改建工程中橋梁設計要點

馬 蕊

（上海浦東建筑設計研究院有限公司，上海市200127）

0 引言

近年來，隨著社會經濟的快速發展，城市化水平不斷提高，交通流量不斷增長，許多早期建設的城市道路隨著城市快速發展和汽車保有量的極速增加。以及自然因素的影響，路面結構破壞及交通阻塞情況愈演愈烈，城市規模和人口的不斷擴大也使得道路的功能也發生著巨大的變化。原有的道路通行能力、舒適性、經濟性變差，已經不能適應城市發展需要。尤其是北京、上海等一線大城市，人口基數大，交通出行要求高。同時沿海大城市，以上海為例，內河水系發達，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設施條件、提高居民生活質量、構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節和決定性節點和難點，因此改建道路中處理好橋梁改建尤為重要。

1 橋梁改建要求與現狀分析

1.1 橋梁改建要求

改建道路中橋梁改建需要根據道路總體功能要求進行改建，需要結合項目實際情況。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，橋梁已經按照遠期規劃來做，寬度滿足要求，需要調整橋面布置；（3）河道拓寬整治或者提升航道等級，現狀橋梁跨度或梁底凈空不滿足要求，需要拆除重建；（4）橋梁破損嚴重，通過專業技術檢測表明不能利用，需要拆除重建。

1.2 橋梁現狀分析

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

收集現狀橋梁資料，最好是竣工圖。分析橋梁總體布置、橋梁結構類型、荷載等級、竣工年限等基本信息。分析橋梁總體設計、橋梁寬度、跨度、梁底標高、荷載等級是否滿足現階段項目改建要求。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行從外觀到結構性能的深度分析，這就需要委托相關機構對橋梁進行專業的橋梁技術檢測。

2 橋梁檢測

2.1 橋梁檢測內容

橋梁檢測內容包括：外觀缺陷檢查、材質狀況檢測、承載能力評定、技術等級評定，根據檢測結論判定橋梁是否可以利用。

2.2 橋梁外觀缺陷檢查

橋梁外觀檢查內容較多，包括上部結構、下部結構、橋面系、支座及附屬設施。結構病害包括外形尺寸，裂縫凹槽，到滲漏脫落、漏筋堵塞等。常見病害中結構裂縫是判定橋梁是否利用的關鍵。

2.3 橋梁材質狀況檢測

橋梁材質狀況檢測包括：混凝土保護層厚度、混凝土碳化深度、混凝土強度檢測、鋼筋銹蝕檢測。

2.4 橋梁承載能力評定

橋梁承載能力依據《城市橋梁檢測與評定技術規范》[2]（CJJ/T 233—2015）、《城市橋梁設計規范》[3]（CJJ 11—2011）和《公路橋梁承載能力檢測評定規程》[4]（JTG/T J21—2011），并根據外觀質量檢查、橋梁材質狀況檢測及技術狀況評估定結果，對橋梁上部結構進行承載能力驗算、對橋梁基礎進行承載能力分析。

2.5 橋梁技術評定等級

橋梁技術檢查，根據外觀缺陷檢查結果，并依據《城市橋梁養護技術規程》[1]（DG/T J08-2145—2014）,對橋梁進行技術狀況評估，橋梁總體技術狀況評估等級共分成五級：A級—完好狀態，B級—良好狀態，C級—合格狀態，D級—不合格狀態，E級—危險狀態。

根據橋梁外觀缺陷檢查、材質狀況檢測、承載能力評定、技術狀況評估綜合檢測，檢測單位給出橋梁檢測報告。橋梁檢測報告是橋梁改建的重要依據，根據報告結論設計橋梁改建方案。故橋梁設計專業在拿到檢測報告時需要復核檢測單位提供的檢測報告中檢測內容與檢測委托要求內容是否完整一致，復核橋梁結構編號方向前后是否一致。

3 橋梁跨越管線

城市改建道路項目的另一大特點是道路沿線存在大量管線，并且管線搬遷難度大、費用高。其中有些管線無法搬遷，就需要橋梁設計進行避讓。常見需要避讓的特殊重要管線有污水箱涵、石油管、高壓燃氣管、原水管，重要管線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《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》[5]要求確定。污水箱涵安全距離是根據管道權屬單位要求確定。青草沙原水管的管線安全距離是根據《上海市原水引水管渠保護辦法》[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，樁基間距可適當調整。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 橋梁跨越地下構筑物

改建道路沿線經常會碰到既有地鐵線路，或者規劃地鐵線路。上海地區還有磁懸浮線路，硬x射線基地等地下構筑物。根據《上海市軌道交通管理條例》[7]第三十七條規定軌道交通應當設置安全保護區。安全保護區的范圍如下：

一、地下車站與隧道外邊線外側50 m內；

二、地面車站和高架車站以及線路軌道外邊線外側30 m內；

三、出入口、通風亭、變電站等建筑物、構筑物外邊線外側10 m內。

根據《上海市軌道交通安全保護區暫行管理規定》[8]（滬交法[2002]第555號發布，滬交法[2006]第442號修正）第五條規定：在軌道交通安全保護區內進行下列作業的，其作業方案應當征得市運輸管理處同意，并采取相應的安全防護措施：

一、建造或者拆除建筑物、構筑物；

二、從事打樁、挖掘、地下頂進、爆破、架設、降水、地基加固等施工作業；

三、其他大面積增加或者減少載荷的活動。

根據《上海磁浮交通發展有限公司磁浮安全保護區管理辦法》[9]，結合磁浮系統有關技術要求，外部工程施工對磁浮軌道基礎結構產生的附加變形控制值要求：

一、基礎總沉降量不超過2 mm（占設計總沉降量的10%）；

二、前后相鄰墩柱累計不均勻沉降不大于1 mm；

三、同一承臺左右側墩柱累計不均勻沉降不大于0.5 mm；

四、功能面橫向（Y向）累計偏移量不大于2 mm；

五、相鄰功能面橫向（Y向）累計差異偏移量不大于1 mm。

橋梁下部結構的施工對地鐵盾構結構、磁懸浮、硬x射線基地結構的安全距離的要求參照表2。

表2 地下構筑物安全距離

橋梁基礎施工對地下構筑物有一定影響，考慮到施工過程中的不確定因素較多，因此實際實施過程中，應按照下述要求對施工過程進行控制，保證地下結構的安全運行：

（1）施工單位應根據設計方案編制合理的施工組織方案，應按照左右同時對稱施工的原則，對場地進行施工平面布置。

（2）建設單位應委托第三方監測單位對橋梁基礎工程及地下結構進行施工監測，以及周全的施工預案對于避免施工給地下結構帶來的不利影響相當重要。

（3）橋梁施工區域距離地下結構較近時，施工過程中應加強對各類施工機械的安全防護要求，尤其要避免其傾覆對地下結構帶來的不利影響。應合理安排施工場地及運輸路線，避免在地下結構附近大量堆土、堆料，及運行重型車輛等。

（4）做好應急預案，一旦發生橋梁基礎及磁浮結構變形過快，超過警戒值及其它突發狀況時，及時啟動應急處理措施。

（5）設計及施工技術方案，需報送地下結構的權屬公司審查，經批準后方可施工實施。

（6）需預先采用有效的施工措施（如鋼板樁等），確保于橋臺基礎施工時，地下結構安全及位移要求。

5 管線上橋過河

城市道路兩側及地下管線眾多，其中滿足規范要求的電信電纜、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燃氣管必須采取有效的安全防護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的燃氣管等。表3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，如上海市的跨河構筑物需要滿足《上海市跨、穿、沿河構筑物河道管理技術規定（試行）》[10]第2.3條：“規劃河口寬度小于等于22 m的河道，橋梁應一跨過河；規劃河口寬度大于22 m時，橋梁優先考慮一跨過河，確有困難的，中跨跨徑不應小于16 m，且大于規劃河底寬度。”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，橋梁設計專業都需要與管線綜合設做好溝通和交接。根據道路管線綜合設計要求，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，就需要單獨設計管線橋，供管線通行。車行橋上兩側人行道板下布置信息導管和電力排管，牛腿上布置給水管，還有燃氣管和原水管無法從車行橋上通行，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

一般改建道路項目中現狀道路交通都比較繁忙，施工過程中既要保證現狀交通通行，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計合理的交通翻交方案是保證項目安全有效實施的前提和保證。

交通翻交方式有新建便橋、橋梁分幅施工、利用現狀老橋、道路繞行、利用節假日施工等。通常情況是根據項目工程現場的實際交通、現場用地空間和施工情況，可以利用上述一種方法，情況復雜的也需要多種方案共同使用實現工程施工期間道路通行。

改建道路加寬，現狀河道加寬，現狀橋梁需要拆除重建，見圖2。新建橋梁設計采用分幅施工，可以利用半幅老橋翻交，同時新建一座便橋，達到原先老橋的交通能力。

圖2 橋梁便橋平面布置圖

根據道路總體設計橋梁需要拼寬，如果雙側不具備拼寬條件或者拼寬難度大，可考慮單側拼寬，調整橋面功能布置后與道路接順。現狀老橋寬度不滿足改建道路要求，需要拓寬，如果按照道路中心線不變，橋梁需要兩側拼寬，但是老橋北側空間不滿足拼寬要求，故橋梁需要的拼接寬度都通過南側拼寬，橋面改造，道路中心線往南側偏移1.8 m，橋頭兩側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 各專業之間提資對接

改建橋梁的設計不是只考慮本專業獨立設計的，需要與各專業配合、協調、溝通后反復完善設計方案。有時可能還需要反復修改，此時就需要與道路、管線、河道、橋梁檢測等專業做好提資和收資對接工作。減少返工和不必要的修改，避免因專業沒對接好而增加的工作量。

8 結語

本文主要討論城市改建道路中橋梁改建設計中遇到的重要節點。

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

（2）明確橋位處地上地下管線及構筑物位置及安全記錄，及保護要求，橋梁結構盡量避讓重要管線及構筑物，在安全距離外實施。

（3）施工期間做好施工交通組織翻交工作，保證現狀交通安全有序進行。

（4）設計期間做好各專業提資，復核，交接工作。

橋梁的設計方案應該與實際情況相結合，設計出最符合實際，最能保障工程質量的工程施工方案。