公路建設橋梁勘測與設計實例研究

楊先濤

(黔南州交通設計院)

1 項目概述

本項目為甕安縣銀盞至玉華礦區專用公路，等級為二級公路，設計速度為40 km/h。全線有一條河流穿梭于路線走廊帶，均屬長流性溪流，雨季流量較大，但流速較小。從K3 +800 ～K5 +500、K6 +300 ～K7 +000 段均在河流左岸展線，洪水位對部分路段路基高程有控制性影響。

沿線的農田水利設施主要為引水灌溉及農村小水溝渠。沿線中、小橋的橋位位置、孔徑主要依據路線線形、地形、地質而定，但跨越河流時，合理布置孔跨，盡量減小在水中設墩的數量。涵洞的孔跨、孔徑主要依據《貴州省公路橋涵設計暴雨洪峰流量研究報告》計算設計流量，結合外業調查資料，考慮方便施工、養護等情況而定。

全線共有中橋2 座154 延米，小橋2 座76 延米，即K3 +820Ⅰ號橋、K4 +260Ⅱ號橋均為1 ～20 m 空心板板橋;K7 +961Ⅲ號橋、K11 +733Ⅳ號均為3 ～20 m 空心板板橋。

2 設計要求

2.1 設計標準

(1)汽車荷載等級:公路Ⅰ級。(2)橋面寬度:凈10m 行車道+2 ×1.0 人行道m，全寬12m。(3)設計洪水頻率:1/100。(4)設計基準周期:100年(5)橋下通航等級:均無通航要求。

2.2 設計技術規范

(1)《公路工程技術標準》(JTG B01 －2003);(2)《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60 －2004);(3)《公路圬工橋涵設計規范》(JTG D61 －2005);(4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62 －2004);(5)《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG D63 －2007);(6)《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50 －2011);(7)《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/T B07 －01 －2006)。

3 橋梁設計的要點

3.1 橋梁設計原則

(1)根據公路的使用任務性質和將來的發展需要，按照使用、經濟、安全和美觀的原則進行設計。

(2)橋梁的選擇應該符合因地制宜、就地取材和便于施工、養護的原則。

(3)公路橋梁應適當考慮農田灌溉的需要。

(4)新建橋梁應盡量采用標準化裝配式結構。

(5)橋梁縱軸線應盡量與洪水主流流向正交，必須斜交時，交角不宜小于45°。

(6)橋梁的跨徑在60 m 以下時，采用標準跨徑。

3.2 橋梁設計要點

(1)中橋設計

中橋橋位應符合路線總體走向，路橋綜合考慮，并適應地方的各種規劃。在選定橋位時，首先應結合路線布置進行綜合比較，取得合理的橋位和理想的路線線位，橋孔布設除應滿足設計流量和通航要求外，一般不壓縮河床，對有防洪和通航要求的河堤，要留有人、車通行孔道。本設計中墩采用柱式墩，橋臺采用柱式臺，橋梁基礎位鉆孔灌注樁。

(2)小橋涵、通道設計

凡路線跨越人工河溝時，小橋涵的鋪設以原有溝渠位基礎，以不大亂現有排灌系統位原則，排灌區應盡量分別設置橋涵，對于渠道過于密集地區相距不遠，且具有合并條件的溝渠，應予以適當合并或改移，并鋪以線外改建水渠相連接，以保證水渠的排灌功能，并使涵洞設置不至于應距離太近而帶來施工的難度。本設計路段的涵洞均為箱涵，小橋依據具體情況，具體設計。

為了合理的確定通道的位置、數量以及等級，通道設計時，在對人行、車行以及機耕通道和沿線村莊、廠礦通行條件的調查基礎上，充分考慮公路兩側居民的通行方便，地方發展前景，遠期規劃等，綜合擬定通道的位置和等級。對沿線通道在全面分析的基礎上，本著合理分類、適當合并、合理下挖、嚴格控制大型超標準通道數量的原則進行設計。本設計路段共設通道2 個，均為鋼筋混凝土箱涵通道。

4 橋梁勘測的要點

4.1 測量內容

(1)路線平面控制測量

平面控制測量應采用GPS 測量、導線測量、三角測量或三邊測量方法進行。測量的主要任務是進行導線距離丈量、交點轉角測設及平面坐標的量測工作。

(2)路線高程控制測量

高程測量主要有水準測量和三角高程測量。測量中的路線高程控制測量主要是沿導線布置水準點，測出導線點和加樁高程，對初測時的高程測量要求如下。

①路線高程測量，應按《公路勘測規范》(JTGC10 －2007)有關要求執行。

②盡量利用路線經過地區已有國家或其他部門的水準點，但對原水準點應進行逐一檢測;若原高程系統與本路線高程系統不一致時，應進行換算。

③路線布置的平面控制樁、中線樁和設計需要高程控制的點，如干渠、水壩、河堤、管線、鐵路等都應測量其高程。

(3)公路地形圖測量

地形圖分為路線地形圖和工點地形圖。路線地形圖是以導線(或路線)為依據的帶狀地形圖，主要供紙上定線或路線設計用。工點地形圖是利用導線(或路線)或與其取得聯系進行測量的，為特殊小橋涵和復雜的排水、防護、改河、交叉口等工程布設的專用地形圖。地形測量的精度要求高，測繪工作量大。

4.2 GPS 測量與導線測量

根據測區實際情況與沿途國家點，每5 公里布設一段GPS 點，共布設2 點，與2 點進行聯測，采用整網平差。GPS觀測技術見表1，GPS 平差限差要求見表2。

表1 GPS 觀測技術

表2 測量精度指標

根據規范，在首級GPS 控制網的控制下，在測區加密5秒一級導線網。導線網為符合導線，其中兩條符合邊為G01－JD1 和JD3 －G02。控制點的布設應滿足一下要求:

(1)控制點必須在國家控制點上進行加密;

(2)控制點點位應選在距線路中線較近、穩固可靠且不易被施工破壞的范圍之內，以便于長期保存，方便測設中心;

(3)加密的平面和高程點盡量共用;

(4)點間距離按照250 ～300 m 左右為宜，且保證點間互相通視;

(5)導線測量水平角觀測技術要求如表3，測回法觀測的各項限差如表4。

表3 導線測量水平角觀測技術

表4 測回法觀測的各項限差

導線環(段)的測角中誤差按照下式計算

式中:fβ為附合或閉合導線方位角閉合差;n 為計算fβ測站數;N 為附合導線或閉合導線環個數

4.3 測量儀器

(1)角度測量的儀器主要是經緯儀，分為光學經緯儀和電子經緯儀兩大類。

(2)距離測量:鋼尺測量、視距測量、光電測量。

(3)坐標測量:工程測量的主要任務之一是測量或放樣空間點的三維坐標。所使用的儀器主要有全站儀和GPS 接收機等。

5 橋梁勘測工作的注意事項

5.1 測量準備

(1)認真學習設計文件，熟悉施工現場，掌握設計要求。抽調有經驗的測量工程師及部分測量人員組成測量隊，依據有關部門進行移交的測量控制點(導線點與水準點)，結合施工組織設計制定工程測量具體技術方案。

(2)配備先進的全站儀、經緯儀、水準儀等符合控制精度要求的測量儀具。對使用的儀器、工具，應認定在規定有效期內，且在使用前完成檢查、校正。

(3)在完成交接樁手續后，由技術測量人員用遠紅外測距儀及水準儀分別將提供的導線只與水準點進行復測，復核后將有關資料及成果呈報監理工程師認證后使用，并做好導線樁的栓樁和水準點的砌筑保護。

(4)在道路一側做一條測量導線，建立臨時水準點。沿線臨時水準點設在堅實固定不下沉，不被碰動的物體上，做到定期復核并按規范要求完成閉合差。道路中線、高程控制網的步設，因地制宜，做到確保精度，方便使用，滿足施工的實際需要。

5.2 橋位選擇

(1)橋梁位置應盡可能設在河道順直、主流穩定、河槽能通過較集中流量的河段上。

(2)橋梁位置應設在河灘較窄，河槽最寬處。避免設在具有不穩定的河汊、島嶼、沙洲、舊河道、急彎、卡口、水流匯合口附近以及容易形成流冰、流木阻塞的河段。

(3)橋梁位置設置應盡可能與中、高水位時洪水流向正交，如不能正交則應在孔徑及基礎設計中考慮其影響。

(4)與河岸斜交的橋位，應避免在引道上游形成水袋與回流區，以免引道路基遭受水害;不可避免時，應設置截水壩將其封閉，如圖1 中虛線所示。

圖1 回流區封閉示意圖

(5)當城市和重要工業區有特殊防洪要求時，橋梁宜設在上游河段。

(6)橋梁宜設在地質構造單一，巖層完整，埋藏較淺，土層堅實、地質條件良好的地段，不宜設在斷層、滑坡、溶洞、鹽漬土和泥沼等地質不良地段。避開斷層破碎帶，特別是近期有活動的斷層帶。

［1］王鈞利. 大型橋梁勘測設計的質量問題分析和質量監控體系［J］. 公路，2004，(8):41 －44.

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