改建工程中橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

馬 蕊

（上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市200127）

0 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化水平不斷提高，交通流量不斷增長，許多早期建設(shè)的城市道路隨著城市快速發(fā)展和汽車保有量的極速增加。以及自然因素的影響，路面結(jié)構(gòu)破壞及交通阻塞情況愈演愈烈，城市規(guī)模和人口的不斷擴(kuò)大也使得道路的功能也發(fā)生著巨大的變化。原有的道路通行能力、舒適性、經(jīng)濟(jì)性變差，已經(jīng)不能適應(yīng)城市發(fā)展需要。尤其是北京、上海等一線大城市，人口基數(shù)大，交通出行要求高。同時沿海大城市，以上海為例，內(nèi)河水系發(fā)達(dá)，河道較多，道路上橋梁較多。因此舊路改建，最大程度提高其使用功能，是行之有效的解決辦法。道路改造對改善城市基礎(chǔ)設(shè)施條件、提高居民生活質(zhì)量、構(gòu)件和諧社會有重要意義。同時也對改善城市面貌、美化城市環(huán)境、彰顯城市特色和文化品味具有重要作用。其中橋梁改建又是道路改建中的重要環(huán)節(jié)和決定性節(jié)點(diǎn)和難點(diǎn)，因此改建道路中處理好橋梁改建尤為重要。

1 橋梁改建要求與現(xiàn)狀分析

1.1 橋梁改建要求

改建道路中橋梁改建需要根據(jù)道路總體功能要求進(jìn)行改建，需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況。橋梁改建常見情況有以下四種：（1）道路拓寬，橋梁寬度不夠需要改建；（2）道路拓寬，橋梁已經(jīng)按照遠(yuǎn)期規(guī)劃來做，寬度滿足要求，需要調(diào)整橋面布置；（3）河道拓寬整治或者提升航道等級，現(xiàn)狀橋梁跨度或梁底凈空不滿足要求，需要拆除重建；（4）橋梁破損嚴(yán)重，通過專業(yè)技術(shù)檢測表明不能利用，需要拆除重建。

1.2 橋梁現(xiàn)狀分析

對道路中的現(xiàn)狀橋梁改建需要結(jié)合道路總體要求進(jìn)行現(xiàn)狀橋梁分析。首先需要明確改建道路等級、紅線寬度、現(xiàn)狀河道規(guī)模、河道規(guī)劃信息以及河道通航情況。還需明確本次改建是否存在規(guī)劃河道，需要新建橋梁。

收集現(xiàn)狀橋梁資料，最好是竣工圖。分析橋梁總體布置、橋梁結(jié)構(gòu)類型、荷載等級、竣工年限等基本信息。分析橋梁總體設(shè)計(jì)、橋梁寬度、跨度、梁底標(biāo)高、荷載等級是否滿足現(xiàn)階段項(xiàng)目改建要求。以此來初步判斷橋梁是否可以利用。

初步判定橋梁可以利用后還需要對橋梁進(jìn)行從外觀到結(jié)構(gòu)性能的深度分析，這就需要委托相關(guān)機(jī)構(gòu)對橋梁進(jìn)行專業(yè)的橋梁技術(shù)檢測。

2 橋梁檢測

2.1 橋梁檢測內(nèi)容

橋梁檢測內(nèi)容包括：外觀缺陷檢查、材質(zhì)狀況檢測、承載能力評定、技術(shù)等級評定，根據(jù)檢測結(jié)論判定橋梁是否可以利用。

2.2 橋梁外觀缺陷檢查

橋梁外觀檢查內(nèi)容較多，包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系、支座及附屬設(shè)施。結(jié)構(gòu)病害包括外形尺寸，裂縫凹槽，到滲漏脫落、漏筋堵塞等。常見病害中結(jié)構(gòu)裂縫是判定橋梁是否利用的關(guān)鍵。

2.3 橋梁材質(zhì)狀況檢測

橋梁材質(zhì)狀況檢測包括：混凝土保護(hù)層厚度、混凝土碳化深度、混凝土強(qiáng)度檢測、鋼筋銹蝕檢測。

2.4 橋梁承載能力評定

橋梁承載能力依據(jù)《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》[2]（CJJ/T 233—2015）、《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]（CJJ 11—2011）和《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》[4]（JTG/T J21—2011），并根據(jù)外觀質(zhì)量檢查、橋梁材質(zhì)狀況檢測及技術(shù)狀況評估定結(jié)果，對橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力驗(yàn)算、對橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行承載能力分析。

2.5 橋梁技術(shù)評定等級

橋梁技術(shù)檢查，根據(jù)外觀缺陷檢查結(jié)果，并依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》[1]（DG/T J08-2145—2014）,對橋梁進(jìn)行技術(shù)狀況評估，橋梁總體技術(shù)狀況評估等級共分成五級：A級—完好狀態(tài)，B級—良好狀態(tài)，C級—合格狀態(tài)，D級—不合格狀態(tài)，E級—危險(xiǎn)狀態(tài)。

根據(jù)橋梁外觀缺陷檢查、材質(zhì)狀況檢測、承載能力評定、技術(shù)狀況評估綜合檢測，檢測單位給出橋梁檢測報(bào)告。橋梁檢測報(bào)告是橋梁改建的重要依據(jù)，根據(jù)報(bào)告結(jié)論設(shè)計(jì)橋梁改建方案。故橋梁設(shè)計(jì)專業(yè)在拿到檢測報(bào)告時需要復(fù)核檢測單位提供的檢測報(bào)告中檢測內(nèi)容與檢測委托要求內(nèi)容是否完整一致，復(fù)核橋梁結(jié)構(gòu)編號方向前后是否一致。

3 橋梁跨越管線

城市改建道路項(xiàng)目的另一大特點(diǎn)是道路沿線存在大量管線，并且管線搬遷難度大、費(fèi)用高。其中有些管線無法搬遷，就需要橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行避讓。常見需要避讓的特殊重要管線有污水箱涵、石油管、高壓燃?xì)夤堋⒃埽匾芫€的避讓安全距離詳見表1。

表1 管線安全距離

石油天然氣管道的安全距離要求是根據(jù)《中華人民共和國石油天然氣管道保護(hù)法》[5]要求確定。污水箱涵安全距離是根據(jù)管道權(quán)屬單位要求確定。青草沙原水管的管線安全距離是根據(jù)《上海市原水引水管渠保護(hù)辦法》[6]（2018）要求確定。其余無法搬遷管錢可以從橋梁墩臺樁基之間跨越，樁基間距可適當(dāng)調(diào)整。特殊情況下，墩臺可做成門架形式提供足夠空間供管線通過。

4 橋梁跨越地下構(gòu)筑物

改建道路沿線經(jīng)常會碰到既有地鐵線路，或者規(guī)劃地鐵線路。上海地區(qū)還有磁懸浮線路，硬x射線基地等地下構(gòu)筑物。根據(jù)《上海市軌道交通管理?xiàng)l例》[7]第三十七條規(guī)定軌道交通應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全保護(hù)區(qū)。安全保護(hù)區(qū)的范圍如下：

一、地下車站與隧道外邊線外側(cè)50 m內(nèi)；

二、地面車站和高架車站以及線路軌道外邊線外側(cè)30 m內(nèi)；

三、出入口、通風(fēng)亭、變電站等建筑物、構(gòu)筑物外邊線外側(cè)10 m內(nèi)。

根據(jù)《上海市軌道交通安全保護(hù)區(qū)暫行管理規(guī)定》[8]（滬交法[2002]第555號發(fā)布，滬交法[2006]第442號修正）第五條規(guī)定：在軌道交通安全保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行下列作業(yè)的，其作業(yè)方案應(yīng)當(dāng)征得市運(yùn)輸管理處同意，并采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施：

一、建造或者拆除建筑物、構(gòu)筑物；

二、從事打樁、挖掘、地下頂進(jìn)、爆破、架設(shè)、降水、地基加固等施工作業(yè)；

三、其他大面積增加或者減少載荷的活動。

根據(jù)《上海磁浮交通發(fā)展有限公司磁浮安全保護(hù)區(qū)管理辦法》[9]，結(jié)合磁浮系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)要求，外部工程施工對磁浮軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加變形控制值要求：

一、基礎(chǔ)總沉降量不超過2 mm（占設(shè)計(jì)總沉降量的10%）；

二、前后相鄰墩柱累計(jì)不均勻沉降不大于1 mm；

三、同一承臺左右側(cè)墩柱累計(jì)不均勻沉降不大于0.5 mm；

四、功能面橫向（Y向）累計(jì)偏移量不大于2 mm；

五、相鄰功能面橫向（Y向）累計(jì)差異偏移量不大于1 mm。

橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工對地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)、磁懸浮、硬x射線基地結(jié)構(gòu)的安全距離的要求參照表2。

表2 地下構(gòu)筑物安全距離

橋梁基礎(chǔ)施工對地下構(gòu)筑物有一定影響，考慮到施工過程中的不確定因素較多，因此實(shí)際實(shí)施過程中，應(yīng)按照下述要求對施工過程進(jìn)行控制，保證地下結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行：

（1）施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)方案編制合理的施工組織方案，應(yīng)按照左右同時對稱施工的原則，對場地進(jìn)行施工平面布置。

（2）建設(shè)單位應(yīng)委托第三方監(jiān)測單位對橋梁基礎(chǔ)工程及地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工監(jiān)測，以及周全的施工預(yù)案對于避免施工給地下結(jié)構(gòu)帶來的不利影響相當(dāng)重要。

（3）橋梁施工區(qū)域距離地下結(jié)構(gòu)較近時，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對各類施工機(jī)械的安全防護(hù)要求，尤其要避免其傾覆對地下結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。應(yīng)合理安排施工場地及運(yùn)輸路線，避免在地下結(jié)構(gòu)附近大量堆土、堆料，及運(yùn)行重型車輛等。

（4）做好應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生橋梁基礎(chǔ)及磁浮結(jié)構(gòu)變形過快，超過警戒值及其它突發(fā)狀況時，及時啟動應(yīng)急處理措施。

（5）設(shè)計(jì)及施工技術(shù)方案，需報(bào)送地下結(jié)構(gòu)的權(quán)屬公司審查，經(jīng)批準(zhǔn)后方可施工實(shí)施。

（6）需預(yù)先采用有效的施工措施（如鋼板樁等），確保于橋臺基礎(chǔ)施工時，地下結(jié)構(gòu)安全及位移要求。

5 管線上橋過河

城市道路兩側(cè)及地下管線眾多，其中滿足規(guī)范要求的電信電纜、熱力管、給水管、電壓不高于10 kV配電電纜、壓力不大于0.4 MPa燃?xì)夤鼙仨毑扇∮行У陌踩雷o(hù)措施后可以上橋過河。人行道板下面可通過的管線有電力排管，信息導(dǎo)管，電纜等小尺寸管線。牛腿上通常可以布置小管徑（直徑不大于1 m）的給水管，壓力不大于0.4 MPa的燃?xì)夤艿取１?列出來可以通過橋梁牛腿過河的各種管徑的自來水管的過河要求。

表3 自來水管過河要求

特殊情況下，小管徑管道通過牛腿過河，跨徑不滿足要求時，管道可以采用高一級管徑管道的材質(zhì)和厚度。如果管線無法搬遷，不能上橋過河，或者橋上沒有足夠空間供其布置，既不能地下過河，也不能自身飛管過河，就需要考慮新建管線橋。管線橋首先要滿足河道部門要求的最小跨徑，如上海市的跨河構(gòu)筑物需要滿足《上海市跨、穿、沿河構(gòu)筑物河道管理技術(shù)規(guī)定（試行）》[10]第2.3條：“規(guī)劃河口寬度小于等于22 m的河道，橋梁應(yīng)一跨過河；規(guī)劃河口寬度大于22 m時，橋梁優(yōu)先考慮一跨過河，確有困難的，中跨跨徑不應(yīng)小于16 m，且大于規(guī)劃河底寬度。”的要求。同時管線橋跨徑布置要滿足管線最大允許跨度布置，如果管線橋跨徑跨越河底寬度，但超過管線最大允許跨徑，可以在橋上架設(shè)管架或者桁架做為橋面供管線通行過河。

管線不論是上橋過河還是從管線橋上過橋或是自行過河，橋梁設(shè)計(jì)專業(yè)都需要與管線綜合設(shè)做好溝通和交接。根據(jù)道路管線綜合設(shè)計(jì)要求，橋梁需要配合管線翻交，如果管線較多，或者管徑較大，橋梁無法通行管線，就需要單獨(dú)設(shè)計(jì)管線橋，供管線通行。車行橋上兩側(cè)人行道板下布置信息導(dǎo)管和電力排管，牛腿上布置給水管，還有燃?xì)夤芎驮軣o法從車行橋上通行，需要額外新建一座管線橋，供管線通行過河，見圖1。

圖1 管線橋布置圖

6 施工過程交通翻交

一般改建道路項(xiàng)目中現(xiàn)狀道路交通都比較繁忙，施工過程中既要保證現(xiàn)狀交通通行，以及通行能力，不可壓縮車道，同時完成橋梁改建。所以橋梁改建過程中設(shè)計(jì)合理的交通翻交方案是保證項(xiàng)目安全有效實(shí)施的前提和保證。

交通翻交方式有新建便橋、橋梁分幅施工、利用現(xiàn)狀老橋、道路繞行、利用節(jié)假日施工等。通常情況是根據(jù)項(xiàng)目工程現(xiàn)場的實(shí)際交通、現(xiàn)場用地空間和施工情況，可以利用上述一種方法，情況復(fù)雜的也需要多種方案共同使用實(shí)現(xiàn)工程施工期間道路通行。

改建道路加寬，現(xiàn)狀河道加寬，現(xiàn)狀橋梁需要拆除重建，見圖2。新建橋梁設(shè)計(jì)采用分幅施工，可以利用半幅老橋翻交，同時新建一座便橋，達(dá)到原先老橋的交通能力。

圖2 橋梁便橋平面布置圖

根據(jù)道路總體設(shè)計(jì)橋梁需要拼寬，如果雙側(cè)不具備拼寬條件或者拼寬難度大，可考慮單側(cè)拼寬，調(diào)整橋面功能布置后與道路接順。現(xiàn)狀老橋?qū)挾炔粷M足改建道路要求，需要拓寬，如果按照道路中心線不變，橋梁需要兩側(cè)拼寬，但是老橋北側(cè)空間不滿足拼寬要求，故橋梁需要的拼接寬度都通過南側(cè)拼寬，橋面改造，道路中心線往南側(cè)偏移1.8 m，橋頭兩側(cè)道路線型需要與橋梁接順，見圖3。

圖3 橋梁拼寬老橋布置圖（單位:mm）

為避讓管線橋或者現(xiàn)狀跨河管線，或者配合道路交通翻交，橋梁分幅施工，見圖4，橋梁分四幅施工，人非橋兩座，車行橋兩座，主要是考慮施工期間交通翻交，利用老橋，施工外側(cè)人非橋，交通翻交至人非橋上，拆除老橋建車行橋，車行橋又分成兩幅是為了避讓中分帶處的管線橋。

圖4 橋梁分幅斷面布置圖

7 各專業(yè)之間提資對接

改建橋梁的設(shè)計(jì)不是只考慮本專業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)的，需要與各專業(yè)配合、協(xié)調(diào)、溝通后反復(fù)完善設(shè)計(jì)方案。有時可能還需要反復(fù)修改，此時就需要與道路、管線、河道、橋梁檢測等專業(yè)做好提資和收資對接工作。減少返工和不必要的修改，避免因?qū)I(yè)沒對接好而增加的工作量。

8 結(jié)語

本文主要討論城市改建道路中橋梁改建設(shè)計(jì)中遇到的重要節(jié)點(diǎn)。

（1）收集資料對現(xiàn)狀橋梁進(jìn)行充分的分析，保證安全的同時滿足改建要求的情況下，盡量利用老橋，節(jié)約資源。

（2）明確橋位處地上地下管線及構(gòu)筑物位置及安全記錄，及保護(hù)要求，橋梁結(jié)構(gòu)盡量避讓重要管線及構(gòu)筑物，在安全距離外實(shí)施。

（3）施工期間做好施工交通組織翻交工作，保證現(xiàn)狀交通安全有序進(jìn)行。

（4）設(shè)計(jì)期間做好各專業(yè)提資，復(fù)核，交接工作。

橋梁的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該與實(shí)際情況相結(jié)合，設(shè)計(jì)出最符合實(shí)際，最能保障工程質(zhì)量的工程施工方案。