柏寶忠，祝新星，姜 昆

(上海勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434)

1 工程概況

廣州市南沙區(qū)已經(jīng)成為廣州“南拓”的前沿，將建設(shè)成現(xiàn)代化生態(tài)型濱海新區(qū)。十八涌位于南沙區(qū)萬頃沙聯(lián)圩的南部，十八涌東閘橋工程位于十八涌東涌口。舊閘年久失修，防洪(潮)能力低，存在嚴(yán)重的安全隱患。根據(jù)總體規(guī)劃，需提高防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)，提升水景觀，發(fā)展廣州南部濕地旅游業(yè)，重建十八涌東閘橋。工程主要功能是擋潮、排澇、納潮引水、游船通航，并滿足旅游、景觀和河涌兩岸交通需要。工程防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)采用20a一遇24h暴雨24h排干不成災(zāi)。

閘橋總長82.4m，寬26.3m，外觀采用五孔連拱橋造型，橋面布置風(fēng)雨廊橋、景觀小品等旅游休閑建筑物，整個工程與南側(cè)緊鄰的濕地公園融為一體。

2 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 建筑景觀

閘橋工程緊鄰南沙濕地公園，在滿足基本功能下，建筑外觀、造型需與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，滿足旅游、景觀需要?，F(xiàn)狀河口寬度為81.0m，工程規(guī)模論證閘凈寬僅需16.0m，為典型的寬河道布置窄水閘工程。傳統(tǒng)的寬河道上建設(shè)窄水閘都是在閘橋的兩側(cè)填筑連接堤與兩岸相接，視覺上明顯縮窄了河道，給人以堵塞、壓抑的感覺。因此閘橋主體的結(jié)構(gòu)布置、閘門門型選擇對整個工程的建筑外觀、造型至關(guān)重要。

2.2 閘橋與風(fēng)雨廊結(jié)合

考慮到景觀和旅游的需要，閘橋橋面需布置1個2層的風(fēng)雨廊，閘橋主體作為風(fēng)雨廊的基礎(chǔ)。閘橋結(jié)構(gòu)如何適應(yīng)這一要求需重點(diǎn)研究。

2.3 基礎(chǔ)處理和防滲

閘橋地基下分布著厚13～26m的淤泥及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層特性差，需采用樁基處理以提高地基承載力和控制沉降，但由于淤泥層會緩慢沉降而可能產(chǎn)生接觸滲透破壞。如何解決建筑物底板下軟土地基的滲漏問題，需在設(shè)計(jì)中認(rèn)真考慮和研究。

3 工程布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 工程布置

工程經(jīng)比較后確定在原址拆除重建。閘橋總長82.4m，寬26.3m。橋面中部布置寬17.65m的風(fēng)雨廊景觀建筑，靠河道堤岸兩側(cè)設(shè)樓梯踏步與風(fēng)雨廊連接；橋面上下游側(cè)各設(shè)4.32m寬消防通道(兼車行道)，消防通道與兩側(cè)堤岸相接，滿足車輛及行人的通行要求。

綜合考慮擋潮排澇、游船通航、景觀提升等要求，閘橋主體確定采用五孔閘橋結(jié)構(gòu)。

閘室布置在閘橋中孔(通航孔)，凈寬16m，選用上翻弧型鋼閘門，液壓啟閉機(jī)操作。閘門開啟時平臥在橋下，具有隱蔽性，閘頂橋兼做閘門門庫。

圖1 閘橋立面

中孔兩側(cè)各兩邊孔布置鋼筋混凝土擋板擋水，孔寬由河中心至岸邊呈遞減趨勢，依次為15.0m和14.3m。通過在閘橋上下游側(cè)立面布置圓拱型鋼筋混凝土面板，使得整個閘橋造型形成五孔連拱拱橋效果。拱型板立面通過建筑美化、貼面裝飾，進(jìn)一步提升景觀效果。

考慮緊鄰閘橋南側(cè)的濕地公園的周邊環(huán)境，風(fēng)雨廊采用仿古風(fēng)格，總建筑面積1320m2，高度7.7m，建筑層數(shù)2層。閘橋立面、橫斷面分別如圖1—2所示。

圖2 閘橋橫斷面(中孔)

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)200a一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)、波浪計(jì)算、閘門起閉運(yùn)行和游船通航凈高等要求，按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定[1- 2]，確定橋面和閘墩頂高程為8.35m，閘橋兩側(cè)邊墩及堤防頂高程為4.65m。

閘室為單孔，凈寬16.0m，長32.9m，采用開敞式整體結(jié)構(gòu)。閘墩厚為1.5m，閘墩兼做交通橋墩。水閘底板高程-3.30m，閘檻高程-2.80m，底板厚1.5m。為保證閘橋的安全性、整體性，減少和控制不均勻沉降，確保水閘的正常運(yùn)行和風(fēng)雨廊的安全，閘橋82.4m×26.8m(長×寬)的底板不設(shè)永久縫，采用設(shè)置后澆帶等措施。

工作閘門選用閘橋結(jié)合的弧型門，其特點(diǎn)是藏于橋下，避免了常用的直升門、升臥門需要高大排架的缺點(diǎn)，能最大程度的減少水利工程建設(shè)對景觀的破壞，做到與環(huán)境協(xié)調(diào)。閘門支撐在閘墩的牛腿上，牛腿上設(shè)轉(zhuǎn)動軸，在閘墩上設(shè)液壓啟閉機(jī)檢修平臺。

中部兩中墩之間橋面板梁采用現(xiàn)澆，作為上部風(fēng)雨廊的底層板梁。中墩與邊墩之間設(shè)置人行樓梯踏步，樓梯踏步兩側(cè)設(shè)置有綠化帶。橋面消防通道采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板梁結(jié)構(gòu)。

閘室兩側(cè)分別布置兩孔連接橋，凈跨分別為15.0m和14.3m。中墩、邊墩厚1.2m，承臺高程-0.30m。沿閘橋中心線，中孔兩側(cè)各兩邊孔布置混凝土擋板擋水(正反向擋水)，擋水板厚0.8m。閘橋上下游側(cè)立面圓拱型面板厚0.45m，每孔拱圈外沿設(shè)置拱肋。除中孔外，各橋孔順?biāo)鞣较虿贾糜泻?.15m的拱形面板，面板中每隔3.6m布置一拱肋。上下游側(cè)拱型面板立面、拱底分別采用花崗巖貼面、石漆涂裝，以達(dá)到自然、美化效果。

風(fēng)雨廊建筑風(fēng)格采用嶺南風(fēng)格，共2層。設(shè)有展覽廳、會議廳、外廊等等。

3.3 地基處理設(shè)計(jì)

需對閘橋地基下深厚天然軟弱地基進(jìn)行處理，以滿足地基承載力、沉降、抗滑等要求。建筑物的淤泥或淤泥質(zhì)地基，處理方法主要有換填法、水泥攪拌法或高壓噴射注漿法復(fù)合地基、樁基礎(chǔ)等[3]。

城市交通的管控要從系統(tǒng)級別整體考慮，針對城市出行的問題，從動態(tài)交通組織、智能信號控制、交通信息誘導(dǎo)、交通方案評價等方面進(jìn)行體系管控.

結(jié)合本工程需嚴(yán)格控制建筑物沉降的要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，對閘橋底板下的閘墩、中墩、邊墩的基礎(chǔ)部位采用灌注樁加淺層水泥攪拌樁硬殼層處理方案，即為避免灌注樁施工時發(fā)生偏位、傾斜現(xiàn)象，先采用5m長的水泥攪拌樁對底板范圍內(nèi)淤泥加固，形成硬殼層后再進(jìn)行灌注樁施工。閘橋底板下的閘墩、中墩、邊墩的地基部位需布置共84根直徑1.0m、間距3.5m×3.0m、樁長40.5～43.5m的灌注樁，樁底位于流紋斑巖。

采用灌注樁基礎(chǔ)后，由于樁端深入持力層，閘橋沉降很小，而地基下淤泥層會緩慢排水固結(jié)沉降，底板與地基土之間易形成空隙，成為滲漏通道，故沿閘橋中心線，在底板下布置密排高摻水泥攪拌樁(樁長12m)，形成防滲墻，樁頭通過止水結(jié)構(gòu)與閘橋底板相連接。

4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及創(chuàng)新

(1)先進(jìn)的水利工程設(shè)計(jì)理念。本工程主要功能為擋潮、排澇、通航、納潮引水保證河涌水質(zhì)和營造水景觀等，并滿足旅游、景觀和河涌兩岸交通需要。工程外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，考慮了緊鄰的濕地公園的環(huán)境要求，提升了景觀，滿足了休閑、旅游的需要。工程的設(shè)計(jì)理念和思路突破了傳統(tǒng)水利工程，兼顧了水景觀、水環(huán)境、水生態(tài)、交通、旅游等，體現(xiàn)了嶺南特色的濱水景觀，實(shí)現(xiàn)了防洪納潮、景觀提升與土地開發(fā)等為一體的目標(biāo)。

通過閘、橋、風(fēng)雨廊的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)了濱水區(qū)功能多樣化，營造了高品質(zhì)、獨(dú)特、精致的水鄉(xiāng)風(fēng)貌，拓展了濕地旅游，對發(fā)展濱海文化休閑旅游、生態(tài)旅游和培育游艇等休閑旅游產(chǎn)業(yè)具有促進(jìn)作用。

(2)閘橋主體開創(chuàng)性的采用五孔連拱橋的造型，極大的提升了工程景觀效果。五孔閘橋，半徑、孔寬由中間的中孔向兩端的邊孔呈遞減趨勢，形成造型優(yōu)美的連續(xù)多孔拱橋。外觀上通過閘墩在閘橋上下游側(cè)布置圓拱型裝飾面板，形成拱橋效果，同時在閘室兩側(cè)的橋孔內(nèi)設(shè)有拱形結(jié)構(gòu)。閘橋的主體構(gòu)成了連續(xù)多孔拱橋，受力特點(diǎn)為梁式橋，外觀上為拱橋；既有梁式橋受力相對明確，設(shè)計(jì)和施工簡便，對地基要求不高的特點(diǎn)，又具有拱式橋外形美觀的優(yōu)點(diǎn)。

連續(xù)多孔拱橋結(jié)構(gòu)可以在其他工程中直接應(yīng)用，橋孔的數(shù)量、大小可以根據(jù)每個工程的河道寬度、橋梁的跨度和景觀要求靈活調(diào)整。

(3)擋水板的設(shè)置和連續(xù)多孔拱橋造型解決了寬河道布置窄水閘的景觀難題。本工程中孔設(shè)置鋼閘門，兩側(cè)橋孔中設(shè)置鋼筋混凝土擋水板。五孔閘橋一真四假，既滿足排澇要求，也解決了寬河道布置窄水閘的難題。五孔拱橋橫跨兩岸，一氣呵成，乍看是橋細(xì)看藏閘，視覺上給人以暢快、通透、不堵塞的感覺。

本閘橋的結(jié)構(gòu)形式就是可以根據(jù)需要在兩側(cè)的邊孔上設(shè)置擋水板來確定調(diào)整水閘總的凈寬，河道中間部位的中孔仍設(shè)置閘門。根據(jù)河道總寬度對拱橋孔數(shù)靈活調(diào)整，按防洪排澇的規(guī)模要求調(diào)整閘門、擋水板的數(shù)量和位置。

(4)拱形閘橋與風(fēng)雨廊結(jié)合，實(shí)現(xiàn)閘、橋、風(fēng)雨廊的有機(jī)統(tǒng)一。工程下部五孔連拱的閘橋，作為上部風(fēng)雨廊的基礎(chǔ)。閘頂中部的橋面板為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，作為風(fēng)雨廊的底層板梁，擱置在閘墩上。同時兩端設(shè)置人行樓梯踏步。風(fēng)雨廊的上下游側(cè)橋面設(shè)置消防通道、車行道等。這樣閘、橋、風(fēng)雨廊有機(jī)結(jié)合為一整體，各自的功能都可以實(shí)現(xiàn)，既可以滿足人行交通，也可以滿足車行交通。

風(fēng)雨廊的嶺南風(fēng)格的廊、亭、臺、樓、閣，層層疊疊，錯落上升，氣勢磅礴。與工程南側(cè)的濕地公園既相呼應(yīng)，又融為一體。下部五孔連拱造型，具有古典橋梁元素，建筑風(fēng)格獨(dú)特，拱橋立面配以與風(fēng)雨廊風(fēng)格相協(xié)調(diào)的裝飾，大面積的仿古磚輔極具古典韻味的花飾，共同構(gòu)成了古色古香感，集中體現(xiàn)了閘橋周邊以“中式”、“古典”為主體的環(huán)境，使得整個閘橋工程整體景觀獨(dú)特，成為新的旅游景點(diǎn)。

(5)橋面邊跨梁與管線橋、跨河管支架、花槽結(jié)合。工程立面為上下游側(cè)布置的鋼筋混凝土拱型裝飾面板，形成拱橋效果。為了工程整體景觀效果，工程中各種管線(如電纜、光纜、液壓啟閉機(jī)的油管等)不得在閘橋立面通過支架架立、外露。設(shè)計(jì)中對橋面兩側(cè)消防通道的邊跨梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改造。邊跨梁內(nèi)設(shè)有瓶狀的空腔，空腔上部設(shè)置蓋板，空腔中部設(shè)置鍍鋅角鋼。邊跨梁外側(cè)設(shè)有花槽，花槽可以兼作為管溝。工程中所有的管線均通過此邊跨梁進(jìn)行鋪設(shè)，不外露。這樣，閘橋的邊跨梁與管線橋、跨河管支架、花槽結(jié)合，立面整潔統(tǒng)一，有更好的景觀效果。

(6)水泥攪拌樁防滲墻通過導(dǎo)梁、止水銅片與閘橋底板連接，有效解決建筑物底板下接觸滲透問題。地基含有深厚淤泥，閘橋上部為風(fēng)雨廊，為了確保閘橋和風(fēng)雨廊的安全性、整體性，控制不均勻沉降，閘橋基礎(chǔ)處理采用了灌注樁加淺層水泥攪拌樁硬殼層的方案，同時在閘底板下實(shí)施了密排的高摻水泥的水泥攪拌樁防滲墻結(jié)構(gòu)。通過水泥攪拌樁防滲墻上部的導(dǎo)梁、止水銅片與閘橋底板的連接，防止了閘橋底板下由于淤泥層緩慢排水固結(jié)沉降而產(chǎn)生接觸滲透破壞的可能。本防滲結(jié)構(gòu)能有效解決建筑物軟土地基的接觸滲漏問題，安全可靠、結(jié)構(gòu)簡便，具有普遍適用性。

(7)底板后澆帶的設(shè)置避免了因底板面積大而可能產(chǎn)生的裂縫。閘橋82.4m×26.8m(長×寬)的底板設(shè)計(jì)中不設(shè)永久縫。根據(jù)受力分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算，在底板長度方向距邊線23.2m處、順?biāo)鞣较蚋髟O(shè)置一道后澆帶，后澆帶寬2.0m。后澆帶的設(shè)置避免了因底板面積大，有可能由于溫度和混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，確保工程的安全性和耐久性。由于本工程環(huán)境為炎熱地區(qū)海洋氯化物環(huán)境，控制和避免混凝土裂縫對工程的質(zhì)量和耐久性至關(guān)重要。

5 結(jié)語

本工程五孔連拱橋造型，橋中藏閘，閘上有風(fēng)雨廊橋，閘、橋、風(fēng)雨廊渾然一體，功能和景觀、旅游兼顧，巧妙解決了寬河道上建設(shè)窄水閘堵塞河道的景觀難題，水利工程與周圍環(huán)境完美結(jié)合。整個工程的設(shè)計(jì)具有多方面的特點(diǎn)和創(chuàng)新，獲得了拱橋結(jié)構(gòu)[4]、閘橋結(jié)合的拱橋結(jié)構(gòu)[5]、閘橋結(jié)合的廊橋結(jié)構(gòu)[6]等多項(xiàng)專利。工程的設(shè)計(jì)理念和經(jīng)驗(yàn)對類似水利工程特別是對生態(tài)景觀要求較高的城市水利項(xiàng)目，具有較高的參考、借鑒作用。