月长安大学对该桥结构现状进行全面检测及静动载试验评估，认定该桥已36、存在安全隐患，须采取限单车重（30 吨）、限车距（同一主跨内不超两辆重车）、限车速（不超过 40 公里/小时）的桥面交通管制措施。近期，经相关部门再次检测，认定桥体存在较大安全隐患，该桥被交通运输部列入挂牌督办的四类危桥，宁夏公路管理局决定自 2012 年 9 月 18 日起禁止所有货车（含重车和空车）通行。（7）S301 陶乐黄河公路大桥 当前，在石嘴山市区域内黄河流域上游的平罗县东南侧，S301（平陶公路）上通行着一座跨越黄河的大桥陶乐黄河公路大桥（如图 5-11），此桥是宁夏回族自治区“三纵六横”干线公路网中第一横的重要组成部分，是宁夏回族自治区的重点工程，桥梁全长 1.776km，桥宽37、 14m，主桥为 7 孔 60+590+60m 预应力混凝土连续箱梁；西岸引桥为35 孔 30m 预应力混凝土 T 梁，东岸引桥为 5 孔 30m 预应力混凝土 T 梁，向西进入平罗县城并连接到 G109 及 G6，向东连接到 S203。图 5-11 陶乐黄河公路大桥 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-16（8）红礼浮桥 红礼浮桥位于平罗县红崖子乡和惠农区礼和乡之间，选择在河面宽度相对较窄的地方，通过钢板船相连成桥，于 2011 年建成（如图 5-12）。浮桥东西两侧是临时等外砂石路，东侧连接省道 S203，西侧接滨河大道，并连接简滨公路。该桥是目前黄河西岸连接黄河38、东岸宁夏精细化工园区的重要通道，重车车流量较大，且在冬天枯水期间浮桥需要拆除，无法满足通行需求。图 5-12 红礼浮桥（9）连接乡镇和滨河大道的地方公路 根据地方政府的规划，项目所在区域黄河西岸的乡镇均以已建或拟建公路向东连接滨河大道，进而相互连接成网。自北向南依次有：简泉-滨河大道公路（即已建简滨公路，一级公路），惠北乡-灵沙乡-滨河大道公路（拟建三级公路），头闸镇-滨河大道公路（拟建三级公路）。5.1.8.2 本项目与区域路网的衔接关系 本项目向西与国道 G109 相接，进而通过 G109 向南连接平罗县，向北连接石嘴山市。本项目上跨滨河大道（亦即黄河西岸大堤），通过互通连接滨河大道；原有39、的 G109 过河通道石嘴山黄河公路大桥已成为危桥，并采取了限载措施，原 G109 的过境车辆改经由本项目过黄河。本项目向东与省道 S203 相接。原 G109 的过境车辆由本项目过黄河后，经由 S203向北进入内蒙境内，通往其他北部省份；经本项目过黄河去往宁夏精细化工园区的车辆，需经 S203 连接进出。路网的现状以及规划连接关系对本项目起终点、路线走向以及桥位选择有着重要的影响。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-17 5.1.8.3 本项目与区域路网衔接需注意的问题 本项目黄河西岸接 G109 接线长度较长，桥位选择时宜充分考虑西岸接线利用现有道路，或在现有道路40、基础上改扩建的可行性，从而减少征地拆迁、降低工程总造价。原有的 G109 过河通道石嘴山黄河公路大桥已成为危桥，并采取了限载措施，宁夏交通运输厅初步考虑结合本项目将 G109 局部改线：G109 在内蒙境与乌海至江津国道（在宁夏境内路线将借用 203 省道改建而成）交叉处改线，首先借用乌海至江津国道向南行至本项目，以本项目为过河通道跨越黄河，再利用已建或新建公路向西连接回到原 G109，从而恢复乃至提高国道 G109 线的通行能力。本项目桥位及接线的设置应充分考虑 G109局部改线的因素。5.2 建设方案 5.2.1 路线方案选定原则及主要控制因素 5.2.1.1 路线方案选定原则 根据本项目41、的地位和作用，结合沿线的地形、地质条件，本项目建设方案拟定的基本原则如下：（1）服从宁夏回族自治区公路网规划及石嘴山市城镇总体规划；（2）充分考虑黄河大桥桥位位置；（3）结合地形、地貌、地物，尽量避免穿越村镇与建筑物集中地带，减少拆迁；达到路线顺直、走向合理，力求里程较短、投资较省；（4）路线布设应与周围环境、景观协调一致，最大限度减少对自然景观的破坏；（5）在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，路线设计应做到工程量小，造价低，营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。5.2.1.2 路线方案选定主要控制因素（1）路线起终点 本项目拟作为国道 G109 线局部改线中的重要一段，恢复两岸路网的衔接是42、其重要功能，即本项目西岸应连接至 G109，东岸应连接至 S203（未来改建为乌海至江津国道干线公路）；在当地路网中，本项目是为了满足宁夏与内蒙之间黄河两岸的交通需要，满足位于平罗县黄河东岸的宁夏精细化工园区的过黄河交通需要。因此项目路线的起终点相对明确，需要结合当地路网现状和规划情况进一步论证确定。（2）黄河大桥的桥位 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-18 黄河大桥是本项目的控制性工程，桥位选择的控制因素较多，桥位是路线方案的重要控制因素。（3）两岸路网 本项目从起点向终点方向依次需要衔接或者交叉的道路如下：起点与现状国道G109 平交；与西岸滨河大道立交，通过43、互通实现二者连接；终点与 S203 平交。本项目所在的黄河位置，东岸距离 S203 较近，西岸距离 G109 较远，西岸接线较长，在接线布设时，应充分利用既有路网：利用已建成的一级公路简滨公路作为接线，或者利用东西走向的地方道路（拟建三级公路走廊带）为基础进行改建后作为接线，从而减少征地拆迁、降低工程总造价。（4）城镇规划 项目所在区域为黄河灌区，分布有众多城镇、乡村，路线选线既要尽可能与其现状城镇、乡村避让减少拆迁，又要与其现状或规划路网相适应。本项目应与位于平罗县东部的宁夏精细化工园区规划相一致，为满足宁夏精细化工园区的交通需要，本项目过河通道位置不宜距离目前的红礼浮桥位置过远。5.2.244、 黄河大桥桥位选择 若以尽可能多的利用原国道 G109 的道路为原则，在现有石嘴山黄河公路大桥附近选择桥位，则明显有以下不利因素：首先，现有石嘴山黄河公路大桥穿越石嘴山市惠农区，过境车辆与地方车辆混杂，不利于国道的通行；其次，道路通过区域城镇化程度较高，周边建筑物众多，且跨越内蒙古、宁夏两省区域，原有国道为二级路改建为一级路的改扩建协调难度较大；再者，现有道路附近矿产资源丰富，存在明显压覆矿问题，不利于新建桥梁展线。因此，不宜在现有 G109 石嘴山黄河公路大桥附近选择新建黄河大桥桥位，新建桥位应在惠农区上游至陶乐黄河大桥之间的黄河河段选择。在惠农区与红礼浮桥之间：内蒙古、宁夏两省以黄河河道中45、心为界，仍然存在跨省协调的问题；该区域黄河河道基本以浮桥位置为界，向下游明显展宽，导致黄河大桥的长度较大。因此，黄河桥位不宜在该区域选择。自红礼浮桥向上游至陶乐黄河大桥之间：黄河两岸均位于宁夏境内，从而避免了跨省协调的问题；该区域黄河河道宽度基本维持在等宽的水平，且河道总宽度普遍较窄，该区域西滨河大道和省道 S203 基本平行，因此黄河大桥的规模基本相当，区别主要是主河槽及两侧滩地宽度的不同；经初步调研，该区域不存在压覆矿问题。综上，该区域宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-19 具有较优的建桥条件，桥位选择应重点在此区域范围内。由于本项目西岸需与国道 G109 连接46、，西岸接线较长，桥位选择应充分考虑利用现有道路或现有路网的走廊带，从而减少征地拆迁，降低工程造价。基于此，通过现场踏勘、调查和广泛的资料收集，在与相关部门与地方政府进行反复沟通、研究后，根据西岸路网现有走廊带的实际情况，初步拟定了 3 个可能建设的黄河大桥桥位方案：与简滨公路（一级路）相对应的 A 方案“红崖子-柏家洼子”桥位；与惠北-灵沙-滨河大道公路（三级公路）相对应的 B 方案“吊庄村-三闸湾”桥位；与头闸-滨河大道公路（三级公路）相对应的 C 方案“白涯子-邵家桥”桥位，如图 5-14。3 个方案桥位分别位于现有石嘴山黄河公路大桥上游：A 方案 23km、B 方案 32km、C 方案 47、43km。图 5-14 桥位初步拟定 C 方案桥位与 B 方案桥位相比，西岸接线均在三级公路基础上改扩建；但从其他方面来看，C 方案桥位方案与 B 方案桥位相比明显存在以下弊端：C 桥位距离陶乐黄河大桥仅 12km，两座过河通道布置功能上存在一定重叠；C 桥位距离宁夏精细化工园区约20km，较 B 桥位远 11km，从惠农区去往宁夏精细化工园区的重车交通量大，绕行距离较宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-20 远，运营成本大大增加；C 桥位黄河河道主河槽宽度较 B 桥位长，主桥规模较大。综上，B 方案桥位明显优于 C 方案桥位，因此，不再对 C 方案桥位进行研究，主要48、对 A 和 B 两个方案桥位进行研究比较。5.2.3 项目起终点论证 5.2.3.1 起点 根据黄河大桥桥位两端的路线走向，结合黄河两岸路网结构及本项目功能定位，以完善地方干线公路网间的衔接、优化国家和自治区两级路网布局、提高干线公路的服务水平、改善区域交通出行环境为目的，本项目起点处应与 G109 相衔接。（1）A 线起点 A 线起点对应于 A 桥位，起点应接 G109，原计划起于黄渠桥镇北 4.5km 处王家园村四队，向东布线，与简滨公路走廊带相同。目前简滨公路已经修建完成，并正式通车，且道路等级与本项目相同，因此，A 线位方案西岸接线应充分利用简滨公路，将 A 线新建起点与简滨公路相顺接49、。另外，根据防洪要求，本项目引桥应上跨滨河大道，而现有简滨公路与滨河大道是以平交的方式连接，因此本项目与简滨公路连接点位置只能向西移动约 1km。这样，本项目向西上跨滨河大道后与简滨公路对接，利用简滨公路与 G109 衔接，并在 AK17+500附近设置互通式立交，实现本项目与滨河大道的交通流快速转换。综上，最终确定 A 线（新建段）起点位于简滨公路距滨河大道约 1km 处，起点桩号AK16+500（=简滨公路 K31+780），如下图。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-21 图 5-15 A 线方案起点示意图（2）B 线起点 B 线起点对应于 B 桥位，根据 B 50、桥位对应的西岸地方道路走廊带：G109-惠北-灵沙-滨河大道（拟建三级公路），B 线起点位于惠北镇西侧的 G109 上，具体点位在黄渠桥镇以南约 2.5km 的远景村。该处地形平坦、宽旷，适合本项目与 G109 间实施平面交叉。综上，确定 B 线起点位于 G109 黄渠桥镇以南约 2.5km 的远景村，如下图。图 5-16 B 路线方案起点示意图 5.2.3.2 终点 本项目作为新的过河通道，在黄河以东应衔接省道 S203，并最终要通过 S203 向北与内蒙境 G109 相连，同时兼顾改善宁夏精细化工园区的交通状况，根据黄河大桥桥位宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-51、22 所对应的路线走向，本项目在 S203 分别选定了两个终点，分述如下：（1）A 线终点 A 线终点对应于 A 桥位，A 线方案基本与现有红崖子浮桥平行布线，终点接 S203，位于红崖子小红滩附近，与红崖子宁夏精细化工园区红乐西路相距约 600m。该处地势平坦、宽旷，有良好的平交口实施条件。（2）B 线终点 B 线终点对应于 B 桥位，B 线方案跨越黄河东岸后，在三棵柳扬水站南侧布线，终点接 S203，位于红崖子乡吊庄村。该处地势平坦、宽旷，有良好的平交口实施条件。图 5-17 A、B 线方案终点示意图 5.2.4 路线方案 在初选黄河大桥桥位基础上，进一步确定了路线的起终点位置，综合考虑沿52、线的路网现状及规划、自然条件、征地拆迁等多方面因素，项目组根据 2 个桥位以及对应的起终点相应提出了 2 条路线方案，见下图。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-23 图 5-18 路线方案示意图（1）A 线方案 路线起于国道 109 线与简滨公路交叉处，起点桩号 AK0+000=简滨公路桩号 K15+280，路线向东利用已建成简滨公路 16.5km；新建段起点位于简滨公路的设计桩号 K31+780=本项目 AK16+500 处，路线向东在 AK17+500 附近设置互通式立交与滨河大道实现交通流的转换，路线向东南方向布设，设黄河特大桥先后跨越滨河大道、黄河、西渠，在53、 AK21+200设主线收费站，在红崖子小红滩接 S203，路线总长 21.833km，利用简滨公路 16.5km，新建 5.333km，终点对接宁夏精细化工园区，与化工园区道路红乐西路相距约 600m。A 线方案黄河大桥选在河道比较窄的地方，此处河面无分叉，大桥全长 3374m，主桥长 1370m，为 55+1490+55 的波形钢腹板 PC 组合连续箱梁。A 线方案桥位距上游陶乐黄河大桥 32km，距下游 G109 石嘴山黄河大桥 23km。（2）B 线方案 路线起于 G109 黄渠桥镇以南约 2.5km 远景村，与 G109 间设平交口，向东南方向前行，在永治闸北设 1 号桥、2 号桥先54、后跨越黄渠、四渠，设 3 号桥跨越第五排水沟后到达惠北北侧，设 4 号桥跨越昌润渠后路线转向正东布线，设 5 号桥跨越第六排水沟后到达田家村二队，路线转向东北方向，经灵沙乡南、灵沙村到达东灵村，设 6 号桥跨越滂渠后路线转向东南，在 BK17+200 附近设置互通式立交实现滨河大道与本项目的交通流转换，设置的黄河特大桥跨越滨河大道、黄河到达红崖子乡吊庄村，在 BK19+800 附近A线位 B线位 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-24 设置主线收费站，之后对接 S203，路线全长 20.1km。B 线方案黄河大桥全长 2799m，主桥桥长 920m，为 55+99055、+55 的波形钢腹板 PC 组合连续箱梁。桥位河面最窄，河势较为稳定。B 线方案桥位距上游 S301 陶乐黄河大桥23km，距下游 G109 石嘴山黄河大桥 32km。5.2.5 黄河大桥主桥 5.2.5.1 黄河大桥主桥桥型、桥跨布置原则 桥型选择遵循“安全可靠、经济适用”的原则，并兼顾与周围景观相协调，桥跨布设结合桥址处的地形特点、地质情况、施工条件以及路线的功能要求等因素拟定；选择孔径时根据本地区的自然条件、材料供应和施工要求等进行综合考虑。主桥的桥型、桥跨布置应遵循以下原则：（1）本项目所跨越的黄河河段，具有流速小、含沙量高、易淤积等特点，确定桥跨布置应充分考虑对河道排洪输沙能力可能产56、生的影响；（2）本项目主桥跨越黄河，因此河槽的演变也需在桥型选择、结构设计选择中有所兼顾，尽量减少桥梁对河道的影响；（3）本项目的布跨应首先满足黄河规划通航要求，根据自治区人民政府关于自治区航道技术等级评定的批复（宁政函19981 号），本项目所在区域永久性跨河建筑物按级航道标准设计；同时根据黄河河道管理范围内建设项目技术审查标准（试行）附件 2 第十六条条文说明的规定，黄河在宁蒙河段“主河槽孔跨三盛公（位于内蒙，本项目下游）以上不小于 80m”；此外，在设计时，主桥跨径大小应适当考虑流冰防撞设施所需的空间；（4）根据黄河河道管理范围内建设项目技术审查标准（试行）（黄建管200748 号）的规57、定，宁蒙河段黄河大桥的间距原则上不小于 4km，但该标准同时也说明在特殊情况下，充分论证并采取措施（如加大桥梁跨径、加强河防工程防护等）后可允许小于该河段容许桥梁间距，但需保证所在河段不因新修桥梁而引起壅水叠加；（5）拟建项目位于度地震带内，历史上地震发生较为频繁。地震峰值加速度采用0.2g，应从桥梁的结构形式上入手，尽量采用轻型结构以实现结构的减震目的，同时应兼顾经济的设计思路；（6）桥型选择时应结合桥址处周边的地理环境，在满足行车安全、舒适需要的同时，充分重视景观设计，实现总体造型与周围环境的和谐、统一；宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-25（7）重视施工方案的58、研究，充分应用国内外先进技术设备及成功经验，结合施工条件，选择合理方案，减小施工难度，降低风险，加快进度，保证工程质量，降低投资。5.2.5.2 主桥跨径选择及布置（1）A 桥位 A 桥位距下游的石嘴山黄河桥 23km，距上游的陶乐黄河公路大桥 32km，根据前述黄河大桥桥跨布置原则，主桥主跨跨径须大于 80m，另外适当考虑流冰、防撞设施所需空间，综合确定主桥主跨跨径为 90m。除此之外还要求主桥基本覆盖主河槽，这样最终确定的黄河大桥主桥桥跨布置为：55+1490+55=1370m。（2）B 桥位 B 桥位距下游的石嘴山黄河桥 32km，距离上游的陶乐黄河公路大桥 23km，根据黄河大桥桥跨布59、置原则，主桥主跨跨径须大于 80m，另外适当考虑流冰、防撞设施所需空间，综合确定主桥主跨跨径为 90m。除此之外还要求主桥基本覆盖主河槽，这样最终确定的黄河大桥主桥桥跨布置为：55+990+55=920m。5.2.5.3 主桥桥型选择（1）主桥总体结构形式 主桥可供选择的总体结构形式有连续梁桥、连续刚构桥、多跨拱桥。而就 90m 的跨径而言，拱桥构造复杂，且造价较高，施工难度较大，施工工期较长，另本桥不属于市政桥梁，其景观性要求并非很高，所以不建议采用拱桥方案。另外，本桥的主墩高度在 15m 以下，若采用连续刚构桥方案，则在温度作用下，基础内力大，从而导致基础规模及造价大幅提高，因此不适合采用60、连续刚构桥方案。综上分析，并结合桥址区上、下游修建的黄河大桥调研情况，本桥主桥选定采用连续梁桥方案。（2）主桥主梁结构形式 连续梁桥主梁可以采用的结构形式有预应力混凝土连续梁桥、组合结构连续梁桥、钢连续梁桥。钢连续梁桥造价最高，且宜采用大节段（整跨）吊装施工方案，而本桥位置运输条件难以满足大节段吊装的施工要求，因此不适合采用钢连续梁方案。预应力混凝土连续梁是最为常规的主梁结构形式，可以作为一种主梁结构形式进行研究比选。组合结构连续梁又分为混合主梁结构形式、混凝土桥面钢桁或钢箱主梁结构形式、宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-26 波形钢腹板 PC 组合主梁结构形式等。61、其中混合主梁结构形式适用于中跨跨径较大，而边跨跨径较小（需要进行压重）的情况，在中跨跨中附近一定范围内采用钢梁，其余部分采用混凝土梁，本桥边跨跨径并无特殊要求，不宜采用这种结构形式。若采用混凝土桥面的钢桁或钢箱主梁结构形式，主梁墩顶位置受较大的负弯矩作用，底板承压能力较差，由于要确保稳定性，就需对墩顶截面底部进行较为复杂的加劲处理，用钢量增加较多，制造和施工也均复杂，因此该方案适用性也较差。根据目前国内外桥梁发展积累的经验来看，波形钢腹板 PC 组合主梁结构形式于本桥而言是比较适合的，采用波形钢板作为腹板，使得箱梁自重减轻，对结构抗震有利；波形钢板具有较高的抗剪屈曲能力，且无须纵横向加劲，结构62、处理简单；一般来说，波形钢腹板桥梁在提高造价不多的情况下，可以使得桥梁具有较强的美感，为宁夏境内跨黄河大桥主桥增添一种新的桥型，因此将其作为一种主梁结构形式进行研究比选。综上，主桥主梁结构形式采用预应力混凝土连续梁桥方案和波形钢腹板 PC 组合连续梁桥方案两种形式进行研究比选。5.2.5.4 A 线位主桥方案（1）A 线位主桥波形钢腹板 PC 组合连续梁方案 总体布置 主桥跨径总体布置为：55+1490+55=1370m，桥型布置图如下：图 5-19 波形钢腹板 PC 组合连续梁方案桥型布置 上部结构 主桥采用分幅设计，单幅桥采用单箱单室断面，梁宽 12.0m，底宽 6.5m，跨中梁高3.0m63、，墩顶处梁高 6.0m，梁高按二次抛物线变化，两侧悬臂 2.75m；腹板为厚度 1220mm 的波形钢板，顶板、底板为混凝土，顶板厚 28cm，底板跨中厚 28cm，支点处加厚至 50cm。根部为混凝土现浇箱室，其梁宽、底宽、悬臂长度等主要尺寸与波形钢腹板截面保持一致。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-27 图 5-20 波形钢腹板 PC 组合连续箱梁构造示意图 图 5-21 波形钢腹板 PC 组合连续箱梁标准横断面 下部结构 主墩采用分离式实心墩，单个墩身断面轮廓尺寸为 36.5m。墩高 15m 左右。为防止漂流物及冰块撞击桥墩，在墩身迎水面设置破冰棱。主墩采用整64、体式矩形承台，承台外轮廓尺寸为 13.221.2m，厚 4m，基础采用 12 根直径 2.0m 的钻孔灌注桩，桩长 75m。图 5-22 主跨 90m 波形钢腹板 PC 组合箱梁下部一般构造 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-28 结构体系 中间墩为固定墩，墩顶采用两个抗震固定球型钢支座；其余所有墩墩顶采用两个单向活动普通球型钢支座，约束主梁横向位移；为防止落梁，箱梁与墩顶间设置横向挡块。可行性分析 波形钢腹板 PC 组合箱梁桥是一种经济、高效、施工简便的新型桥型形式。自从 1988 年 ACSI 协会将波形钢腹板 PC 组合箱梁作为桥梁结构进行介绍后，世界各国均围65、绕这一新的组合结构进行研究。波形钢腹板 PC 组合箱梁恰当地将钢、混凝土两种不同材料结合起来，提高了结构稳定性、强度及材料的使用效率，其优越性具体表现在：a.用波形钢板作腹板，使得箱梁自重减轻；b.由于波形钢腹板纵向呈折叠状，因而其纵向刚度较低，它对上、下混凝土的徐变、干燥收缩变形不起约束作用，避免了预加力向钢腹板的转移，提高了预应力效率，减少了预应力钢材的用量；c.波形钢板具有较高的抗剪屈曲能力，且无需纵横向加劲；d.波形钢腹板使桥梁具有较强的美感，易与周围的环境相协调，是山区、风景区较好的桥型选择；e.采用体外预应力束方式，可免除在混凝土腹板内预埋管道的繁杂工序，缩短了工期，使施工更加方便66、，利用传统的施工设备和方法就能完成桥梁的架设；f.体外预应力束易于替换或增加，便于桥梁的维修与补强。自 2005 年 7 月，我国第一座装配式波形钢腹板 PC 组合连续箱梁公路桥光山泼河桥（430m）建成通车以来，至今国内已经建成的同类桥梁还有江苏淮安长征人行桥、重庆永川大堰河桥、青海三道河桥、宁波甬新河桥、山东东营银座人行桥等，可见此桥型建设已经积累了一定的经验，并从小跨径到大跨径、从人行桥到公路桥、从中小桥到特大桥逐渐发展，广泛的应用于公路桥梁建设中。新近建成的南京滁河大桥为一座三跨变截面波形钢腹板 PC 组合连续箱梁桥，其主跨跨径为 96m；山东鄄城黄河公路大桥是一座 70m+1112067、m+70m 的变截面波形钢腹板PC 组合连续箱梁桥，总长达到 1460m，开创了特大桥梁使用此类桥型的先河。综上可见，波形钢腹板 PC 组合连续箱梁桥因其多方面的优势，正在广泛应用开来，而本项目所对应的桥跨布置采用波形钢腹板 PC 组合连续箱梁桥方案是可行的。（2）A 线位主桥预应力混凝土连续梁方案 总体布置 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-29 主桥跨径总体布置为：55+1490+55=1370m，桥型布置图如下：图 5-23 预应力混凝土连续箱梁方案桥型布置（单位：m）上部结构 主桥采用分幅设计，单幅桥采用单箱单室断面，梁宽 12.0m，底宽 6.5m，两侧悬68、臂2.75m；跨中梁高 3.0m，墩顶处梁高 6.0m，梁高按二次抛物线变化；箱梁采用直腹板，腹板厚度在跨中为 50cm，墩顶处加厚至 80cm；顶板厚 28cm，底板跨中厚 28cm，墩顶处加厚至 60cm，底板厚度按二次抛物线变化。图 5-24 预应力混凝土现浇连续箱梁标准横断面（单位：cm）下部结构 主墩采用分离式实心墩，单个墩身断面轮廓尺寸为 36.5m。墩高 15m 左右。为防止漂流物及冰块撞击桥墩，在墩身迎水面设置破冰棱。主墩采用整体式矩形承台，承台外轮廓尺寸为 13.221.2m，厚 4m，基础采用 12 根直径 2.0m 的钻孔灌注桩。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究69、 5 建设方案 5-30 图 5-25 预应力混凝土现浇连续箱梁下部一般构造（单位：cm）约束体系 中间墩为固定墩，墩顶采用两个抗震固定球型钢支座；其余所有墩墩顶采用两个单向活动普通球型钢支座，约束主梁横向位移；为防止落梁，在墩顶位置，箱梁与桥墩间设置横向挡块。可行性分析 本项目上下游已建成的多座跨黄河大桥不乏为预应力混凝土连续梁方案者，且本桥跨度与跨长均在合理的范围内，黄河大桥主桥采用预应力混凝土连续梁方案是可行的。（3）A 线位主桥桥型方案综合比较 对预应力混凝土连续箱梁、波形钢腹板 PC 组合连续箱梁进行比较如下表。表 5-5 主桥桥型方案比较表 比较项目 波形钢腹板 PC 组合连续箱梁70、方案 预应力混凝土连续箱梁方案 跨径布置 55+1490+55=1370m 55+1490+55=1370m 方案 技术 特点 结构自重轻，适宜修建在软土地基或地震区，可以适当加大跨度、节省下部；波形钢板具有较高的抗剪屈曲能力，且无需纵横向加劲并完全避免腹板主拉裂缝的出现；提高预应力效率，减少预应力用量，改善结构性能和抗震性能；梁体后期收缩徐变小，运营期下挠变形小；采用体外预应力束易于替换或增加，便于桥梁的维修与补强。自重较大；混凝土腹板抗剪，易有裂缝出现；梁体后期收缩徐变较大，运营期下挠变形较大。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-31 施工难度 施工设备进一步简化71、。质量易保证，受外部环境影响小。国内外已有部分实践经验，技术水平要求相对略高。上部结构施工控制难度较大，但国内外已有大量实践经验，技术水平成熟。施工周期 周期较短。周期较长。经济性 主桥建安费为 1.818 亿元，略高 主桥建安费为 1.782 亿元，略低 推荐意见 推荐推荐 比较 综上，预可阶段主桥拟推荐采用波形钢腹板 PC 组合连续箱梁。5.3.5.5 B 线位主桥方案 参考 A 线位主桥桥型方案的比选结论，B 线位主桥桥型方案也推荐采用波形钢腹板PC 组合连续箱梁。B 线位主桥跨径总体布置为 55+990+55=920m，桥型布置图如下：图 5-26 B 线位主桥波形钢腹板 PC 组合连72、续梁方案桥型布置 上、下部结构构造同 A 桥位主桥，此处不再复述。5.3.6 黄河大桥引桥 5.3.6.1 引桥方案设计原则 本项目引桥方案的设计应遵循以下原则：（1）桥型设计思路建立在功能优先、技术可靠、保障工期、节省投资的基础上；（2）根据黄河河道管理范围内建设项目技术审查标准（试行）附件 2 第十六条条文说明的规定，黄河在宁蒙河段“滩地孔跨不小于 40m，且应以全桥梁形式跨越河道。”（3）跨堤孔桥的跨径布置应满足堤防安全要求。5.3.6.2 引桥桥跨布置及桥型选择（1）非跨堤引桥 按照以上引桥桥跨布置及桥型选择原则，除跨越黄河西岸大堤部分引桥外，其余引桥跨径布置均应不小于 40m，考虑到73、结构经济性，将其跨径确定为 40m。此跨径引桥可供选择的桥型有预应力混凝土现浇连续梁、预制组合小箱梁、预制组宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-32 合 T 梁等。根据国内桥梁建设积累的经验，对于预制组合结构的桥梁，在跨径大于 30m 以上时，预制组合小箱梁方案反映出较多的病害问题，而预制组合 T 梁方案则反映良好，工艺成熟，经验丰富，因此预可阶段拟对非跨堤孔引桥进行预应力混凝土现浇连续箱方案和预制组合 T 梁的对比研究。（2）跨堤孔桥（西岸）西岸跨堤孔桥主跨的布置应满足堤防要求如下：西岸大堤现状为滨河大道，路基宽度为 2628m；大堤高程应考虑 50 年后加高 0.74、8m，有效大堤放坡斜率按 1（高）：2 控制；按以上两点要求推算的堤脚位置两侧各 5m 范围内不能布置桥墩基础。根据以上要求，确定西岸跨堤孔桥的主跨跨径均为 75m，边跨跨径取 40m 与其他引桥跨径保持一致，即跨堤孔桥桥跨布置为 40+75+40=150m。由于跨堤孔桥为特殊跨径布置，且墩高较矮，因此宜采用现浇连续梁。由于 75m 左右跨径预应力混凝土连续梁桥设计和施工经验丰富，经济性好，因此跨堤孔桥桥型确定采用预应力混凝土现浇连续箱梁方案，不再进行其他方案的比较。5.3.6.3 40m 跨引桥方案（1）40m 等截面预应力混凝土现浇连续箱梁方案 本方案 40m 等截面预应力混凝土连续箱梁上75、部结构为单箱单室箱形梁，标准断面见图 5-27。梁宽 12.0m，底宽 6.5m，两侧各悬臂 2.75m，梁高 2.5m，顶底板厚度均为 28cm。纵向和横向均施加预应力。方案特点：设计施工技术成熟可靠，美观大方，与主桥方案皆能很好地组合搭配，但施工周期较长，造价较高。图 5-27 40m 现浇连续箱梁标准断面（单位：cm）（2）40m 等截面预制组合 T 梁方案 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-33 40m 跨预应力混凝土组合 T 梁上部结构每幅各 5 片 T 型预制梁，标准断面见图5-28。预制梁高 2.5m。方案特点：设计施工技术成熟可靠，便于工厂化施工，经76、济性较好，在项目所在地被广泛使用。图 5-28 40m 预制组合 T 梁标准横断面及下部一般构造（单位：cm）（3）40m 跨引桥综合比较 40m 跨径的连续梁桥以上两种截面形式均已有相当多的应用，设计、施工经验技术成熟。通过构造、施工、经济性、运营养护等几个方面比较见下表。表 5-6 引桥桥型方案比较表 比较项目 40m 预应力混凝土连续箱梁 40m 预应力混凝土预制组合 T 梁 施工难度 现场浇筑，施工难度略大 工厂预置，施工难度小 施工速度 所需设备较多，工期较长 施工方便快捷，所需设备少，工期短 景观效果 景观较为简洁 景观上不够简洁 后期养护 养护工作量略小 养护工作量略大 经济性 77、以 A 线位为例，建安费为 3.020 亿元 较高 以 A 线位为例，建安费为 2.804 亿元 较低 推荐意见 比较 推荐推荐 综上，40m 预应力混凝土预制组合 T 梁方案在项目所在区被广泛采用，实施经验丰富、成熟，工厂预制，造价较低，工期较短，因此预可阶段推荐采用 40m 预应力混凝土预制组合 T 梁方案。5.3.6.4 主跨 75m 跨堤孔桥方案 本方案为主跨75m预应力混凝土连续梁，边跨为40m。每幅顶板宽度为12.0m，底板宽度为6.5m，两侧挑臂宽2.75m，墩顶处梁高4m，跨中梁高2.3m，梁高按二次抛物线变化。顶板厚28cm，底板跨中厚28cm，墩顶处加厚至60cm，底板厚度78、按二次抛物线变化。腹板厚度在跨中为50cm，墩顶处加厚至70cm。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-34 主墩采用分幅独柱矩形墩，断面尺寸为6.5m2.5m，主墩采用分离式承台，承台外轮廓尺寸为8.78.7m，承台厚3.0m，基础采用4根直径2.0m的钻孔灌注桩，桩长为65m。图 5-29 主跨 75m 跨堤孔桥标准断面及下部一般构造（单位：cm）5.3.7 黄河大桥桥型组合方案 经过以上分析和比较，最终确定各线位黄河大桥桥型组合方案如下：（1）A 线方案 桥跨布置：4.5+440+(40+75+40)+2040+（55+1490+55）+2240+4.5=337479、m。桥型方案：其中主桥为波形钢腹板 PC 组合连续箱梁，40m 跨引桥为预应力混凝土预制组合 T 梁，主跨 75m 跨堤孔桥为预应力混凝土连续箱梁。（2）B 线方案 桥跨布置：4.5+540+(40+70+40)+2940+(55+990+55)+940+4.5=2799m。桥型方案：其中主桥为波形钢腹板 PC 组合连续箱梁，40m 跨引桥为预应力混凝土预制组合 T 梁，主跨 70m 跨堤孔桥为预应力混凝土连续箱梁。5.3.8 路线方案简述（1）A 线方案 A 线起点桩号 AK0+000，顺接 G109，起点路段利用简滨公路 16.5km，新建段起点桩号 AK16+500，在 AK17+50080、 附近设置互通式立交，在 AK19+120 附近设置桥长 3.374km的黄河特大桥，路线终点与 S203 对接，终点桩号 AK21+833，路线全长 5.333km。A 线方案桥位距上游陶乐黄河公路大桥 32km，距下游 G109 石嘴山黄河公路大桥 23km。（2）B 线方案 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-35 B 线方案起点桩号 BK0+000,顺接 G109，向东布线，在 BK18+180 附近设置黄河特大桥跨越滨河大道、黄河，在黄河东岸，路线沿三棵柳扬水站南侧布线，终点对接 S203，桩号为 BK20+100，路线全长 20.1km。B 线方案黄河特大81、桥全长 2799m，大中桥共 7 座，总长 630m。B 线方案桥位距上游陶乐黄河公路大桥 23km，距下游 G109 石嘴山黄河公路大桥 32km。图 5-30 路线方案示意图 5.3.9 路线方案综合比较 A 线线位西侧接简滨公路，带动的乡镇主要有黄渠桥镇、宝丰镇、礼和乡、红崖子乡，以后能通过惠农至滨河大道公路迅速到达惠农区，东侧可以直接进入宁夏精细化工园区，距内蒙境约 4.0km。B 线线位主要经过的地方为黄渠桥镇、惠北乡、灵沙乡、红崖子乡，距宁夏精细化工园区 10.5km，离内蒙境约 14.0km。两个方案综合比较见下表。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-382、6 表 5-7 A 线与 B 线综合方案比较表 A线方案 B线方案 河道宽度与河势稳定性 桥位处主河槽稍宽，约700m，河势较为稳定 桥位处主河槽为工程河段最窄处，约400m；河势稳定 地质情况 A 线、B 线属同一个工程地质单元，工程地质因素对选线影响意义不大 与地区路网规划的符合性 黄河西岸路段大部分利用简滨公路，能快速连接至G109、G110；东侧接线接S203需要新建。本线位充分利用既有道路，与地区路网规划符合性好 西侧接线至G109段需要新建,东侧接线至S203需要新建。利用既有道路较少，与地区路网规划符合性较差 与城镇规划的符合性 本方案终点能直接对接宁夏精细化工园区 本方案终点距83、宁夏精细化工园区10.5km，绕行距离较远 征地拆迁 西岸接线全面利用简滨公路，全线征地拆迁量较小 西岸接线利用地方三级公路通道改扩建而成，接线长，全线征地拆迁量较大 路线指标 线位顺直，平面线形指标好 线位顺直，平面线形指标好 工程规模 路线新建里程5.333km，利用旧路16.5km，工程总体规模较小；黄河特大桥长3.374km，主桥长1370m，黄河大桥规模较大 路线新建里程20.1km，工程总体规模较大；黄河特大桥长2.799km，主桥长920m，黄河大桥规模较小 经济性比较 估算总造价为10.25亿元，黄河大桥建安费5.82亿元；经济性较好 估算总造价为14.97亿元，黄河大桥建安费84、4.53亿元 比选结论 推荐推荐 比选 政府意见 地方政府较为支持A线方案 表 5-8 A 线与 B 线工程量比较表 指标名称 A 方案 B 方案 起讫桩号 AK16+500AK21+833 BK0+000BK20+100 路线长度（km）5.333 20.1 路线增长系数 1.018 1.032 平曲线最小半径（m）4000 4000 最大纵坡（%）1.23 0.96 工程 规模 路基土石方（1000m3）440.32 3327.2 路面（1000m3）41.3 316.1 特大桥（m/座）3374/1 2799/1 跨黄河主桥长（m）1370 920 跨堤孔桥长（m）75 70 大中桥（m85、/座）0/0 630/7 建安费（亿元）7.678 10.211 估算金额（亿元）10.251 14.968 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-37 平均每公里造价（万元）19222 7447 工程实施难度 利用已建成通车的简滨公路，主要建设黄河特大桥 全线需要新建 评价 较好 较差 征拆 占地面积（亩）317.3 1312.3 拆迁建筑物（m2）15019 108461 比选意见 推荐推荐 比选 由上表对 A、B 线位方案的比较可见，A 线方案具有较明显的优势，更符合地方经济社会发展需求以及有关公路网规划，同时与区域现状路网衔接较好，总造价较低，因此最终确定 A 86、线方案为预可研究阶段的推荐方案，而 B 线方案为同深度研究的比较线位。5.3.10 推荐方案工程概况和建设规模 5.3.10.1 推荐方案工程概况 项目位于石嘴山市惠农区及平罗县境内，推荐方案 A 线路线起于国道 109 线与简滨公路交叉处（黄渠桥王家园村附近），起点处本项目桩号AK0+000=简滨公路桩号K15+280；路线自起点向东利用已建成简滨公路 16.5km，新建段起点位于黄河西侧桩号 AK16+500=简滨公路桩号 K31+780 处，路线自此偏离简滨公路向东南方向展线，设置黄河特大桥依次跨越滨河大道、黄河、西渠，直至对接省道 S203 线（即新增国道 244 线），终点位于红崖子87、小红滩，宁夏精细化工园区红乐东路以南约 600m 处。本项目路线总长 21.833km，利用简滨公路 16.5km（本项目建成后需要对简滨公路路面重新进行摊铺、交通工程及沿线设施改造），新建段长 5.333km。黄河大桥桥位在现有红礼黄河浮桥上游约 470m 处，距上游陶乐黄河公路大桥 32km，距下游石嘴山黄河公路大桥 23km。5.3.10.2 建设规模 全线设置互通式立交 1 座（AK17+500 附近），沟通本项目与黄河西岸滨河大道。全线设主线收费站 1 处（位于黄河东岸 AK21+200 处），与主线收费站同址合建管养中心 1处（含监控通信中心）。全线共设置跨黄河特大桥 3374m/88、1 座，涵洞 19 道；本项目永久性占地 317.3 亩；拆迁建筑物 15019m2；交通工程及沿线设施长 21.883km。5.3.10.3 路基工程（1）路基标准横断面 路基宽度 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-38 根据交通量预测及通行能力计算，全线采用四车道一级公路技术标准，设计速度采用 80km/h，路基宽度全线采用 24.5m。路基标准横断面如下图所示。图 5-31 四车道路基标准横断面图 路拱横坡及中央分隔带形式 行车道和硬路肩路拱横坡采用 2%，土路肩横坡采用 3%。中央分隔带内种草并设波形护栏，两侧设凸起式路缘石。公路用地范围 本项目公路用地范围89、为路堤两侧排水沟（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）外缘 2m。（2）一般路基设计 路基边坡填方路基边坡：当 H6m 时，边坡坡率采用 1:1.5；当 H6m 时，6m 以上部分为 1:1.5，6m 以下部分为 1:1.75。本项目无挖方路基。路基高度 路基设计高度的主要控制因素是桥梁、互通立交、分离立交、通道、水文地质条件等。根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）规定，路基设计洪水频率为 1/100，沿河及受水浸淹的路基边缘标高大于路基设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和 0.5m 的安全高度。路基填筑 本项目基本为填方路基，需要借土填筑路基，填筑时，其粒径和 CCR 值应符合90、规范要求，分层填筑分层碾压，路基压实度应采用重型击实标准，压实度应符合标准要求。（3）不良地质现象及处理 本项目沿线地形主要为冲积平原，沿线有水稻田、鱼塘、苇湖等软土地基，同时伴有砂土液化等不良地质现象。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-39 水稻田地区软土地基水稻田路段路基，腐殖土厚 30cm，处理措施为挖除 30cm 腐殖土，换填砂砾。鱼塘、苇湖地段路基 苇湖地段路基，淤泥质土厚 0.81.5m，水深 0.5m，处理措施为路基两侧设置 4m 宽围堰抽水后挖除淤泥，换填砂砾。鱼塘路段路基，同样采用抽水，挖除淤泥换填砂砾方法处理。砂土液化 本项目沿线主要为冲积平原和91、湖积平原，地下水位较高，其沉淀物浅部的粉土、粉砂及细砂，在地震或车辆震动等内外力的综合作用下，极易发生沙土液化现象。具体处理措施为在路基较高的路段采用在不良地质路段上直接铺筑碎石渣并进行分层冲击碾压处理。（4）路基取弃土 本项目区地形平坦，除桥梁外基本上为填方路基，需要借土填筑路基。需设置集中取土场，采取环境保护措施，防止水土流失,采用集中取土填筑路基。对于给环境造成较大影响的取土坑，若处理不慎，则可能形成满目疮痍的外观，并且导致局部生态破坏，水土流失。对于必须借方的路段，本着就近、便捷、经济的原则，在合适的位置集中取土，项目实施后尽量将表层覆盖 0.5m 耕植土，并进行必要的防护排水、绿化，92、避免水土流失，破坏环境。（5）路基防护 路基防护类型根据公路等级、当地气候、水文、地形、地质条件及筑路材料分布情况确定，并与周围景观协调，尽量采用当地常用的防护形式。对填方边坡主要采用植草、拱型骨架、挡土墙、混凝土预制块等形式。路基高度H3m 的路段，采用植草护坡进行路基防护；当H3m 时，采用拱型骨架植草防护；对于路基过多侵占河床或农田时，为收回坡脚，确保路基的稳定，根据不同情况设置路堤式或路肩式挡土墙；对沿河路段路基，根据情况设置护岸工程。临近村庄、河流或沟壑的填方边坡根据情况采用挡土墙防护。（6）路基、路面排水 本区域主要为黄土地质，要使路基边坡长期稳定，主要是做好综合排水防护措施。路基93、排水 挖方路段及填方高度小于 60cm 的路段设置与路线纵坡一致并不小于 3的边沟，边宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-40 沟断面 6060cm 梯形断面，用厚 30cm 的浆砌片石加固。填方路基两侧设置梯形排水沟，底宽 0.6m。最小深度为 0.6m，采用厚 30cm 的浆砌片石加固。路面排水 路面排水主要采用集中排水，路面水通过拦水带汇集，每 3040m 在路基边坡上设急流槽将路面水引至路侧排水沟内。超高路段路面水通过在中央分隔带内设纵向排水沟及雨水井和横向排水管排出，雨水井和横向排水管仅设置在填方路段内，间隔为 3050m。5.3.10.4 路面工程 拟建公94、路自然区划属1 内蒙古草原中干区、1a 河套副区。根据公路等级，交通量及交通组成，结合沿线气候、水文、地质等自然地理条件及本地区筑路材料分布情况，因地制宜，合理取材，对不同路面类型和结构进行了比较，选择了最优的路面方案。（1）路面结构类型的选择 根据本项目道路等级，拟采用高级路面，根据交通量预测，当地气候、交通条件、筑路材料，初步拟定为沥青混凝土路面。沥青混凝土路面设计年限为 15 年，具有行车舒适、噪音小、维修较方便、成型后即可通车等特点，并对路基变形有较好的适应性等优点。水泥混凝土路面设计基准期 30 年，具有适应重交通，使用年限较长、养护工作量小、养护费用低等优点。但水泥混凝土路面对路基95、变形和温度变化较敏感，适应变形能力不如前者，一旦产生裂缝和断裂破坏，修复较为困难，本公路属新建，路基沉降和变形难以避免，而且，水泥混凝土路面行车舒适性差，噪音大，经分析比较，全线推荐采用沥青混凝土路面。（2）基层类型的选择 基层可考虑采用水泥稳定碎石和水泥稳定砂砾，这两种类型的基层均有强度高、稳定性好的特点，且材料供应方便。考虑砂砾质量不能满足路面基层强度需求，需进行级配设计，故本阶段路面基层设计全线采用水泥稳定碎石，底基层推荐采用级配碎石。宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-41 表 5-9 路面类型比较表 类型 水泥混凝土路面 沥青混凝土路面 方案 比较 水泥混凝96、土路面具有结构强度高，使用年限长，养护费用低，抗水毁能力强等优点，适宜于高等级公路，但是，其施工工艺要求高，对路基整体强度要求高，当基础强度不均匀时易产生断折，尤其是接缝处理不好时，行车不舒适、噪音大。收费站路段车辆行驶集中，停车、启动频繁，采用沥青混凝土路面容易形成车辙引起路面损坏，宜采用水泥混凝土路面。路容欠美观，反光较强，维修施工难度较大，需要时间较长，以致影响交通较长。全寿命成本分析（基准年限为30年）：水泥砼路面设计使用年限为30年，30年进行一次大修，大修方案为挖除并重建50%的路面板。沥青混凝土路面具有抗变形能力强，行车舒适、噪音小，防滑性能好，便于养护、维修等优点。以沥青混凝土97、路面各种结构与水泥混凝土路面结构的人工、材料、机械台班等主要工程数量的直接费用的基价比较，水泥混凝土路面造价较沥青混凝土路面的初期一次性投资高。但考虑到两种路面结构的使用寿命及运营期内的大、中修和日常养护费用等，水泥混凝土路面的综合投资效益与沥青混凝土路面较为接近。据调查，本项目区域内已建或在建的多条高等级公路，均采用了沥青混凝土路面。在该地区高速公路建设过程中，已有大型沥青混凝土拌和设备和摊铺设备，并积累了较丰富的施工经验，因此，选用沥青混凝土路面较为合适。全寿命成本分析（基准年限为30 年）：沥青砼路面设计年限为15 年，15年期间考虑进行中修（运营第8年）、大修（运营第15 年），并考虑98、全寿命周期成本分析，在运营第23 年再次进行中修，维修方案如下：中修方案为铲除4cm 上面层、再进行罩面；大修方案为铲除整个路面面层，再进行罩面。推荐 结果 收费站采用水泥混凝土路面结构 一般路段采用沥青路面结构 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-42（3）路面结构 根据预测交通量，及项目所在地气候、地质情况，主线拟采用如下路面结构：表5-10 路面结构方案比较表 干湿类型 干燥 上面层 4cm 细粒式密级配AC-13 型沥青砼 下面层 6cm 中粒式密级配AC-20 型沥青砼 基层 36cm 水泥稳定碎石基层 底基层 20cm 级配碎石底基层 总厚度 66cm 硬99、路肩及中央分隔带开口的路面结构、厚度与行车道相同。互通匝道的路面结构采用4cm 细粒式沥青混凝土+6cm 中粒式沥青混凝土+36cm 水泥稳定碎石+20cm级配碎石。收费站路面采用 28cm 水泥混凝土+20cm 水泥稳定碎石+20cm 级配砂砾。5.3.11 实施安排 5.3.11.1 施工条件 项目路线沿线地势平坦，且沿线两侧建筑物较少，便于施工场地布置，现状有多条不同等级道路通过项目区域，交通运输极为方便。本项目跨越黄河，工程用水供给方便充足。沿线电力供应也十分充足，工程用电可与电力部门协调解决。沿线地材丰富、主材购买方便。5.3.11.2 主要施工方法（1）黄河大桥 推荐方案黄河大桥主100、引桥的桥跨布置为 4.5+440+(40+75+40)+2040+（55+1490+55）+2240+4.5=3374m，其中主桥为波形钢腹板 PC 组合连续箱梁，40m 跨引桥为预应力混凝土预制组合 T 梁，主跨 75m 跨堤孔桥为预应力混凝土连续箱梁。主桥墩身与基础施工方法 钻孔灌注桩的施工方案：利用钢护筒搭设钻孔平台，采用轻型优质环保泥浆护壁、回旋钻气举反循环成孔工艺，钻至设计桩底高程，下钢筋笼，浇注水下混凝土。承台施工方案：采用钢板桩围堰施工。墩身施工方案：采用翻模或爬模施工工艺。主桥上部结构施工 宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-43 主梁的施工采用挂篮101、悬臂施工方案，具体施工步骤简述如下：吊装墩顶 0 号波形钢腹板，临时固定。绑扎箱梁钢筋、浇筑箱梁混凝土，待混凝土达到 90设计强度且养护时间不少于 5 天后，张拉顶板纵向体内预应力钢束并锚固灌浆。0 号块临时固结，并在已浇梁段上安装挂篮。吊装、临时固定 1 号块波形钢腹板，并与 0 号波形钢腹板连接。绑扎 1 号块箱梁钢筋，浇筑箱梁混凝土和剩余内衬混凝土。待顶板混凝土达到 90设计强度且养护时间不少于 5 天后，张拉顶板纵向体内预应力钢束并锚固灌浆。前移挂篮。重复以上步骤，直至边跨合龙前。同时边跨过渡墩旁搭设支架并预压，设置临时纵向约束，安装边跨波形钢腹板并浇筑边跨梁段。吊装边跨合龙段波形钢腹102、板，与两侧已施工波形钢腹板连接，绑扎合龙段钢筋，浇筑合龙段混凝土，完成边跨合龙。依次由边跨向中跨主跨合龙，直至全桥合龙。主跨 70m 现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工 下部结构施工方法：基础采用常规的钻孔灌注桩；承台为干处施工，先施工混凝土垫层，再分层浇注承台混凝土。上部结构施工方法：连续梁箱桥采用悬臂浇筑施工法。施工顺序为：搭设临时托架完成零号段施工安装挂篮架立 1 号梁段模板、绑扎钢筋、浇筑梁段混凝土张拉预应力钢束挂篮前移重复以上步骤直至最大双悬臂状态，（同时搭设边跨现浇支架、完成边跨现浇段施工）边跨合龙并张拉预应力束中跨合龙并张拉合龙预应力束。40m 跨径预应力混凝土预制组合 T 梁 下部103、结构：干处基础施工方案与主跨 70m 连续梁桥基础施工一致，浅水区采用土袋围堰的方式，墩身施工亦采用翻模或爬模施工工艺。上部结构：采用经济可行的预制+架桥机吊装施工法。（2）接线工程 一般路基施工方案 路基施工中应充分利用路基挖方填筑路基，应采取必要的防护及绿化措施，防止水土流失，保护生态环境。在施工时还要注意以下几点：地基必须先进行表土清除，对原地面夯实后方可进行路基填筑。施工现场应首先解决排水问题，完善临时排水系统，严禁出现积水现象。开挖沟槽，宁夏石嘴山红崖子黄河公路大桥工程可行性研究 5 建设方案 5-44 砌筑边沟、排水沟、截水沟做好地面临时排水设施并与永久排水设施相结合。排水设施的施104、工与交通工程设施的施工相互影响较大，因此，二者施工应相互协调，以保证中央分隔带设施能满足设计要求。施工完毕后，注意清理施工场地，恢复原有地貌景观。路面施工方案 路面施工优先采用全机械化施工方案，应引进高效的宽幅摊铺机和配套搅拌设备，实现全集中拌和，严格控制材料用量和材料组成，实行严格的工序管理，做好现场监理与工序检测，确保施工质量。路面施工前应做好各项室内试验工作，获取经验后推广应用。（3）其他工程 排水、防护、沿线设施及绿化等工程可根据施工进度先后顺序合理安排进行施工。为满足施工中发生不可预见突发事件时紧急救援需要、避免施工人员伤亡、减小各项损失，应制定施工紧急预案。为保护周围的自然环境，施工时应避免由于大量弃碴的堆放不当而引起水土流失。5.3.11.3 总体工期安排 根据项目建设规模、建设内容和建设方案，以及项目资金筹措能力和资金到位的时间，本项目建设工期暂按 36 个月考虑。