一種兼有倒虹管道過(guò)水功能的中小跨徑橋梁基礎(chǔ)

許平

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051)

一種兼有倒虹管道過(guò)水功能的中小跨徑橋梁基礎(chǔ)

許平

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051)

通過(guò)一個(gè)工程設(shè)計(jì)實(shí)例闡述道路跨越河流時(shí)，擬建排水管道與擬建橋梁在跨越河流段，橋梁基礎(chǔ)與排水管線綜合設(shè)計(jì)的思路，通過(guò)對(duì)橋梁筏板基礎(chǔ)的局部改造使其能夠兼有倒虹管道的功能。

倒虹；筏板基礎(chǔ)；中小跨徑橋梁

0 引言

在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到道路需要跨越河流的情況，一般的處理方法是修建一座橋梁或涵洞跨越河流。如果這條市政道路兩側(cè)的雨污水管道(重力流)也需要穿越河流，則需要埋設(shè)專(zhuān)門(mén)的管道從河道底部以下穿越，也就是說(shuō)，管道過(guò)河不能利用跨河橋梁，必須自己修建單獨(dú)的通路，因此這會(huì)需要一筆額外的工程費(fèi)用。如何將橋梁和管道這兩者有機(jī)的結(jié)合，避免管道的二次施工，橋面即可以通車(chē)又可以通過(guò)橋梁本身完成重力流管道液體輸送的功能是本工程最大的特色，也是其不同于常規(guī)橋梁的創(chuàng)新點(diǎn)。

1 項(xiàng)目背景及概況

本工程位于天津市津南區(qū)辛莊鎮(zhèn)，是為解決辛莊鎮(zhèn)安置區(qū)項(xiàng)目而實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施配套工程。工程設(shè)計(jì)范圍為鑫怡路(永勝道～津沽路)段。本工程道路走向與海河故道河流相交，相交角度為77°，規(guī)劃河道上口寬度為30 m，河道流量15 m3/s，常水位1.6 m，最高水位3.2 m，河道河床底高程為-2.5 m，無(wú)通航要求，可利用枯水期斷水施工。此處設(shè)置三跨橋梁，橋梁外觀為連拱形式，單拱跨徑為8 m，半圓形板拱加豎直墻。橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)為城-A級(jí)；抗震等級(jí)：地震基本烈度值為7度，地震動(dòng)峰加速度為0.15 g。

鑫怡路為城市主干路，規(guī)劃寬度為40 m，具體橫斷面布置為：3 m(人行道)+2.5 m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+ 4 m(綠化帶)+21 m(車(chē)行道)+4 m(綠化帶)+2.5 m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+3 m(人行道)。雨污水管線各自隨路鋪設(shè)，沿線擬建雙側(cè)雨水管道和一條污水管道，雨水管道管徑分別為d800～d1350 mm和d500～d1650 mm，污水管道直徑為d500～d600 mm的污水管道，本次擬建的雨、污水管道均需跨越此處海河故道河流向下游排放。

2 橋梁與管道合二為一的創(chuàng)新思維

天津等沿海軟土地區(qū)橋梁工程一般常用的是樁基礎(chǔ)，重力流的雨污水管線無(wú)法隨橋鋪設(shè)。我們?cè)O(shè)想能否在橋梁的下部結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變基礎(chǔ)形式使之成為可能呢?作為橋梁結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該能夠發(fā)揮觸類(lèi)旁通的思維，于是我們借鑒了工業(yè)或民用建筑領(lǐng)域中經(jīng)常采用的鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，它是由底板和縱、橫梁等組成，常用于建筑物荷載較大，地基承載力較弱的條件下，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降，抗震性能也很好。在本工程中我們創(chuàng)造性的將筏板基礎(chǔ)局部改造，在需要設(shè)置管道的地方將筏板基礎(chǔ)局部增加混凝土頂板，形成局部箱型基礎(chǔ)，并在縱向橫梁中部開(kāi)孔從而在筏板基礎(chǔ)內(nèi)部形成相互連通的空間，這樣就可以在橋梁基礎(chǔ)的內(nèi)部形成了過(guò)水管道的空間!這樣最大的難題迎刃而解，接下來(lái)，我們只需要在這個(gè)內(nèi)部管道的兩端向上連接出兩個(gè)豎井，就可以和上下游正常標(biāo)高的管道相連接了，這樣每條需要穿越河流的管道都通過(guò)豎井和改造后的局部箱型基礎(chǔ)形成了一個(gè)個(gè)“倒虹管”，于是，重力流的雨污水管道利用橋梁的基礎(chǔ)完成了穿越河道的過(guò)程。

本工程通過(guò)筏板基礎(chǔ)過(guò)水，由于不需要考慮管道自身的抗浮問(wèn)題和河道疏浚時(shí)的安全距離問(wèn)題，可以提高倒虹段管道的標(biāo)高，見(jiàn)表1。

從表1可見(jiàn)，排水管道的管內(nèi)底高程與常規(guī)設(shè)計(jì)相比提高了2～3 m，管道水力條件較之前得到明顯改善。

在橫斷面布置上，由于本工程為三塊板形式布置，兩邊有4 m寬的機(jī)非分隔帶。剛好可以將倒虹兩端的豎井設(shè)置在內(nèi)，對(duì)正常行車(chē)毫無(wú)影響。

圖1 筏板基礎(chǔ)的分解圖

這種全新的設(shè)計(jì)方法融合和建筑工程、橋梁工程和排水工程各自的特點(diǎn)，與常規(guī)橋梁相比，它減少了樁基礎(chǔ)，但是增加了深基坑，不需要鉆機(jī)但是需要增加河流打壩斷水和基坑支護(hù)，單純與樁基礎(chǔ)橋梁工程相比，工程造價(jià)略有提高，但是如果考慮到雨污水管線單獨(dú)從河底頂管過(guò)河和兩端深井的工程費(fèi)用，其總體造價(jià)大幅度降低，同時(shí)管道的安全性也得到了顯著提高。本工程橋梁和管道的綜合造價(jià)節(jié)約了近20%，約200萬(wàn)元。既節(jié)省了投資又滿(mǎn)足了使用功能，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏的目的。

3 三維圖示

筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

4 結(jié)論

本次設(shè)計(jì)的帶有液體管道通路的筏板基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)施做已初具規(guī)模，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，可應(yīng)用在更加廣泛的建筑領(lǐng)域，見(jiàn)圖2。目前此項(xiàng)技術(shù)已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)專(zhuān)利，希望通過(guò)本次設(shè)計(jì)有效改善辛莊鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)安置區(qū)周邊的雨水排放問(wèn)題，通過(guò)本次道路的實(shí)施帶動(dòng)辛莊鎮(zhèn)周邊地塊的發(fā)展；也希望通過(guò)設(shè)計(jì)者的不斷創(chuàng)新和努力，為市政公共基礎(chǔ)設(shè)施工程做出更大的貢獻(xiàn)。

U443.1

B

1009-7716(2015)08-0060-02

2015-04-24

許平(1975-)，男，江蘇無(wú)錫人，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景照片