不同建設(shè)條件下的常規(guī)橋涵設(shè)計(jì)分析

陳志遠(yuǎn)

（青海省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，青海 西寧 810001）

0 引言

橋梁施工建設(shè)是公路施工建設(shè)中至關(guān)重要的組成部分，隨著橋梁施工技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)階段施工人員可使用各類不同的橋梁結(jié)構(gòu)方式，完成橋梁的工程建設(shè)。但在具體的公路橋梁施工規(guī)劃中，大部分設(shè)計(jì)人員還是會(huì)通過常規(guī)跨徑混凝土預(yù)制的方式來完成橋梁施工澆筑。如果在這一過程中設(shè)計(jì)出現(xiàn)了偏差，整體的橋梁建筑施工質(zhì)量就會(huì)受到負(fù)面影響。而實(shí)際上，不同建設(shè)條件下的橋涵設(shè)計(jì)方式和理念是存在明顯差異化特征的。因此，以具體問題具體分析的方式來優(yōu)化常規(guī)的橋涵設(shè)計(jì)，是提升橋梁建設(shè)質(zhì)量的重要方式和手段。

1 不同建設(shè)條件下的外業(yè)調(diào)查分析

外業(yè)調(diào)查工作是橋梁施工建設(shè)的首要工序環(huán)節(jié)，唯有深入展開外業(yè)調(diào)查、捕捉詳細(xì)的建設(shè)資料和數(shù)據(jù)，才能讓具體的設(shè)計(jì)方案擬定更貼合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。

1.1 平原綠洲區(qū)橋涵外業(yè)調(diào)查

許多平原綠洲區(qū)域內(nèi)都有縱橫交錯(cuò)的灌溉渠道，密集復(fù)雜的建筑群體以及四通八達(dá)的水電管道。在進(jìn)行該區(qū)域的外業(yè)調(diào)查工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要盡可能地完成數(shù)據(jù)資料的收集和整理工作，通過運(yùn)用必要的預(yù)計(jì)假設(shè)方式，進(jìn)一步確定排水涵洞的位置，爭(zhēng)取讓橋涵設(shè)計(jì)方案的擬定貼合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況[1]。

1.2 山區(qū)橋涵外業(yè)調(diào)查

許多公路橋梁的建設(shè)需要穿越山區(qū)，相比較平原綠洲地區(qū)而言，山區(qū)的地形地貌往往會(huì)更為復(fù)雜，而且會(huì)出現(xiàn)諸多不良地質(zhì)地貌，影響具體的橋梁和公路建設(shè)施工。在某些特定的山區(qū)，由于其面臨的氣候條件較為獨(dú)特，因此在固定季節(jié)內(nèi)很容易發(fā)生山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此，山區(qū)的外業(yè)調(diào)查工作壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平原綠洲區(qū)域。設(shè)計(jì)人員在具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析過程中，要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查工作，全面分析相應(yīng)區(qū)域的降水、洪澇災(zāi)害情況以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律。如果該區(qū)域內(nèi)設(shè)有水文站，在外業(yè)調(diào)查過程中，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)?shù)剿恼臼占瘹v年的河流洪峰數(shù)據(jù)，這能夠?yàn)橄鄳?yīng)的橋梁工程建設(shè)和橋涵設(shè)計(jì)提供一定的數(shù)據(jù)支撐，讓最終所設(shè)計(jì)出的施工方案更加貼合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況[2]。

1.3 改擴(kuò)建橋涵外業(yè)調(diào)查

如果某地原本進(jìn)行過橋梁施工，但現(xiàn)階段的橋梁工程建設(shè)已經(jīng)無法滿足當(dāng)?shù)氐墓步煌ㄐ枨螅颥F(xiàn)階段所使用的橋梁公路在使用性能方面存在一定的偏差，設(shè)計(jì)人員就需要通過改擴(kuò)建的方式，革新原有的橋梁公路建設(shè)，通過新建公路和橋梁促進(jìn)當(dāng)?shù)氐墓步煌òl(fā)展。相比較上述不同地形條件下的橋涵外業(yè)調(diào)查工作而言，改擴(kuò)建的橋涵外業(yè)調(diào)查在數(shù)據(jù)收集和整理方面會(huì)顯得更為輕松。

由于原本的橋梁施工建設(shè)已經(jīng)收集了一部分目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，因此在外業(yè)調(diào)查過程中，設(shè)計(jì)人員可直接使用原有的數(shù)據(jù)信息展開數(shù)據(jù)交流和討論工作，甚至通過分析原有橋梁的竣工圖來探討橋梁的具體結(jié)構(gòu)和尺寸，通過優(yōu)化和改良的方式來完成新的橋涵設(shè)計(jì)。但需要注意的是，不同區(qū)域原有橋梁的實(shí)際使用狀況存在明顯差別，原有橋梁的施工質(zhì)量和設(shè)計(jì)合理性也存在較為明顯的差異化特征，并非所有區(qū)域內(nèi)的原有橋梁都可作為新橋梁改進(jìn)與完善的參考，有些地區(qū)的公路橋梁改擴(kuò)建工作需要在推翻原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成，因此設(shè)計(jì)人員需要視具體情況加以討論[3]。

1.4 基礎(chǔ)資料收集和意見征求工作

外業(yè)調(diào)查工作并不是內(nèi)指性的，并不是只依靠?jī)?nèi)部人員的相互交流和討論便可制定出貼合實(shí)際情況的條款設(shè)計(jì)方案。理想狀態(tài)下的外業(yè)調(diào)查工作離不開當(dāng)?shù)卣膮f(xié)助、其他行業(yè)單位的支持，以及橋梁公路建設(shè)沿線居民的意見傳遞。在具體的外業(yè)調(diào)查工作推進(jìn)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能地收集與當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)期規(guī)劃和發(fā)展相關(guān)的建設(shè)性資料，并通過與不同行業(yè)單位友好交流互動(dòng)方式的應(yīng)用，全面征集不同單位在橋梁涵洞位置通道設(shè)計(jì)方面的意見或建議。實(shí)際上不論是電力行業(yè)、電信行業(yè)還是其他相關(guān)單位和企業(yè)，在橋涵設(shè)計(jì)方面都具有一定的發(fā)言權(quán)。特別是自來水管道、天然氣管道以及其他管道相互交織、排布復(fù)雜的綠色平原區(qū)域，其橋涵設(shè)計(jì)位置更需要設(shè)計(jì)人員慎重考量[4]。相應(yīng)設(shè)計(jì)人員最好邀請(qǐng)其他行業(yè)或單位設(shè)計(jì)人員一同完成現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，只有如此，在外業(yè)調(diào)查的過程中，設(shè)計(jì)人員才能夠全面厘清當(dāng)?shù)氐墓芫€排布情況和準(zhǔn)確位置，讓橋涵設(shè)計(jì)方案更貼合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。

除此之外，在具體的管線拆遷或保護(hù)政策了解過程中，設(shè)計(jì)人員還需要與當(dāng)?shù)氐恼块T進(jìn)行積極的溝通和交流，通過簽訂紙面協(xié)議的方式完成外業(yè)調(diào)查工作，爭(zhēng)取讓其所制定出的橋涵設(shè)計(jì)方案能夠在施工過程中得到全面的落實(shí)（常見橋涵設(shè)計(jì)種類如圖1所示）。

圖1 常見橋涵設(shè)計(jì)種類

2 不同建設(shè)條件下橋涵設(shè)計(jì)優(yōu)化措施分析

2.1 平原綠洲區(qū)的橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)

相比較山區(qū)而言，平原綠洲區(qū)的地形地貌較為優(yōu)越，因此往往是人口聚集的繁榮區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)的路網(wǎng)較為發(fā)達(dá)，灌溉系統(tǒng)復(fù)雜多樣，沿線村莊城鎮(zhèn)較多，因此在橋涵設(shè)計(jì)的過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮使用分離式立交和涵洞通道，只有如此才能夠全面滿足當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ钚枨蟆?/p>

除此之外，在平原區(qū)的橋涵設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)盡可能以減少對(duì)耕地面積的侵占為前提來優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，爭(zhēng)取讓相應(yīng)的橋涵設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)安全，更能滿足當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)建設(shè)需求。但需要注意的是，在這一過程中施工技術(shù)人員很可能無法把控公路橋梁的路基填土高度，最終導(dǎo)致橋涵構(gòu)造物的凈空受損。為了使這一問題得到解決，在具體的施工階段，施工人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行原地面下挖工作，盡最大可能地保障橋涵凈空。如果不使用原地面下挖方式，而繼續(xù)沿用原地面控制理念，那么很可能導(dǎo)致橋梁在施工完成后出現(xiàn)系梁外露、有效樁長不足等現(xiàn)象。而在具體的施工建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)人員不可避免地要完成排水設(shè)計(jì)和改路設(shè)計(jì)，在相應(yīng)設(shè)計(jì)推進(jìn)的過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)合理控制被交路的最低點(diǎn)，使其最低點(diǎn)盡可能地放置在橋涵寬度范圍之外，否則橋下很可能出現(xiàn)積水[5]。

2.2 山區(qū)的橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)

不同山區(qū)的橋涵設(shè)計(jì)因素需要關(guān)注的點(diǎn)有所不同，但不論如何山區(qū)的橋涵設(shè)計(jì)都具有一定的共性。大部分山區(qū)都很容易出現(xiàn)泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，因此在具體的橋涵設(shè)計(jì)過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)盡量回避地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)頻段。如果無法回避這些地段，那么在橋梁布設(shè)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)盡量使用能夠一孔跨越泥石流溝或滑動(dòng)體的橋梁結(jié)構(gòu)，只有如此才能夠降低地質(zhì)災(zāi)害觸發(fā)嚴(yán)重交通安全事故的概率。除此之外，在具體的施工建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)采取必要的防護(hù)措施和手段，盡可能不要把橋墩布設(shè)在滑動(dòng)體上，這也是一種降低交通安全事故出現(xiàn)概率的重要方式。但如果橋墩的設(shè)計(jì)無法避開滑動(dòng)體，那么設(shè)計(jì)人員就需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，通過對(duì)滑動(dòng)體處理方式的應(yīng)用降低橋墩發(fā)生剪切破壞現(xiàn)象的概率。實(shí)際上，大部分山區(qū)都存在著地面高差較大的特征，因此在具體的橋梁設(shè)計(jì)過程中，大部分設(shè)計(jì)人員都會(huì)選擇采用高端方式完善橋梁設(shè)計(jì)。但高端設(shè)計(jì)展開的過程中，設(shè)計(jì)人員更應(yīng)注意驗(yàn)算橋梁所處目標(biāo)區(qū)域的地震烈度，只有如此才能夠盡可能地推演出橋墩所需要具備的抗震性能。若橋墩抗震性能無法應(yīng)對(duì)其目標(biāo)所處地區(qū)的地震烈度，橋梁在使用過程中就會(huì)出現(xiàn)各類危險(xiǎn)狀況，最終影響到出行人員的人身安全[6]。

2.3 改擴(kuò)建橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)

在現(xiàn)階段的橋梁改擴(kuò)建過程中，大部分設(shè)計(jì)人員都會(huì)通過橋涵拼寬的方式完成相應(yīng)的改擴(kuò)建工作。現(xiàn)階段所使用的橋梁拼寬方式主要有兩種：一種是上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接的方式；另一種是上下部結(jié)構(gòu)均勻連接的方式。相比較后一種方式而言，前一種方式使用的概率更大，因?yàn)樵谄磳掃^程中新建的拼接部分很可能與原結(jié)構(gòu)存在不均勻沉降的現(xiàn)象。但不論如何，在具體的拼接階段，設(shè)計(jì)人員都應(yīng)當(dāng)確定相應(yīng)拼接的剛度和強(qiáng)度，唯有如此才能使橋梁達(dá)到理想狀態(tài)。

在具體的橋梁使用過程中，由于原有橋梁公路的施工年代較為久遠(yuǎn)，因此很難達(dá)到擴(kuò)建后的高標(biāo)準(zhǔn)和要求，這就意味著在改擴(kuò)建過程中，施工人員需要全面革新原有的橋梁設(shè)計(jì)，如果原有的構(gòu)造物無法適應(yīng)改擴(kuò)建后的總體指標(biāo)要求，那么就不能在原有橋梁設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成改擴(kuò)建工作。

2.4 綠色公路橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)滲透到社會(huì)各行業(yè)中，因此在公路橋梁的施工建設(shè)過程中工作團(tuán)隊(duì)和技術(shù)人員應(yīng)遵循相應(yīng)的綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展理念，完成橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。實(shí)際上早在2016 年，交通運(yùn)輸部就頒布了與綠色公路橋涵設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的政策性指導(dǎo)意見。交通運(yùn)輸部指出，未來的公路橋梁建設(shè)應(yīng)當(dāng)盡量體現(xiàn)綠色環(huán)保的特征和性能，只有如此才能夠在盡可能降低對(duì)周遭環(huán)境破壞的基礎(chǔ)上，達(dá)到良好的公共運(yùn)輸效果。在具體的橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)盡可能地考慮相應(yīng)設(shè)計(jì)施工完成所需要使用到的施工材料，以及施工完成后橋梁能夠使用的壽命周期。如果其所需要使用到的施工材料容易對(duì)周遭的環(huán)境產(chǎn)生影響和破壞，或其施工完成后所能夠使用的壽命周期并不理想，那么相應(yīng)的橋涵施工方案就應(yīng)當(dāng)?shù)玫竭M(jìn)一步的完善與優(yōu)化。唯有不斷研發(fā)和使用新材料，才能使橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)在具體的施工建設(shè)過程中達(dá)到理想狀態(tài)，施工人員才能盡可能地降低橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)周遭環(huán)境造成的負(fù)面影響。在考慮最終使用壽命周期的過程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)人員需要節(jié)約施工成本，降低后期修整翻新的概率。

2.5 橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)的后續(xù)服務(wù)

除了要根據(jù)當(dāng)前施工目的地的實(shí)際情況完成橋涵的優(yōu)化設(shè)計(jì)外，設(shè)計(jì)人員還需要重視橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)的后續(xù)服務(wù)工作。在施工前后，技術(shù)人員需要完成相應(yīng)的技術(shù)交底，明確橋涵設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟和內(nèi)容，并對(duì)后續(xù)服務(wù)工作中可能遭遇的問題和困境展開深入的分析和研究，制定出具有可行性的應(yīng)對(duì)策略，推動(dòng)后續(xù)服務(wù)工作的順利進(jìn)行。這就意味著參與橋涵優(yōu)化設(shè)計(jì)后續(xù)服務(wù)的設(shè)計(jì)人員，本身也需要具備一定的專業(yè)技能和職業(yè)道德修養(yǎng)。因此，相應(yīng)設(shè)計(jì)人員需要在公路橋梁施工行業(yè)建設(shè)和發(fā)展的時(shí)代進(jìn)程中不斷自我學(xué)習(xí)、自我充實(shí)，爭(zhēng)取使自身的設(shè)計(jì)理念和后續(xù)服務(wù)能力達(dá)到更為理想的狀態(tài)。

3 結(jié)語

總而言之，常規(guī)橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)直接影響到公路橋梁建設(shè)的最終效果，而不同建設(shè)條件下的橋涵設(shè)計(jì)工作側(cè)重點(diǎn)有所不同，因此技術(shù)人員需要把握不同條件下的橋涵設(shè)計(jì)特點(diǎn)，借此提升橋涵設(shè)計(jì)的最終效果和質(zhì)量，爭(zhēng)取讓公路橋梁建設(shè)在滿足人民群眾日常出行需求方面發(fā)揮更大的作用。