市政道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)探討

林榮華

（石獅市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司， 福建 石獅 362700）

0 引言

道路橋梁是城市以及國家發(fā)展的“血管”，對于城市經(jīng)濟(jì)提升，健康發(fā)展發(fā)揮著重要作用，在對橋梁進(jìn)行建設(shè)時需要對其安全性、耐久性進(jìn)行全面的考慮，從而提升道路橋梁使用的安全性。

1 案例分析

該工程是石獅市靈秀鎮(zhèn)青創(chuàng)西城城市規(guī)劃項(xiàng)目，其中包括道路、交通、照明、排水系統(tǒng)改造和綠化工程等。道路工程中在道路交通規(guī)劃圖中的定位為城市支路，規(guī)劃紅線寬度 18米。按照石獅市靈秀鎮(zhèn)青創(chuàng)西城規(guī)劃和豎向規(guī)劃圖。該工程共有兩條支路其中寶山路起點(diǎn)位于靈秀鎮(zhèn)青西城靈山溝與寶山路交叉口，終點(diǎn)止于靈秀路與寶山路交叉口，長度為180.964米；利民南路的起點(diǎn)位于寶山路和利民南路交叉口，終點(diǎn)位于石獅關(guān)區(qū)陸運(yùn)進(jìn)出口貨場報(bào)驗(yàn)中心與石獅市龍整進(jìn)出口貿(mào)易有限公司交界，長度為167.297米。

在道路設(shè)計(jì)前需對土質(zhì)情況加以充分的了解，建設(shè)現(xiàn)場的土質(zhì)性質(zhì)對道路的建設(shè)以及后期投入使用的安全性和耐久性起到直接的影響，因此需要做好土質(zhì)性質(zhì)勘查工作。該工程中通過對地質(zhì)鉆研表明場地除上覆雜填土層外，上部土層則以坡殘積成因?yàn)橹?，基底母巖為燕山早期花崗巖，在勘探深度范圍內(nèi)場地的巖土層自上而下可劃分為五層：雜填土（2～3.6米）；中砂（2～3.6米，層厚0.7～2.2米）；粉質(zhì)粘土（3.7～5.3米，層厚2.3～4.7米）；殘積砂質(zhì)黏性土（6～9.8米，層厚4.9～8米）；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（埋深13.1～15.2米，層厚 2.5～3米）；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（埋深 16.8～18米，層厚 0.9～1.2米）。對巖土主要設(shè)參數(shù)及建議值設(shè)計(jì)，本工程參見表一：

表一：巖土主要設(shè)計(jì)參數(shù)及建議值表

④殘積砂質(zhì)黏性土18.7 5.70 180 1：1.25 23.4 15.1 0.0 2.5 65 0.35 4.5×10-5*⑤1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖21.5* （50）* 500 1：0.75 30.0* 30.0* 130 0.50 5.0×10-4*⑤2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖22.5* 800 1：0.75 32.0* 32.0* 200 0.55 4.5×10-3*注：1、以上數(shù)值系根據(jù)原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)及本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3363-2019）綜合確定。2、當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2m或基礎(chǔ)埋深大于3m時，承載力需根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG 3363-2019）表3.3.4及《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ13-07-2006）等有關(guān)規(guī)范進(jìn)行修正。3、帶“*”參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值，括號內(nèi)為變形模量。

之后對場地的水文地質(zhì)條件、場地地基土的腐蝕性、不良地質(zhì)、不利埋藏物和地質(zhì)災(zāi)害、場地穩(wěn)定性和適宜性、地基土的均勻性與穩(wěn)定性進(jìn)行評價分析，對路基土的類別與土基干濕類型加以辨別。對巖土工程加以評價，本工程路基土主要通過人工回填雜填土、粉質(zhì)粘土、中砂、風(fēng)化巖層等組成。下部巖土層主要是分布連續(xù)的松散狀中砂層，該層在7度地震應(yīng)力作用下，可能發(fā)生中等液化，其頂板埋深和厚度變化均相對較大，分布比較不穩(wěn)定，其地基強(qiáng)度較差，工程性能不良。再對路基的設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃，對于寶山路和利民南路應(yīng)當(dāng)首先清除地表建筑垃圾以及生活垃圾含量較高的雜填土，然后通過應(yīng)用透水性較好級配砂碎石或者其它透水性較好的填料分層碾壓回填至設(shè)計(jì)路基標(biāo)高后用作路基持力層。對新舊路基交界處采用做臺階，增設(shè)加筋土工格柵來提高新舊路基搭接過渡段的強(qiáng)度，提高道路的安全性和耐久性。

2 市政道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)的意義

市政道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)對于道路建設(shè)工程質(zhì)量以及使用年限的提升發(fā)揮著重要作用，在實(shí)際開展的過程中需要對各個環(huán)節(jié)加以充分考慮，在設(shè)計(jì)階段需要參與工作的人員具備良好的專業(yè)知識以及設(shè)計(jì)技能，并對安全性和耐久設(shè)計(jì)加以不斷的創(chuàng)新，根據(jù)實(shí)際情況制定最為科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，對其中存在的問題加以充分的考慮，從而確保在實(shí)際的施工過程中以及道路建設(shè)完成后能夠正常、安全使用。市政道路橋梁是我國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)十分重要的工作內(nèi)容，對于確保人民群眾安全出行發(fā)揮著重要作用，因此在市政道路橋梁設(shè)計(jì)中加強(qiáng)安全性和耐久性設(shè)計(jì)不僅是對人民群眾負(fù)責(zé)，在促進(jìn)我國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用[1]。

3 市政道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)存在的問題

3.1 設(shè)計(jì)問題

現(xiàn)階段，因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)以及技術(shù)等因素限制，市政道路橋梁設(shè)計(jì)中存在一些問題亟待解決，在市政道路橋梁項(xiàng)目中需要對其安全性以及耐久性加以充分的考慮。但是在實(shí)際的市政道路橋梁設(shè)計(jì)中相關(guān)人員優(yōu)先考慮到的是經(jīng)濟(jì)性問題，在確定投入資金后再對道路橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照相關(guān)規(guī)定對于市政道路橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)首先對其安全系數(shù)加以考慮，之后對結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件的連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在正式投入使用后可能存在承重能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。另外存在部分設(shè)計(jì)人員因?yàn)樽陨砟芰Σ蛔?，在繪制圖紙時存在標(biāo)準(zhǔn)不明確問題，在圖紙上對于道路橋梁的受力點(diǎn)以及受力方向設(shè)計(jì)不明確，導(dǎo)致道路橋梁部分結(jié)構(gòu)受力集中，對其使用的安全性和耐久性造成極大的影響。還存在部分設(shè)計(jì)人員對于材料性能了解不完善，對于鋼筋、混凝土的設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致道路橋梁的安全性以及耐久性造成影響。

3.2 資金問題和工期限制

由于道路橋梁項(xiàng)目工作量大，情況復(fù)雜，又受到工期要求，導(dǎo)致很多環(huán)節(jié)的開展不得不加快進(jìn)度，這直接導(dǎo)致工序之間存在銜接不良情況。同時因?yàn)楣て诰o張，建設(shè)單位對設(shè)計(jì)單位施壓，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行勘測設(shè)計(jì)過程中為能夠按時完成勘測設(shè)計(jì)工作，而忽略了細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致道路橋梁設(shè)計(jì)在后期的施工過程中出現(xiàn)各種各樣的問題。另外，部分建設(shè)單位為確保自身能夠獲取最大利益，盲目壓低造價，設(shè)計(jì)人員按照造價進(jìn)行設(shè)計(jì)，對道路橋梁的安全性和耐久性造成嚴(yán)重影響。

4 市政道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)的提升策略

4.1 改善路面的抗疲勞性能

在道路橋梁投入使用后其會受到很大的動荷載，并隨著加載的不斷增加，會導(dǎo)致道路橋梁逐漸產(chǎn)生疲勞。因此在對道路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時需要相關(guān)人員加強(qiáng)對疲勞指標(biāo)的設(shè)計(jì)以及驗(yàn)算。造成道路橋梁出現(xiàn)疲勞損傷的不只是高溫和動荷載，同時溫度過低也會導(dǎo)致其出現(xiàn)斷裂情況，因此在進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)時需要對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境加以充分的調(diào)查，通過實(shí)驗(yàn)室對路面材料進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而有效提升路面的抗疲勞性能。

4.2 提升路面設(shè)計(jì)

對于路面的設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況加以科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，從而確保市政道路橋梁項(xiàng)目在后續(xù)的投入使用后能夠保持良好的安全性和耐久性。路面的設(shè)計(jì)通常從剛性和柔性兩個方向進(jìn)行考慮。其中剛性路面指的是面層板體的剛度比較大，具有較高抗彎拉強(qiáng)度的路面，通常這種路面主要材料為水泥混凝土。水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)主要包括接縫式、接縫式鋼筋、連續(xù)鋼筋三種混凝土路面，當(dāng)前主要選擇使用接縫式水泥混凝土設(shè)計(jì)，水泥混凝土路面面層的厚度設(shè)計(jì)為30至35厘米，面層下為30厘米后級配粒料，抗彎強(qiáng)度4.41MPa，CBR值大于85%。對于水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)需要從材料方面下手，確保其在施工應(yīng)用中能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)。水泥應(yīng)當(dāng)盡量選用旋窯硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。粗集料應(yīng)使用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久的碎石、碎卵石或者卵石。細(xì)集料應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈的機(jī)制砂、天然砂或混合砂。對于水的選用不應(yīng)含有影響混凝土質(zhì)量的油、酸、堿、鹽類、有機(jī)物等?；炷僚浜媳葢?yīng)當(dāng)按照彎拉強(qiáng)度進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，通過抗壓強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。最大水灰比應(yīng)當(dāng)?shù)陀?.48。拌合物的攤鋪塌落度需要控制在0至65毫米。在澆筑后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作?？梢酝ㄟ^水泥砼路面和5%水泥穩(wěn)定碎石基層兩種方式，對于水穩(wěn)碎石層混合料的級配可以參考表二：

表二：水穩(wěn)碎石層混合料的級配范圍

對于柔性路面剛度小、具有較低的抗拉彎強(qiáng)度，主要是通過抗剪強(qiáng)度、抗壓來承受車輛荷載。目前主要為瀝青混凝土路面。對于柔性路面的設(shè)計(jì)優(yōu)化，除需考慮材料的質(zhì)量外，需要將面層設(shè)計(jì)增加至 15厘米，提升抗轍能力，并對路面的排水性加以合理的設(shè)計(jì)，避免因?yàn)榻輰?dǎo)致路面受損。

4.3 合理規(guī)劃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要從平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)以及路基填料和壓實(shí)度、路基處理、路基邊坡、路基防護(hù)、路面設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、抗滑設(shè)計(jì)、材料以及技術(shù)要求等方面進(jìn)行綜合考慮。其中對于平面的設(shè)計(jì)需要按照以下原則滿足交通功能，保證主流交通的快速、順適、安全、連續(xù)，確保和規(guī)劃路線基本一致；保證和現(xiàn)有以及在建的道路合理連接，同片區(qū)規(guī)劃的路網(wǎng)協(xié)調(diào)一致；避免與道路兩側(cè)已批用地的矛盾；盡量與周圍景觀相協(xié)調(diào)；要符合城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范要求。減少房屋的拆遷，盡量避開廟宇及古樹名木。對于縱斷面的設(shè)計(jì)需要滿足規(guī)劃要求、最小排水縱坡；與道路兩側(cè)用地規(guī)劃標(biāo)高相適應(yīng)；與地形相結(jié)合；減少土方，節(jié)約土地資源，降低工程造價。對于橫斷面需要根據(jù)實(shí)際情況對道路的橫坡度加以設(shè)計(jì)。進(jìn)行路基填料設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)保證填料均勻、密實(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用級配較好的砂類土，例如粉質(zhì)粘土或殘質(zhì)砂質(zhì)粘性土不得使用泥炭淤泥、有機(jī)質(zhì)土、素填土等作為填料，路堤應(yīng)分層填筑，均勻壓實(shí)。對于路面的設(shè)計(jì)需要路面具有剛度大、承載力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗滑

性好、使用年限長等性能考慮[3]。路堤應(yīng)分層填筑，均勻壓實(shí)，土壤CBR強(qiáng)度值保持在15%以上。

5 結(jié)束語

綜上所述，道路橋梁建設(shè)是城市規(guī)劃中十分重要的內(nèi)容，對于人們的安全出行，保證交通安全發(fā)揮著重要作用，因此需要加強(qiáng)對道路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)重視，在設(shè)計(jì)前對現(xiàn)場實(shí)際情況加以充分的了解，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對存在問題加以全面考慮，從而有效提升道路橋梁安全性、耐久性。