臺山市X546線海口埠橋改建工程方案設(shè)計

張 龍

(廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司)

1 項目背景

端芬河集雨面積70.6 km2，是烽火角水系的一條重要支流，承擔(dān)端芬鎮(zhèn)和三合鎮(zhèn)一部分的防洪排澇任務(wù)。X546線海口埠橋位于端芬河下游，由于橋梁過水?dāng)嗝娌蛔悖瑖?yán)重影響河道行洪，特別是近期X546公路改建加高路面后，阻水現(xiàn)象將更加明顯。隨著烽水角水系、潭江和臺城河等三大河流整治工程的順利推進(jìn)，河道清障清淤已初見成效，海口埠橋成為了端芬河排洪的瓶頸。端芬河規(guī)劃控制河道寬度120 m，現(xiàn)有河堤間寬度92 m，而現(xiàn)有海口埠橋橋長僅65 m，橋長不滿足規(guī)劃控制河道寬度要求。端芬河20年一遇洪峰流量465 m3/s，相應(yīng)洪水位4.09 m(珠基高程，以下同)，50年一遇洪峰流量580 m3/s，相應(yīng)洪水位4.58 m，規(guī)劃河堤頂面高程4.6 m，而現(xiàn)有海口埠橋橋面高程4.45 m，橋梁標(biāo)高不滿足20年和50年一遇洪水位要求。因此，改建海口埠橋，打通該排水卡口顯得十分必要。

2 舊橋概況

海口埠橋橋長65 m，橋面寬8 m，為5×13 m跨I字梁橋，每跨由5片I字梁組成，I字梁高90 cm，C25混凝土，橋面鋪裝采用12 cm厚C30防水混凝土，下部構(gòu)造為雙柱式橋墩。2011年8月18日，華南理工大學(xué)道路與橋梁檢測中心對海口埠橋進(jìn)行了相關(guān)檢測，檢測報告的結(jié)論為:“海口埠橋的主要病害為:橋面伸縮縫瀝青填補(bǔ)不密實，有空洞并漏水，有跳車現(xiàn)象;護(hù)欄存在斷裂、露筋現(xiàn)象;I梁腹板出現(xiàn)裂縫，第5跨1#I梁底板有蜂窩空洞并露筋，4#墩頂3#I梁梁端混凝土剝落、露筋銹蝕;斗山鎮(zhèn)側(cè)右邊橋臺擋塊開裂。該橋評為二類橋。”

3 橋梁方案設(shè)計比選

方案一:舊橋改建(維修加固處理，增加橋跨)

在舊橋斗山端增加2×16 m跨空心板，在舊橋跨中處增設(shè)變坡點，以抬高第4、5跨舊橋和新增橋梁標(biāo)高，調(diào)整橋梁兩端舊路引道縱坡。

現(xiàn)有橋梁標(biāo)高不滿足20年和50年一遇洪水位要求，橋梁標(biāo)高需抬高2 m才能滿足50年一遇洪水位要求，如抬高橋梁標(biāo)高，舊橋端芬端橋頭引道展線困難，縱坡較大，該端舊路兩側(cè)有大量房屋，需在舊路上填高1～2 m，舊路距兩側(cè)僑房僅1～2 m，需增設(shè)路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。考慮上述問題，為節(jié)約工程造價，舊橋第1、2、3跨橋梁標(biāo)高維持現(xiàn)狀不變，僅抬高第4、5跨舊橋標(biāo)高與第3跨橋梁標(biāo)高齊平。端芬河海口埠河段規(guī)劃控制河道寬度120 m，現(xiàn)有河堤間寬度92 m，舊橋橋長僅為65 m，需增加橋梁長度以滿足現(xiàn)有河堤間寬度要求。在舊橋斗山端增加2×16 m跨空心板，改建后橋梁長度97 m，滿足現(xiàn)有河堤間寬度要求。對舊橋存在的主要病害進(jìn)行維修加固處理。橋梁長度計算如下。

橋長計算采用曼寧公式計算。

該過水?dāng)嗝娓浇貏萜教梗孛嫫陆禐閕=0.000 6。橋梁位于情況較好的天然河流中，取糙率n=0.035。海口埠橋:即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板橋。過水?dāng)嗝娴變魧払=5×13+2×16-1×6-0.5×2=90 m。

故海口埠橋即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板橋滿足泄洪要求。

優(yōu)點:橋長滿足現(xiàn)有河堤間寬度要求，不需征地，改建費用較少，施工周期短。

缺點:橋梁標(biāo)高不滿足50年一遇洪水位要求，橋長不滿足規(guī)劃控制河道寬度要求，線形指標(biāo)不滿足規(guī)范要求，施工期影響交通。

方案二:新建橋梁(上游距舊橋13 m)及引道

在上游距舊橋13 m處新建7×20 m跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，提高橋梁標(biāo)高，使其滿足50年一遇洪水位要求和規(guī)劃控制河道寬度要求。引道設(shè)計以盡量不分割農(nóng)田，少占耕地為原則。考慮征地困難問題，近期實施K0+410平交口至終點段引道，通過改路接端芬側(cè)舊路。遠(yuǎn)期有條件時實施起點至K0+410平交口段引道，需占用較多耕地。

優(yōu)點:標(biāo)高和橋長滿足50年一遇洪水位和規(guī)劃控制河道寬度要求，引道線形指標(biāo)較好。

缺點:橋臺填土高度約4.5 m，近期端芬側(cè)橋頭改路展線困難，縱坡較大，改路起點段需在端芬側(cè)舊路上填高1～2 m，舊路距兩側(cè)僑房僅1～2 m，需增設(shè)路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。遠(yuǎn)期占用耕地較多，新建費用較高，施工周期較長。

方案三:新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道

在上游距舊橋75 m處新建7×20 m跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，提高橋梁標(biāo)高，使其滿足50年一遇洪水位和規(guī)劃控制河道寬度要求。引道設(shè)計以盡量不分割農(nóng)田，少占耕地為原則。考慮征地困難問題，近期實施K0+411平交口至終點段引道，通過改路接端芬側(cè)舊路。遠(yuǎn)期有條件時實施起點至K0+411平交口段引道，需占用較多耕地。

優(yōu)點:標(biāo)高和橋長滿足50年一遇洪水位和規(guī)劃控制河道寬度要求，引道線形指標(biāo)較好，近期引道和改路占用耕地較少，不影響房屋和居民出行，容易實施。

缺點:遠(yuǎn)期占用耕地較多，新建費用較高，施工周期較長。

表1 主要工程數(shù)量比較表

綜上所述，方案一 舊橋改建(維修加固處理，增加橋跨)，雖造價較低、不需征地、橋長滿足現(xiàn)有河堤間寬度要求，但橋梁標(biāo)高不滿足20年和50年一遇洪水位要求，橋長不滿足規(guī)劃控制河道寬度要求，線形指標(biāo)不滿足規(guī)范要求。

方案二新建橋梁(上游距舊橋13 m)及引道，橋長和標(biāo)高滿足50年一遇洪水位和規(guī)劃控制河道寬度要求，引道線形指標(biāo)較好;但近期改路起點段需在端芬側(cè)X546舊路上填高1～2 m，舊路距兩側(cè)僑房僅1～2 m，需增設(shè)路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。遠(yuǎn)期有條件時實施起點至K0+410平交口段引道，但需占用較多耕地。

方案三新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道，橋長和標(biāo)高滿足50年一遇洪水位和規(guī)劃控制河道寬度要求，引道線形指標(biāo)較好，近期通過引道和改路接X546舊路，占用耕地較少，不影響端芬側(cè)房屋和居民出行，容易實施。遠(yuǎn)期有條件時實施起點至K0+411平交口段引道，但需占用較多耕地。

故本階段橋梁方案推薦采用方案三新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道。

4 新建橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計比選

上部結(jié)構(gòu):新建海口埠橋為跨越120 m寬規(guī)劃河道，為滿足50年一遇洪水位標(biāo)高，提高了橋梁標(biāo)高，橋頭填土高約4～5 m。為盡量減少路基平均填土高度，減小橋頭引道縱坡，本項目橋梁上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用梁高較低的空心板，不考慮梁高較高的小箱梁和T梁結(jié)構(gòu)，空心板結(jié)構(gòu)具有梁高低、施工方便、吊裝重量輕等優(yōu)點。

對空心板后張法和先張法進(jìn)行比選，后張法適用于預(yù)制數(shù)量不大，可現(xiàn)場預(yù)制或山區(qū)條件、運輸受限等情況;先張法適用于預(yù)制數(shù)量大，運輸便利，可進(jìn)行大規(guī)模預(yù)制的情況。本項目空心板預(yù)制數(shù)量不多，后張法可現(xiàn)場預(yù)制，不需建設(shè)大型預(yù)制場和預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備，相對先張法，預(yù)制場建設(shè)費用較低，故本項目選用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。

下部結(jié)構(gòu):本項目橋梁墩高小于10 m，采用雙柱式圓形橋墩，此型式的橋墩蓋梁受力較為合理，樁間距不大時蓋梁只需配置普通鋼筋，橋墩的工程量也較小。雙柱式橋墩具有結(jié)構(gòu)受力合理，技術(shù)難度低，施工工藝成熟，方便快捷等優(yōu)點。

表2 上下部結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

本階段對橋型方案一7×20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板(后張法)和橋型方案二10×13 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板(后張法)進(jìn)行比選。20m空心板梁高雖比13m空心板高0.35m，但方案一相對于方案二河中落墩數(shù)量較少、橋墩對河流的影響較小、上下部總體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低，推薦采用橋型方案一。

［1］ 交通部.公路路線設(shè)計規(guī)范(JTG D20-2006)［S］.人民交通出版社.

［2］ 交通部.公路涵洞設(shè)計細(xì)則(JTG/T D65-04-2007)［S］.人民交通出版社.

［3］ 交通部.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)［S］.人民交通出版社.