國道既有橋改造關鍵問題及對策

葉春

（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東 廣州　510507）

國道既有橋改造關鍵問題及對策

葉春

（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東 廣州510507）

隨著改革開放以來經濟建設的不斷發展，一個以國道為主骨架的公路網已基本形成。然而，隨著交通運輸大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，對既有橋梁造成的損傷也越來越大，現有國道既有橋梁中有相當一部分已滿足不了使用要求，要求對既有橋梁進行拓寬改造。但是由于既有道路上車流量仍然較大，在保持車流暢通的情況下，改造面對的問題更多更加復雜，在建設時序和施工方案又提出了更新更高的要求。

既有橋；交通疏解；支護方案；承載力檢測；橋臺形式

0　引言

隨著國民經濟建設的發展，一個以國道為主要骨架的公路網已基本形成。然而，隨著交通運輸大幅度增長，行車密度日漸增高，重車逐漸增多且無法緩解，現有國道中既有橋梁中已經有相當一部分損壞嚴重，滿足不了使用要求，對因此對現有道路和橋梁進行拓寬改造［2，3］，已經迫在眉睫。但是由于既有道路上車流量仍然較大，在保持車流暢通的情況下，對既有橋的狀況進行評估，做好交通疏解，同時保持橋梁改造方案的順利進行成了整個工程的痛點，難點。本文以廣州市新廣從路市政快速化改造為例，介紹在國道改造項目中既有橋改造所面臨的關鍵問題及對策。

1　既有橋狀態評估（橋梁技術狀況和防洪評價）

對于既有橋梁是否需要現狀利用的問題，需先對既有橋梁的原設計資料進行收集，對現有狀況進行摸查及評估，如橋梁設計荷載及現狀滿足國道改造的標準和要求，則可以利用，否則，應考慮加固或改建等方案。

1.1橋梁技術狀況評定［1］

首先，我們要對橋梁整體狀況進行評估，通過對橋梁各部件狀況的綜合評定，確定橋梁的技術狀況等級。通過將橋梁上部結構，下部結構，橋面系鄧作為“串聯”系統，依據缺損對使用功能的影響程度、缺陷發展變化狀況和缺損程度等進行量化評分，并采用標度法并疊加發展趨勢修正的方法，對橋梁各部件進行技術狀況評定，并在專家調查評估、層次分析和模糊評估的基礎上，依據橋梁各部件重要程度采用權重理論，對橋梁的技術狀況做出綜合評定。

橋梁技術狀況綜合評定模型：

式中：DCI、WD為橋面系的評分值及相應的權重；SPCI、WSP為上部結構的評分值及相應的權重；SBCI、WSB為下部結構的評分值及相應的權重。

1.2橋梁承載力評定方面

結合我國橋梁自身及其使用特點，我國橋梁承載力評定方法在深入研究舊橋承載力影響因素和系統分析國內外已有評定方法的基礎上，通過對橋梁技術狀況進行檢查評估，依據橋梁質量狀況及耐久性參數檢測、結構固有模態參數測試和使用荷載檢查結果，采用舊橋檢算、承載力惡化、截面折減及活載影響修正等多系數影響分析的方法，建立了承載力評定方法與參數體系；分橋型研究確定了用荷載試驗鑒定橋梁承載力的評定指標、應力和撓度校驗系數的限制范圍、裂縫擴展評定方法與標準等。

通過對大量實橋檢測、荷載試驗鑒定資料的分析和實體工程試驗驗證研究，基于模糊數學評估理論與專家評估方法，采用影響因素敏感分析、德爾菲專家調查、層次分析和數理統計分析的方法，創建了橋梁承載力評定參數的理論模型和計算方法，見圖1。

通過橋梁承載能力評定方法與參數體系，可以定量的評價橋梁真實的工作性能，為橋梁改造提供可靠真實的依據。

圖1　橋梁承載力檢測評定方法與體系框圖

1.3橋梁防洪評價

由于既有公路的建設年限較為久遠，跨徑較小，如按照現在市政橋涵設計標準洪水頻率，很難滿足要求，而對于河涌而言，新廣從路快速化改造工程涉及的河道規劃防洪標準均為20 a一遇。河道的防洪標準與橋涵設計洪水頻率存在不匹配的問題，對于此矛盾沖突，可參考《城市橋梁設計規范》3.0.3條，“當按百年一遇洪水頻率設計導致橋面高程較高而引起困難時，可按相交河道或排洪溝渠的規劃洪水頻率，但應確保橋梁結構在百年一遇洪水頻率下的安全”，某國道周邊沿線為基本建成區，按百年一遇標準建設橋梁，既有路的縱斷面抬高過多，既無實施可能，故既有橋涵設計洪水水位均采用與相交河涌洪水頻率相一致的20 a一遇水位。

1.4總結

通過對既有橋技術狀況評估和承載能力檢測及防洪評價，方能判斷出現狀橋梁橋梁設計荷載及現狀是否滿足舊路改造后的標準和要求，確定既有橋的改造跨徑進而確定改造方案，見表1。

表1　既有橋改造設計方案（部分）

2　既有橋涵改造交通疏解與施工方案研究

由于國道交通流量大，既有橋改造過程中不能中斷交通，因此需要通過交通疏解［3］，使交通基本維持在施工前的服務水平，由于需要拆除舊橋重建，舊橋拆除重建工序與交通疏解時序結合，才能達到較好的效果，以某國道中一座既有橋為例說明。施工步驟見圖2、圖3。

現狀小坑河在里程K33+352.526位置橫穿某國道，現狀水面寬28.9 m，水深0.7 m；既有橋在這里跨過，橋梁結構形式為簡支梁橋，橋梁總長30 m，跨徑組合為4×10 m，橋面寬30 m，橋面結構為水泥混凝土鋪裝層，雙向六車道，限載20 t；該橋由左幅橋和右幅橋組成，右幅橋為90年代建成，寬18 m，上部結構為簡支板梁，橋臺為U型橋臺，樁徑1.2 m.橋墩為板式橋墩，基礎為擴大基礎。左幅橋為70年代修建，寬12 m，上部為簡支T梁，下部為板式墩及一字橋臺，基礎均為擴大基礎。為保證拆除舊橋的過程中保證舊橋性能，車輛能夠順暢安全通過，選擇左幅和右幅橋交接處為第一次拆橋位置，拆除年代最為久遠橋梁，保留現狀路一側防撞欄和另一側橋梁，施工期間單側疏解，保證雙向四車道。

圖2　施工步驟1

圖3　施工步驟2

舊橋改造過程中通常通過檢測和查閱資料，查明舊橋的具體情況，制定具體的拆橋重建方案，通過施工方案再確定交通疏解方案，保證施工安全的前提下，保證交通疏解的順利進行。

3　既有橋橋臺設計方案研究

根據既有橋檢測和水務防洪評價的結果，確定橋梁改造方案，對應的就有不同的橋臺形式。

對于既有過流斷面滿足要求的既有橋改造，可以利用既有橋臺擋土，建樁柱式橋臺，見圖4。

對于既有過流斷面不滿足要求的既有橋改造，需擴大跨徑，建擋土式橋臺滿足過流斷面要求，，但對于不同的填土高度，橋臺形式有不同選擇，對填土高度小于5 m的擋土式橋臺，樁基采用1.2 m，臺身采用1.2 m厚即可滿足臺后填土的水平力作用，對于橋臺高度大于7 m的擋土式橋臺，樁基直徑宜采用1.5 m，臺身厚度宜采用1.4 m，方能抵抗臺后填土的水平力，見圖5、圖6。

圖4　改造一橋立面圖（單位：cm）

圖5　改造二橋立面（單位：cm）

圖6　改造三橋立面圖（單位：cm）

4　既有橋設計方案關鍵問題研究-支護方案

由于既有橋改造過程采用分幅施工，且由于需保證未拆除舊橋的正常使用，制定好可靠安全的支護方案，保證既有橋改造的順利進行，尤其在遇上較深基坑開挖的情況，支護方案顯得尤為重要，現以一座橋為例，介紹既有橋的施工過程的支護方案。

施工階段1：既有橋采用分幅施工，先施工排樁和鋼板樁支護結構，拆除舊橋左幅，在既有老橋上方采用臨時擋土板擋土，見圖7；施工階段2：新橋左幅施工完畢后，利用新橋進行雙向4車道交通疏解，施工新橋右幅，見圖8。.

圖7　施工階段1

圖8　施工階段2

拆橋過程支護方案見圖9，見圖10。

圖9　拆橋過程支護方案-1

圖10　拆橋過程支護方案-2

橋臺開挖深度為8 m，建議基坑開挖深度從地面下3 m范圍采用拉森FS-IV鋼板樁支護進行垂直支護開挖，本承臺位置基巖面淺，上部土層穩定性好，承臺基坑底至3 m FS-IV鋼板樁處斜坡面按1∶1.25進行放坡，坡面采用噴射混凝土120 mm厚+ #8@200×200鋼筋網，土釘采用直徑20@2 000×2 000，長度1～1.2 m。 縱向靠近交通疏解通車位置因無條件放坡要求采用鉆孔灌注樁結構擋土，密排樁按1 000@1 200布置，樁間用200厚噴射混凝土掛鋼筋直徑16@200×200，與鉆孔樁鋼筋連接。

5　其他注意事項

既有橋施工前需請請施工單位測量并保存原橋標高尺寸、河道現狀等原始數據。并對原橋形式及周邊渠道環境進行詳細拍照保存原始狀態特征，統一整理存檔，可以充分比較施工前后既有橋的情況變化，方便水務部門及業主方的核查驗收。

6　結語

國道改造項目中的既有橋改造一直是整個工程的痛點，難點，平均造價相對跨線橋，天橋此類的常規結構更高，如不充分考慮施工方案的合理性和可行性，極易造成比較大設計方案變更。所以作為設計人員在進行設計工作之前，需對既有橋梁的整體狀況做好充分評估，通過橋梁整體狀態評定和交通疏解方案制定好切實可行的施工方案，并充分考慮施工過程的措施，才能使設計方案合理經濟。

［1］張勁泉.我國公路橋梁檢測評價與加固技術的現狀與發展［C］.公路交通科技.2006，23（4）:15-17.

［2］柏松平，周建平.公路升級改造中的若干關鍵問題［J］.中外公路，2006，26（2）:1-4.

［3］賈建華，易共才.既有一級公路改建高速公路的方案研究［J］.中外公路，2009，28（5）:9-12.

U445.6

B

1009-7716（2016）06-0136-05

2016-02-24

葉春（1985-），男，安徽安慶人，工程師，從事地鐵和市政橋梁設計工作。