滿都戶大橋改擴建工程總體設計及關鍵技術問題分析

摘" 要：沈環線滿都戶大橋改擴建工程是遼寧省普通公路重點建設項目，由于舊橋荷載等級遠低于現行標準，同時橋面破壞嚴重，橋面寬度無法滿足現狀交通要求，存在極大安全隱患，且舊橋設計洪水頻率為50年一遇，低于現行標準，無法滿足泄洪要求。該項目的實施將徹底解決這一交通隱患。因此，滿都戶大橋改擴建工程總體設計尤為重要。如何選擇合理的路基橫斷面型式和邊坡坡度；如何采取經濟有效的岸坡防護措施；如何結合地形、地質、水文等建設條件進一步優化橋梁基礎及下部結構設計，加強橋梁耐久性，確保結構安全可靠和經濟合理等是滿都戶大橋改擴建工程的關鍵技術問題。

關鍵詞：公路；總體設計；滿都戶大橋；岸坡防護；路基防護

中圖分類號：U445.6" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）06-0125-04

Abstract： The reconstruction and expansion project of the Manduhu Bridge on the Shenhuan Line is a key construction project for ordinary highways in Liaoning Province. Since the load level of the old bridge is much lower than the current standards， and the bridge deck is seriously damaged， the width of the bridge deck cannot meet the current traffic requirements， posing a great safety hazard. Moreover， the design flood frequency of the old bridge is once every 50 years， which is lower than the current standards and cannot meet the flood discharge requirements. The implementation of this project will completely solve this traffic hazard. Therefore， the overall design of the Manduhu Bridge reconstruction and expansion project is particularly important. How to select a reasonable subgrade cross-section type and slope gradient; how to adopt economical and effective bank slope protection measures; how to further optimize the bridge foundation and substructure design in combination with terrain， geology， hydrology and other construction conditions， strengthen bridge durability， and ensure structural safety. Reliable and economical rationality are key technical issues in the reconstruction and expansion project of Manduhu Bridge.

Keywords： highway; overall design; Manduhu Bridge; bank slope protection; subgrade protection

隨著交通流量的持續增長，滿都戶大橋原有的通行能力已難以滿足需求，對其進行改擴建迫在眉睫。滿都戶大橋作為區域交通的關鍵節點，其改擴建工程意義重大。一方面，能有效緩解交通擁堵狀況，提高交通運輸效率，促進區域間的經濟交流與合作；另一方面，對完善區域交通網絡布局、提升道路安全性也具有重要作用。本文將對滿都戶大橋改擴建工程的總體設計進行深入剖析，全面探討設計過程中的關鍵技術問題，旨在為類似橋梁改擴建項目提供有價值的參考與借鑒。

1" 工程概況

滿都戶大橋跨越遼河，中心樁號為K247+708.00，工程起點位于沈環線（S106線）遼河大堤東側腰屯村，跨越遼河在大堤西側與沈環線（S106線）順接。本工程擬拆除全部舊橋，在原橋下游側與舊橋凈距1 m處新建特大橋一座，橋長2 408 m。路線全長4.512 km，連接原有沈環線（S106線）。橋梁軸線與水流方向夾角83°，墩臺與路線交角90°，橋梁兩端各設引道與原沈環線進行銜接。橋梁跨徑布置為80 m×30 m，橋梁全長2 408 m，設計洪水頻率為1/100，橋長及橋梁高度滿足該河段的防洪標準要求。本橋上部結構采用先簡支后結構連續預應力混凝土T梁，下部結構采用柱式墩、肋板臺，根據地質條件，該橋基礎采用承臺加雙樁基礎。

2" 滿都戶大橋改擴建工程勘測設計特點

2.1" 地形、水文

本橋沿線地貌主要為沖洪積平原，地勢平坦開闊，局部有河流，成因類型為洪積。地面標高為14.35～22.63 m，高差為8.28 m。路段所經過地帶以林地和河道為主，有少量旱地，總體地勢起伏不大。

擬建橋梁跨越遼河處位于遼河遼中段，河流走向由北向南，橋梁跨河處兩岸均有已建堤防，堤距3 900 m[1]。

根據場地地質條件，根據場地的地層結構、各土層的工程特性和場地周邊環境分析，擬建場地具有較好的成樁條件，適宜于鉆孔灌注樁、人工挖孔樁或預制樁施工，樁端持力層可選擇分布較穩定的③23細砂、④1細砂、④粉砂、④12中砂、⑤1細砂和⑤中砂。樁端進入持力層深度及樁端下持力層厚度應滿足規范要求。

勘察期間，各鉆孔均遇見地下水。地下水類型為第四系孔隙潛水，主要埋藏在近地表粉砂、細砂地層中，穩定水位埋深0.10～6.70 m，高程介于13.31～16.34 m。

場地公路橋梁抗震設防烈度為7度，水平向設計基本地震動加速度峰值 A=0.1 g，設計加速度反應譜特征周期0.45 s，橋梁工程建筑場地類別為III類，橋梁抗震措施等級為3級，擬建場地的抗震為可進行建設的一般地段，20 m深度范圍內的飽和砂土在地震烈度為7度時，不液化，場地的抗震為可進行建設的一般場地[2]，場地標準凍結深度為1.20 m，凍脹等級為V級，地基土凍脹類別為強凍脹。

2.2" 氣候

遼河流域地處中高緯度，屬溫帶季風氣候，其特點為冬季以西北季風為主，夏季以東南季風為主，四季寒暖干濕分明，多年平均降水量在400～1 000 mm，自西北向東南遞增；降水量年際變化較大，豐枯水年降水量比值一般可達2.1～35倍[3]，年內分配差異也很明顯，春旱缺雨，4、5月份雨量約占全年降水量的10%，降雨集中，6至9月雨量約占年降水量的75%。流域蒸發量自東向西呈遞增趨勢。

經水文分析和水力計算，工程位置遼河河道斷面100年一遇設計流量為5 000 m3/s（P=1.0%），相應設計水位為19.84 m。根據沖刷計算，改建后的滿都戶大橋在100年一遇防洪標準下，主槽的最大沖刷深度為3.75 m，灘地的最大沖刷深度為1.39 m。主槽止沖高程為7.77 m，灘地止沖高程為12.21 m。

3" 滿都戶大橋改擴建工程總體方案設計

橋梁中心樁號K247+708.00，橋梁全長2 408 m，橋梁凈寬12.0 m， 全寬13.0 m。上部結構采用裝配式預應力混凝土T梁，跨徑布置為80 m×30 m，四孔一聯，全橋共20聯，下部結構橋墩采用柱式墩，基礎均采用雙樁基礎，橋臺采用肋板臺，鉆孔采用灌注樁基礎[3]。

3.1" 結構設計

總體構造：預制梁高2.0 m，橫斷面布置6片T梁，梁中心間距2.140 m，中梁預制寬度1.700 m，邊梁預制寬度2.025 m，預制梁間橫向濕接縫寬0.440 m，每片T梁頂面橫坡與路面橫坡一致，均為2%。為了保證支座處于水平狀態，T梁支座處在梁底設調平鋼板，在蓋梁頂設置支座墊石。為增加橫向整體性，在各T梁之間設橫向濕接縫，設置橫隔板，每聯端部橫梁部分與T梁同時預制，各中間墩頂橫梁采用現澆[4]，每跨根據梁長設跨中橫隔板，待T梁架設后，采用現澆濕接段連接。

下部結構橋墩采用雙柱墩，墩徑為1.4 m， 墩柱間中心間距7.5 m；橋墩蓋梁中部高度1.7 m， 端部高度0.9 m，寬度1.9 m，每側懸臂長度1.72 m，橋墩蓋梁頂底面平行設置。每個墩柱下設一個承臺和2根直徑1.2 m鉆孔灌注樁。承臺間設1.4 m×1.8 m（寬×高）矩形系梁。橋臺蓋梁高1.4 m，寬1.7 m，背墻厚0.5 m，肋板臺臺身厚1.0 m，設置承臺及系梁，雙排樁基，樁基直徑1.2 m，為加強墩柱間的整體性，確保橋梁的抗震性能，橋墩墩柱高度大于9.5 m時設置柱間系梁連接。

3.2" 結構計算

全橋上部結構采用裝配式預應力混凝土T梁，先簡支后結構連續，縱向采用按部分預應力混凝土A類構件設計，按四孔一聯進行計算，按各工況最不利組合設計。荷載橫向分配系數采用剛性橫梁法、剛接板（梁）法和梁格法3種計算方法進行對比分析，取大值控制，具體數據如下。

混凝土的重力密度γ=26.0 kN/m3，彈性模量為Ec=3.45×10* MPa，瀝青混凝土的重力密度γ=24.0 kN/m3，預應力鋼絞線的彈性模量Ep=1.95×105 MPa，松馳系數ζ=0.3，錨具變形、鋼筋回縮取6 mm（一端），管道摩擦系數u=0.15，管道偏差系數K=0.001 5，支座不均勻沉降△=5 mm，豎向梯度溫度效應，考慮瀝青鋪裝層和調平層（含水泥混凝土鋪裝）對梯度溫度的影響[4]，年平均相對濕度80%（70%≤RHlt;99%）。

3.3" 抗震設計

場地公路橋梁抗震設防烈度為7度，水平向設計基本地震動加速度峰值A=0.1，設計加速度反應譜特征周期0.45 s，橋梁工程建筑場地類別為III類[5-6]，橋梁抗震措施等級為3級。上部結構梁端至蓋梁、臺帽邊緣距離滿足a≥50+0.1L+0.8H+0.5Lk。橋臺胸墻適當加強，在梁與橋臺胸墻之間加裝橡膠塊，以緩和沖擊作用。墩高在9.5～14 m時，設置一道柱間系梁。采用限位裝置，防止結構相鄰構件產生過大的相對位移。

3.4" 橋梁結構耐久性設計

混凝土構件耐久性要求：混凝土結構的耐久性要求按照JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》執行[7]，同時參考JTG/T 3310—2019《公路工程混凝土結構耐久性設計規范》。主體結構混凝土構件的要求見表1。

4" 滿都戶大橋改擴建工程關鍵技術分析

4.1" 路基橫斷面型式和邊坡坡度設計

沈環線滿都戶大橋改擴建工程位于遼中區境內，工程起點位于沈環線（S106線）遼河大堤東側腰屯村，跨越遼河在大堤西側與沈環線（S106線）順接。本工程擬拆除全部舊橋，在原橋下游側與舊橋凈距1 m處新建特大橋一座，橋長2 408 m。路線全長4.512 km，連接原有沈環線（S106線），如圖1所示。

全線共設交點2個，平均每公里交點數0.44個。平曲線最小半徑305 m，最大直線長度3 678.74 m，平曲線占路線總長10.17%。

平面線形主要控制要素：①平面主要控制點為舊橋（舊遼河大橋、舊滿都戶大橋）；②路線起終點與現狀沈環線擬合；③JD1曲線半徑受基本農田控制。

4.2" 岸坡、路基防護工程設計

在岸坡防護的上下游設1 m寬、l m厚拋石封邊。

4.2.1" 綠濱墊護坡結合綠濱墊鋪蓋

在樁號ZA0+000—ZA0+275段采用綠濱墊護坡結合綠墊鋪蓋型式防護，防護設計采用0.4 m厚綠濱墊砌筑，坡高3 m，坡比為1∶2，坡頂設1 m寬綠濱墊壓頂，坡腳設8 m長綠濱墊鋪蓋，綠濱墊下設0.2 m砂礫石墊層和反濾土工布，綠濱墊規格為4 m×2 m×0.4 m。

4.2.2" 綠濱墊護坡結合沉排拋石護腳

在樁號ZA0+275—ZA0+503和YA0+000—YA0+567段采用綠濱墊護坡結合沉排拋石護腳型式防護，綠濱墊護坡設計采用0.4 m厚綠濱墊砌筑，坡高3 m，坡比為1∶2，坡頂設1 m寬綠濱墊壓頂，綠濱墊下設0.2 m砂礫石墊層和反濾土工布，綠濱墊規格為4 m×2 m×0.4 m。坡腳設2 m長、0.5 m厚固濱籠護腳，下設0.3 m厚軟體柴排和反濾土工布，固濱籠規格為2 m×1 m×0.5 m，固濱籠迎水側設6 m長、0.3 m厚軟體柴排和反濾土工布，其上設0.5 m厚拋石壓載，迎水側末端設計2 m寬拋石封邊。

4.3" 路基防護工程設計

為防止水流沖刷破壞，對建成后引道臨水側路基進行防護，防護形式為固濱籠護腳結合綠濱墊生態尼龍網植生袋護坡，其中固濱籠護腳分2層，下層尺寸為2 m×1.5 m×1 m，上層尺寸為2 m×1 m×1 m；護腳背水側岸坡設計綠濱墊生態尼龍網植生袋護坡，由0.2 m厚生態尼龍網植生袋和4 m厚綠濱墊組合砌筑，下設0.15 m厚砂礫石墊層和反濾土工布，護坡坡比為1∶1.75，綠濱墊生態尼龍網植生袋護坡尺寸為3 m×2 m×0.6 m，生態尼龍網植生袋與塊石間加設一層生態格網。引道路基段岸坡防護高度為100年一遇水位以上50 cm，防護高度以上采用坡面撒草籽進行生態防護;護腳迎水側設5 m寬、0.5 m厚固濱籠鋪蓋，其下設反濾土工布，固濱籠規格為2 m×1 m×0.5 m，如圖2所示。

4.4" 橋梁基礎及下部結構設計

基礎采用承臺雙樁基礎，基樁應采用超聲波或其他可靠方法檢測其施工質量。當采用超聲波方法檢測時，應在基樁加強箍筋內側對稱預埋Φ57×3.5 mm的鋼管。樁內主筋、柱內主筋接頭均要求采用機械接頭，樁柱連接部主筋要求采用焊接。

橋臺臺后填筑砂礫。橋梁臺后砂礫填筑范圍是從臺后5 m的地基頂面向后向上以不陡于1∶1.0的坡度延伸至路基頂面，同時應保證換填范圍延伸至搭板末端外不小于2 m[8]。臺后填筑時應先對基底進行預壓，并對填筑材料分層碾壓夯實，密實度應達到98%以上，砂礫材料內摩擦角不小于35°。墩臺樁基澆筑前必須進行定位復測，并采取措施防止鋼筋籠上浮和下沉。27#～31#橋墩樁基施工過程中頂部5 m范圍內采用內徑1.2 m、厚20 mm鋼護筒并永久保留， 并對鋼護筒表面進行打磨處理。

5" 實施影響

滿都戶大橋改擴建工程根據本文設計，積極創建“平安百年品質工程”示范項目，采取創新性技術措施提升工程安全性和耐久性，深入開展“平安工地”建設，精品建造、精細管理，建設“精品工程、樣板工程、平安工程、廉潔工程”。提升工程質量的同時，獲得省級“平安百年品質工程”示范項目、省級“平安工地”示范項目等榮譽稱號。

6" 結論

總體而言，滿都戶大橋改擴建工程受其地形、地勢、水文等特殊條件形成了特定的工程環境，滿都戶大橋改擴建工程勘測設計應注重以下幾方面核心問題。

1）初步設計采用調繪、鉆探、物探和原位測試等方法，對項目沿線地質條件進行綜合勘察，勘察內容和深度基本滿足初步設計要求。施工圖設計階段進一步加強扶壁式擋土墻、橋梁基礎等地質勘察，為設計提供可靠資料。

2）加強新舊路基結合部位設計，重視拼接處內外排水設計與施工，確保路基強度和穩定性。綜合考慮占地、電力排遷等因素，核查擋土墻的設置長度、優化構造設計，確保設置經濟合理。核查引道臨水側路基、與引道交叉處堤防迎水側堤坡、河道主河槽兩岸岸坎的防護長度和類型選擇，保證滿足水利部門要求。

3）綜合考慮經濟、施工難度、地質條件和路線線形等因素，采用80孔30 m T梁上部結構設計方案。結合承臺高度及詳勘資料，核查橋梁基礎處原沈環線路基邊坡支護長度，完善支護方案，確保施工期原有路基穩定、安全。施工圖設計階段應結合地形、地質、水文等建設條件，進一步優化橋梁上下部結構類型，加強橋梁抗凍、抗震及耐久性設計，確保結構安全可靠。

參考文獻：

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第一作者簡介：龔鵬旭（1966-），男，高級工程師。研究方向為道路橋梁。