苏通大桥设计与施工完整.docx

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苏通大桥设计与施工完整

附图

地理位置图-1

路线平纵面缩图图-2

全桥标准横断面图-3

主航道桥总体布置图-4

专用航道桥总体布置图-5

全桥施工进度安排图-6

1.项目概况

1.1项目地理位置及主要功能

苏通长江公路大桥（简称“苏通大桥”）位于江苏省东南部长江口南通河段，连接苏州、南通两市，北岸接线始于江苏省公路主骨架“横三”线——宁（南京）通（南通）启（启东）高速公路，与实施中的连（连云港）盐（盐城）通（南通）高速公路相接；南岸接线终于江苏省公路主骨架“连三”线——沿江高速公路太仓至江阴段，与实施中的苏（苏州）嘉（嘉兴）杭（杭州）高速公路相接。

上游距江阴长江公路大桥约82km，下游离长江入海口约108km。

苏通大桥是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架之一赣榆至吴江高速公路的重要组成部分，对于长江两岸干线公路网的形成和连通发挥着重要的作用，在国家及江苏省公路运输网中均占有重要地位。

1.2前期工作概况

苏通大桥前期工作始于1991年，并于1997年12月由中交公路规划设计院、上海市隧道工程轨道交通设计研究院在前期研究成果的基础上正式编制完成了《南通长江公路通道预可行性研究报告》。

1998年12月，江苏省提出了苏通大桥项目建议书并上报国家发展计划委员会。

1999年4月，交通部对项目建议书进行了行业审查。

1999年9月，受国家发展计划委员会委托，中国国际工程咨询公司组织专家对项目建议书进行了评估。

2001年4月，根据有关方面要求，江苏省组织完成了项目建议书的补充报告。

2001年6月，国家发展计划委员会下达了经国务院批准的项目建议书，苏通路大桥项目正式立项。

苏通大桥的工程可行性研究工作始于1999年7月，考虑到苏通大桥特殊的地理位置，其建设条件比较复杂，工程规模及技术难度大，将工程可行性研究工作分为两阶段实施。

第一阶段，组织开展有关专题和桥梁科研工作，为工程可行性研究报告的编制奠定基础；第二阶段，以专题和桥梁科研成果为基础，完成工程可行性研究报告的编制。

经大量的专题和桥梁科研后，于2001年3月完成中间成果报告，2001年8月，经江苏省组织预审后编制完成了正式报告并上报。

鉴于工可报告推荐主航道桥方案为主跨超千米的斜拉桥，技术难度较大，编制单位对工程方案又做了进一步深化研究，交通部和江苏省也于2001年12月邀请国、内外著名桥梁专家在南京召开了“苏通长江公路大桥技术研讨会”，随后通过了交通部行业审查。

中国国际工程咨询公司也于2002年2月初组织专家进行了评估。

在国家发展计划委员会对本项目工程可行性研究报告的审批过程中，设计单位又对主桥桥型方案进行了进一步比较、论证，形成了专题报告。

在上述工作基础上，经国务院批准，国家发展计划委员会以计基础[2002]2330号文《印发国家计委关于审批江苏省苏通长江公路大桥可行性研究报告的请示的通知》，批复了苏通大桥工程可行性研究报告。

为了加快前期工作步伐，江苏省交通厅于2001年9月~12月组织开展了苏通大桥初步设计招标、评标工作。

以中交公路规划设计院为主体设计单位、江苏省交通规划设计院和同济大学建筑设计研究院为合作参加单位的设计联合体中标，承担苏通大桥的初步设计任务。

同时，设计联合体聘请丹麦COWI公司承担有关设计咨询审查工作。

受设计单位邀请，高格桥梁景观设计研究中心参加了跨江大桥工程景观设计工作。

根据业主要求，初步设计工作2002年2月底全面启动，于2002年10月完成。

初步设计成果完成后，交通部公路司于2002年11月27日~12月7日组织专家对设计基础资料进行了审查，2002年12月24日~26日组织专家对初步设计文件进行了全面审查。

2.主要技术标准

a.公路等级：

平原微丘区全封闭双向六车道高速公路；

b.计算行车速度：

100km/h；

c.桥梁结构设计基准期：

100年

d.车辆荷载等级：

汽车—超20级，挂车—120；

e.桥面净空及标准横断面：

桥梁标准宽度：

34m，净空高度为5m，详见图2-1；

图2-1桥面净空及桥梁标准横断面

f.纵坡：

≤3%；

g.横坡：

2％；

h.平、纵曲线半径：

不设超高最小平曲线半径5500m

凸形竖曲线一般最小半径17000m

凹形竖曲线一般最小半径6000m

i.抗震设防标准：

地震基本烈度Ⅵ度。

j.抗风设计标准：

运营阶段设计重现期100~150年，根据具体情况采用

施工阶段设计重现期10~30年，根据具体情况采用

k.设计洪水频率：

主航道桥、专用航道桥、引桥1/300；

l.跨江大桥设计水位：

见表2-1（表中高程为85国家高程系统）。

表2-1跨江大桥设计水位一览表

项目

设计洪水位

最高设计通航水位

最低设计通航水位

标准

300年一遇

20年一遇

98％保证率

数值（m）

5.29

4.30

-1.46

m.通航净空尺度和通航孔数量：

经交通部批准，通航净空尺度和通航孔数量采用如表2-3所示。

n.船舶撞击力标准

根据苏通大桥实际情况，主航道桥与专用航道桥年撞损频率可分别考虑：

主航道桥整体年撞损频率取<10-4，专用航道桥整体年撞损频率取<10-4。

经船舶撞击力标准专题研究，主航道桥、专用航道桥、引桥采用的船舶撞击力标准如表2-2~表2-5所示。

表2-2通航净空尺度和通航孔数量一览表

通航孔

名称

航道类型

代表船型

通航净空尺度（m）

通航孔

数量

净宽

净高

主通航孔

单孔双航道

5万吨级集装箱船（3800TEU）

891

62

1

4.8万吨级远期大型散货船驳船队

辅助通航孔

单孔单航道

9000吨级散货船驳船队

220

24

2

专用通航孔

单孔双航道

7000吨级散杂船

220

39

1

洪季上行孔

单孔单航道

1000吨级江轮

70

15

1

表2-3主航道桥船舶撞击力标准

通航孔

桥墩

船撞力（MN）

荷载作用高度（m）

横桥向

纵桥向

总高度

通航水位以上

通航水位以下

主桥

南边跨

近塔辅助墩

40.6

20.3

22.0

9.8

12.2

远塔辅助墩

13.3

6.65

22.0

9.8

12.2

过渡墩

12.0

6.00

5.0

1.5

3.5

主通航孔

南墩

126.7

63.35

22.0

9.8

12.2

北墩

130.6

65.3

22.0

9.8

12.2

主桥

北边跨

近塔辅助墩

40.6

20.3

22.0

9.8

12.2

远塔辅助墩

13.19

6.6

22.0

9.8

12.2

过渡墩

11.91

5.96

5.0

1.5

3.5

表2-4专用航道桥船舶撞击力标准

通航孔

桥墩

船撞力（MN）

荷载作用高度（m）

横桥向

纵桥向

总高度

通航水位以上

通航水位以下

专用通航孔

南墩

49.81

24.91

14.3

6.5

7.8

北墩

40.93

20.47

14.3

6.5

7.8

表2-5引桥船舶撞击力标准

通航孔

桥墩

船撞力（MN）

荷载作用高度（m）

横桥向

纵桥向

总高度

通航水位以上

通航水位以下

北引桥

近主桥第一墩

10.8

5.4

5.0

1.5

3.5

近主桥第二墩

9.1

4.55

5.0

1.5

3.5

其它非通航孔墩

2.33

1.165

中引桥

近主桥第一墩

10.59

5.295

5.0

1.5

3.5

近主桥第二墩

7.6

3.8

5.0

1.5

3.5

其它非通航孔墩

2.33

1.165

南引桥

非通航孔墩

2.33

1.165

3.建设条件

3.1地形地貌

项目所在地区属长江冲积平原的新长江三角洲，是大长江三角洲的近前缘地带。

两岸陆域河网密布，地势平坦，高程一般在2～5m（85国家高程系统）之间；局部地段有山丘分布。

苏通大桥拟建区段长江属弯曲与分汊混合型河段。

平面形态呈S形弯曲；水面宽窄相间，西段天生港附近宽约6km，往下展宽，在军山附近宽约10km，到东方红农场拐角处宽达14km，再往下突然缩窄，至东段徐六泾附近宽约6km；江中沙洲发育，槽深滩宽，江心沙洲主要有如皋沙、通州沙和狼山沙、新通海沙、白茆沙等，属心滩地貌；通州沙东水道与新通海沙南水道中有水深达近50m的深槽区，构成长江主汊，属深槽侵蚀及堆积地貌，其它水道则为支汊，属河道冲蚀及冲积地貌。

见图3-1。

桥轴断面主槽呈“V”字形，略偏南岸，-10m等深线以下水域宽约1800m，-20m等深线以下水域宽约1100m，最深点高超约-31.3m，南北主塔位置的床底高程分别为-14.5m和-22.7m；夹槽在主槽南侧，主槽与夹槽中心距约1700m；夹槽呈盆形，宽约400m，底面高程约-10m，南北主墩位置的床底高程分别为-9.3m和-10.1m。

图3-1南通河断平面形态图

3.2气象

1.桥位区属于北亚热带湿润季风气候，天气复杂多变，不良天气频繁，对工程影响较大的不良天气有暴雨、连阴雨、雷暴、台风、大风、大雪、雾等。

对于台风，桥位地区从5月下旬至11月下旬都有可能遭受台风袭击，年均出现台风2.3～2.7次。

7月上旬到9月为台风多发期，8月份是台风影响最多的月份，约占40%。

在设计中要优先考虑抗风能力强的结构方案和施工方案；安排施工进度时，受台风影响较大的施工状态如最大单悬臂、最大双悬臂等尽量避开台风多发期，以确保大桥安全。

桥位地区年平均下雨日120天左右，最多150天；年平均下雾日和雷暴日均为30天左右，最多可达60天。

上述不良天气都会导致有效施工天数的减少，安排工期时要给予充分考虑。

2.桥位地区年平均气温15.4℃左右，年极端最高气温42.2℃，年极端最低气温-12.7℃；月最高气温30.1℃、月最低气温-0.2℃。

由此确定大桥设计温度参数为：

结构合拢温度10～20℃，混凝土结构升降温±20℃；钢结构升温＋32℃，降温-33℃。

3.通过查阅桥位两岸地区的天气灾害记录和走访调查当地居民，综合分析研究，表明桥位处没有龙卷风发生。

4.通过在江面建立观测平台和在岸边设立剃度观测塔，揭示了宽阔水面上风况不同于邻近气象站、也有别于沿岸风速测站的事实，真实反映了桥位处的风况。

观测数据表明，桥位江面风速明显大于邻近气象站，平均风速为邻近气象站的２倍左右，江面风速也大于江岸。

5.江面主导风向为偏东风，南通市累年风向频率玫瑰图见图3-2。

6.桥位江面距平均水面10m高度处不同重现期基本风速见表3-1。

表3-1桥位江面不同重现期的基本风速（m/s）

重现期

10年

30年

50年

100年

120年

150年

200年

极值-I型

32.0

35.5

37.1

39.1

39.7

40.4

41.3

图3-2南通市累年风向频率玫瑰图

3.3河势及河床稳定

1.拟选的苏通大桥位于徐六泾节点段的徐六泾标的下游侧，一百多年来，虽经历了上游通州沙水道和狼山沙水道主槽左右大幅度摆动，但徐六泾节点段的长江主流始终在浒浦～徐六泾标一线，河势较为稳定。

1958年以来，桥位附近深槽平面形态变化不大，尤其是主槽的右侧边坡稳定性较好，40余年来桥位上下游各1km范围内的深槽右侧-10m和-20m等深线变幅均在300m以内。

桥位河段是江阴以下长江干流最为稳定的区段之一。

2.桥区河床稳定性研究表明，桥区南岸附近区域在-10m～-26m之间分布着一层淤泥质粘土层，该土层的平均起动流速2.2m/s，比其它各层的起动流速大2倍以上，具有很强的抗冲性，加上桥轴线附近水流平顺，涨、落潮流路基本一致，这些均对南岸边坡的稳定性起着积极作用。

3.动床物理模型试验表明，大桥工程引起的河床变化仅在桥轴线附近，主深槽河床有所冲刷，边滩有所淤积。

大桥建设没有改变现有河势，对南岸已建码头和专用航道不会产生明显的不利影响。

4.有关职能部门和研究单位对桥位河段的整治规划报告一致认为，徐六泾节点段（即桥位河段）河势是稳定的，今后加强徐六泾节点功能将有利于苏通大桥的建设，对白茆沙河段整治、三沙治理、长江口综合开发以及长江口深水航道的建设均是有利的。

3.4水文

南通河段为反S形藕状河型，江面宽阔，最宽处约14km，最窄处约6km左右。

长江流域以雨洪径流为主，每年5～10月为汛期，11月～翌年4月为枯水期，洪峰多出现在6～8月，1月或2月水位最低。

项目所在河段为中等强度的潮汐河段，高潮位主要受风暴潮影响，在汛期当台风和天文大潮遭遇时，长江河口就会出现很高的潮位，造成严重灾害。

项目所在区域附近的天生港、浒浦水文站实测最大潮差为4.01m，平均潮差潮位为2.07m。

1.设计潮位

苏通大桥设计潮位专题成果见表3-2。

表3-2苏通大桥设计潮位计算成果

项目

不同重现期（年）的设计水位（m）

均值（m）

20

50

100

300

设计高潮位

4.30

4.77

4.96

5.29

3.90

设计低潮位

-1.45

-1.58

-1.68

-1.81

-1.11

2.设计潮流速与流量

桥位处设计潮流速专题成果见表3-3、表3-4、表3-5

表3-3苏通大桥设计潮流量专题成果

项目

不同重现期（年）的最大设计潮流量（万立方米）

0.33%

1%

2%

5%

涨潮

17.846

16.965

16.451

15.759

落潮

20.890

19.313

18.396

17.167

表3-4设计涨潮垂线平均流速计算成果

垂线位置

不同频率设计潮流速（m/s）

均值

0.33%

1%

2%

5%

10%

20%

K16+381

2.39

2.30

2.24

2.17

2.11

2.05

1.99

K17+481

1.70

1.63

1.59

1.54

1.49

1.45

1.40

K18+206

1.61

1.53

1.48

1.43

1.39

1.34

1.30

主航道桥北副墩（K19+156）

2.38

2.26

2.20

2.10

2.04

1.97

1.89

主航道桥北主墩（K19+456）

2.95

2.81

2.73

2.62

2.53

2.45

2.36

主泓（K20+000）

3.32

3.15

3.06

2.93

2.84

2.73

2.63

主航道桥南主墩（K20+544）

3.03

2.90

2.83

2.73

2.66

2.58

2.50

主航道桥南副墩（K20+844）

2.86

2.72

2.65

2.55

2.47

2.38

2.30

专用航道桥北主墩（K21+559）

2.14

2.05

2.00

1.93

1.88

1.82

1.77

专用航道桥南主墩（K21+967）

2.30

2.21

2.16

2.09

2.03

1.97

1.92

表3-5设计落潮垂线平均流速计算成果

垂线位置

不同频率设计潮流速（m/s）

均值

0.33%

1%

2%

5%

10%

20%

K16+381

1.67

1.54

1.46

1.36

1.28

1.20

1.12

K17+481

0.88

0.80

0.75

0.68

0.64

0.9

0.53

K18+206

2.52

2.31

2.20

2.04

1.92

1.80

1.67

主航道桥北副墩（K19+156）

3.20

3.00

2.85

2.63

2.49

2.34

2.18

主航道桥北主墩（K19+456）

3.28

3.06

2.92

2.75

2.62

2.48

2.34

主泓（K20+000）

4.01

3.76

3.61

3.40

3.25

3.09

2.93

主航道桥南主墩（K20+544）

3.40

3.18

3.05

2.89

2.75

2.61

2.48

主航道桥南副墩（K20+844）

3.22

3.00

2.88

2.72

2.59

2.46

2.33

专用航道桥北主墩（K21+559）

2.17

2.03

1.95

1.84

1.76

1.67

1.58

专用航道桥南主墩（K21+967）

2.32

2.17

2.08

1.96

1.88

1.78

1.69

3.流向

桥位主通航孔落急流向为95°～104°；涨急流向为270°～280°。

在专用航道，落急流向为95°～105°之间；涨急流向为282°～289°。

4.波浪

100年一遇风速时，北主墩附近100年一遇波高为3.29m；主槽南侧100年一遇最大波高为3.63m，专用航道桥桥墩附近为3.05m。

5.泥沙

桥位断面1999年9月实测最大测点含沙量为4.14kg/m3。

6.冲刷

1）一般冲刷

根据初步设计方案，大桥实施后整个过水面积将有8.8％左右的压缩。

依据桥区河床演变和水文动力特点以及泥沙运动特性，结合历年来本区段动床试验成果，采用二十年一遇落潮流量与大中小潮组合潮型连续作用五年的水文组合条件进行试验，据随机模型分析计算，该水文组合频率大于300年一遇。

试验得到的桥下一般冲刷深度为2.4~4.7m。

2）局部冲刷

初步设计阶段几个基础方案的局部冲刷试验成果见表3-6。

施工图阶段的局部冲刷试验正在进行中。

表3-6最大局部冲刷深度表

基础位置

基础形式及尺寸

（m）

最大局部冲刷深度（m）

300年一遇

100年一遇

20年一遇

5年一遇

主桥南主塔基础

围堰

45.3

40.2

29.3

21.5

沉井40×88

33.4

29.0

25.7

20.7

沉井

38.8

34.4

28.0

21.2

群桩

21.9

19.1

16.2

13.5

主桥北主塔基础

围堰

41.2

35.5

27.4

20.4

沉井40×88

30.4

27.1

22.7

18.7

沉井

35.6

31.3

26.0

20.0

群桩

19.2

17.1

14.3

11.8

主桥南辅助墩基础

钢围堰29×51

23.3

21.7

19.8

17.6

钢沉井25×40

19.2

18.4

16.6

15.0

主桥北辅助墩基础

钢围堰29×51

23.0

21.5

19.5

17.0

钢沉井25×40

19.0

18.2

16.4

14.5

专用航道桥主墩基础

钢围堰35.5×62.5

17.1

15.7

14.0

12.4

钢沉井24×43

13.7

12.5

11.2

10.0

群桩

12.8

11.7

10.5

9.3

引桥50m箱梁墩

群桩

6.9

6.4

5.7

5.2

引桥100m箱梁墩

群桩

7.3

7.1

6.8

6.4

3.5工程地质

1.苏通大桥地处长江三角洲冲积平原，第四纪地层厚度大，分布较稳定，基岩埋深北岸在270～280m之间，南岸在310m左右。

2.桥位区全新统颗粒较细，沉积时间短，工程地质性质较差；上更新统以砂土为主，性质较好，其中6－1、8－1层岩性以含砾中粗砂为主，厚度大，分布较稳定，可选作桩尖持力层；中更新统分布稳定、性质好，亦可作桩尖持力层，但桩较长。

3.勘察取得了丰富土工试验成果，针对桥位区以砂土为主的特征，采取了大量的原状砂样，为工程地质评价奠定了基础；南京大学在工可优化桥轴线补做大量的扁铲试验、K0固结试验等，为岩土优化研究提供了更多的依据。

4.工程地质报告推荐采用的设计参数符合《公路桥涵地基与基础设计规范》规定，初步设计按其推荐值采用。

初步设计采用的重要工点主要地质参数见表3-7～3-7。

表3-7地质钻孔情况表（主桥北塔基础）

地层

编号

岩土名称

状态

层底标高（m）

推荐承载力（kPa）

极限摩阻力（kPa）

标贯击数

Q4

1-3

细砂

中密

-36.7

170

45

20

1-3

粉砂

中密

-45.9

140

35

15

1-3

细砂

中密

-54.7

180

45

25

1-3

粉砂

密实

-57.2

150

40

42

Q3

5-1

中砂

密实

-64.2

400

60

>50

5-1

粗砂

密实

-71.5

500

100

47

5-2

细砂

密实

-74.2

250

50

36

6-1

粗砂

密实

-78.2

450

80

>50

6-2

细砂

密实

-80.6

300

55

>50

6-1

中砂

密实

-87.2

420

60

>50

7

细砂

密实

-94.2

300

55

42

8-1

粗砂

密实

-98.3

500

100

>50

8-2

粗砂

密实

-104.7

300

50

>50

8-2

粗砂

密实

-115.2

300

55

>50

8-3

亚粘土

软塑

-118.3

270

50

>50

8-1

粗砂

密实

-122.2

500

100

>50

8-2

粉砂

密实

-125.2

220

50

>50

8-1

粗砂

密实

-129.0

500

100

>50

Q2

9

亚粘土

硬塑

-138.4

350

70

>50

9

粘土

硬塑

-140.4

400

80

>50

10

粉砂

密实

-146.8

230

50

>50

11

粘土

硬塑

-154.7

340

65

>50

12

亚砂土

流塑

-158.1

190

45

12

粉砂

密实

-162.2

230

50

12

细砂

密实

-173.3

300

55

13

亚粘土

硬塑

-182.0

410

85

14

粉砂

密实

-186.7

230

50

14

细砂

密实

-201.7

300

55

Q1

15

粗砂

密实

-204.7

500

100

表3-7地质钻孔情况表（主桥南塔基础）

地层

编号

岩土名称

状态

层底标高

（m）

推荐承载力（kPa）

极限摩阻力（kPa）

标贯击数

Q