臺山市X546線海口埠橋改建工程方案設計

張 龍

(廣東省公路勘察規劃設計院股份有限公司)

1 項目背景

端芬河集雨面積70.6 km2，是烽火角水系的一條重要支流，承擔端芬鎮和三合鎮一部分的防洪排澇任務。X546線海口埠橋位于端芬河下游，由于橋梁過水斷面不足，嚴重影響河道行洪，特別是近期X546公路改建加高路面后，阻水現象將更加明顯。隨著烽水角水系、潭江和臺城河等三大河流整治工程的順利推進，河道清障清淤已初見成效，海口埠橋成為了端芬河排洪的瓶頸。端芬河規劃控制河道寬度120 m，現有河堤間寬度92 m，而現有海口埠橋橋長僅65 m，橋長不滿足規劃控制河道寬度要求。端芬河20年一遇洪峰流量465 m3/s，相應洪水位4.09 m(珠基高程，以下同)，50年一遇洪峰流量580 m3/s，相應洪水位4.58 m，規劃河堤頂面高程4.6 m，而現有海口埠橋橋面高程4.45 m，橋梁標高不滿足20年和50年一遇洪水位要求。因此，改建海口埠橋，打通該排水卡口顯得十分必要。

2 舊橋概況

海口埠橋橋長65 m，橋面寬8 m，為5×13 m跨I字梁橋，每跨由5片I字梁組成，I字梁高90 cm，C25混凝土，橋面鋪裝采用12 cm厚C30防水混凝土，下部構造為雙柱式橋墩。2011年8月18日，華南理工大學道路與橋梁檢測中心對海口埠橋進行了相關檢測，檢測報告的結論為:“海口埠橋的主要病害為:橋面伸縮縫瀝青填補不密實，有空洞并漏水，有跳車現象;護欄存在斷裂、露筋現象;I梁腹板出現裂縫，第5跨1#I梁底板有蜂窩空洞并露筋，4#墩頂3#I梁梁端混凝土剝落、露筋銹蝕;斗山鎮側右邊橋臺擋塊開裂。該橋評為二類橋。”

3 橋梁方案設計比選

方案一:舊橋改建(維修加固處理，增加橋跨)

在舊橋斗山端增加2×16 m跨空心板，在舊橋跨中處增設變坡點，以抬高第4、5跨舊橋和新增橋梁標高，調整橋梁兩端舊路引道縱坡。

現有橋梁標高不滿足20年和50年一遇洪水位要求，橋梁標高需抬高2 m才能滿足50年一遇洪水位要求，如抬高橋梁標高，舊橋端芬端橋頭引道展線困難，縱坡較大，該端舊路兩側有大量房屋，需在舊路上填高1～2 m，舊路距兩側僑房僅1～2 m，需增設路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。考慮上述問題，為節約工程造價，舊橋第1、2、3跨橋梁標高維持現狀不變，僅抬高第4、5跨舊橋標高與第3跨橋梁標高齊平。端芬河海口埠河段規劃控制河道寬度120 m，現有河堤間寬度92 m，舊橋橋長僅為65 m，需增加橋梁長度以滿足現有河堤間寬度要求。在舊橋斗山端增加2×16 m跨空心板，改建后橋梁長度97 m，滿足現有河堤間寬度要求。對舊橋存在的主要病害進行維修加固處理。橋梁長度計算如下。

橋長計算采用曼寧公式計算。

該過水斷面附近地勢平坦，地面坡降為i=0.000 6。橋梁位于情況較好的天然河流中，取糙率n=0.035。海口埠橋:即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板橋。過水斷面底凈寬B=5×13+2×16-1×6-0.5×2=90 m。

故海口埠橋即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板橋滿足泄洪要求。

優點:橋長滿足現有河堤間寬度要求，不需征地，改建費用較少，施工周期短。

缺點:橋梁標高不滿足50年一遇洪水位要求，橋長不滿足規劃控制河道寬度要求，線形指標不滿足規范要求，施工期影響交通。

方案二:新建橋梁(上游距舊橋13 m)及引道

在上游距舊橋13 m處新建7×20 m跨預應力混凝土空心板橋，提高橋梁標高，使其滿足50年一遇洪水位要求和規劃控制河道寬度要求。引道設計以盡量不分割農田，少占耕地為原則。考慮征地困難問題，近期實施K0+410平交口至終點段引道，通過改路接端芬側舊路。遠期有條件時實施起點至K0+410平交口段引道，需占用較多耕地。

優點:標高和橋長滿足50年一遇洪水位和規劃控制河道寬度要求，引道線形指標較好。

缺點:橋臺填土高度約4.5 m，近期端芬側橋頭改路展線困難，縱坡較大，改路起點段需在端芬側舊路上填高1～2 m，舊路距兩側僑房僅1～2 m，需增設路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。遠期占用耕地較多，新建費用較高，施工周期較長。

方案三:新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道

在上游距舊橋75 m處新建7×20 m跨預應力混凝土空心板橋，提高橋梁標高，使其滿足50年一遇洪水位和規劃控制河道寬度要求。引道設計以盡量不分割農田，少占耕地為原則。考慮征地困難問題，近期實施K0+411平交口至終點段引道，通過改路接端芬側舊路。遠期有條件時實施起點至K0+411平交口段引道，需占用較多耕地。

優點:標高和橋長滿足50年一遇洪水位和規劃控制河道寬度要求，引道線形指標較好，近期引道和改路占用耕地較少，不影響房屋和居民出行，容易實施。

缺點:遠期占用耕地較多，新建費用較高，施工周期較長。

表1 主要工程數量比較表

綜上所述，方案一 舊橋改建(維修加固處理，增加橋跨)，雖造價較低、不需征地、橋長滿足現有河堤間寬度要求，但橋梁標高不滿足20年和50年一遇洪水位要求，橋長不滿足規劃控制河道寬度要求，線形指標不滿足規范要求。

方案二新建橋梁(上游距舊橋13 m)及引道，橋長和標高滿足50年一遇洪水位和規劃控制河道寬度要求，引道線形指標較好;但近期改路起點段需在端芬側X546舊路上填高1～2 m，舊路距兩側僑房僅1～2 m，需增設路肩擋墻，影響居民出行，實施困難。遠期有條件時實施起點至K0+410平交口段引道，但需占用較多耕地。

方案三新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道，橋長和標高滿足50年一遇洪水位和規劃控制河道寬度要求，引道線形指標較好，近期通過引道和改路接X546舊路，占用耕地較少，不影響端芬側房屋和居民出行，容易實施。遠期有條件時實施起點至K0+411平交口段引道，但需占用較多耕地。

故本階段橋梁方案推薦采用方案三新建橋梁(上游距舊橋75 m)及引道。

4 新建橋型結構設計比選

上部結構:新建海口埠橋為跨越120 m寬規劃河道，為滿足50年一遇洪水位標高，提高了橋梁標高，橋頭填土高約4～5 m。為盡量減少路基平均填土高度，減小橋頭引道縱坡，本項目橋梁上部結構優先采用梁高較低的空心板，不考慮梁高較高的小箱梁和T梁結構，空心板結構具有梁高低、施工方便、吊裝重量輕等優點。

對空心板后張法和先張法進行比選，后張法適用于預制數量不大，可現場預制或山區條件、運輸受限等情況;先張法適用于預制數量大，運輸便利，可進行大規模預制的情況。本項目空心板預制數量不多，后張法可現場預制，不需建設大型預制場和預應力張拉設備，相對先張法，預制場建設費用較低，故本項目選用后張法預應力混凝土空心板。

下部結構:本項目橋梁墩高小于10 m，采用雙柱式圓形橋墩，此型式的橋墩蓋梁受力較為合理，樁間距不大時蓋梁只需配置普通鋼筋，橋墩的工程量也較小。雙柱式橋墩具有結構受力合理，技術難度低，施工工藝成熟，方便快捷等優點。

表2 上下部結構經濟指標比較表

本階段對橋型方案一7×20m預應力混凝土空心板(后張法)和橋型方案二10×13 m預應力混凝土空心板(后張法)進行比選。20m空心板梁高雖比13m空心板高0.35m，但方案一相對于方案二河中落墩數量較少、橋墩對河流的影響較小、上下部總體經濟指標較低，推薦采用橋型方案一。

［1］ 交通部.公路路線設計規范(JTG D20-2006)［S］.人民交通出版社.

［2］ 交通部.公路涵洞設計細則(JTG/T D65-04-2007)［S］.人民交通出版社.

［3］ 交通部.公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)［S］.人民交通出版社.