濱海環境下公路橋梁改擴建方案研究

林 森

(廣東和立土木工程有限公司 廣州市 510000)

濱海環境下公路橋梁改擴建受限因素多，特別是海域線的影響，使得橋梁改擴建難度較大。由于濱海環境下許多地方舊橋并未受海域線影響，為了節約造價，路基填海的現場較普遍，但今年環保越來越受重視，海域線就成為公路橋梁改擴建一個重要的限制因素了，主要從濱海環境下舊橋加固和新橋擴建兩個方案進行闡述。

1 舊橋概況

舊鹽洲大橋位于惠州市惠東縣黃埠鎮X211縣道上，橋梁中心樁號K0+460，該橋修建時間1992年2月，荷載等級汽車-20級、掛車-100。橋梁上部結構為20×16m鋼筋混凝土簡支T梁橋，全長380m。該橋原橋寬8m，斜交角90°，下部結構為雙柱式鉆孔灌注樁基礎、雙柱墩，橋梁主要功能為跨海灣。橋梁現狀全景照片見圖1。

圖1 鹽洲大橋全景照片

原橋上雙向2%縱坡，無通航要求，梁底標高不低于附件海水管底標高3.6m，臺風最大水位加浪高為3.4m。橋位區位于紅海灣的內海(大洲灣)，東側有區域性的蓮花山斷裂帶及惠東北西向斷裂帶通過。橋位南岸為基巖裸露區，北岸為人工堆積而成的大洲島。第四系沉積層厚度3.9～8.3m，土層分布不對稱，南岸以淤泥、粘土為主，北岸則以砂層、亞粘土層為主?；讕r層風化深度較大，南岸為全風化-強風化的炭質泥巖，中部和北岸為強風化的凝灰質安山巖。

2 維修加固設計原則

(1)設計荷載標準不低于原橋設計荷載，加固后原則上應達到公路-Ⅱ級。

(2)原則上農村公路橋梁寬度不低于縣道8.5m、鄉道7.5m、村道6.5m，同時不小于原有橋梁寬度，但不符合標準的、超寬的重建橋梁采用現行公路工程技術標準寬度。

(3)改造工程堅持因地制宜、就地取材、方便施工、經濟適用的原則，開展設計。

(4)結合舊橋工程地質水文等建設條件，充分分析舊橋下部及基礎，上部結構技術狀況，經加固處治基礎、下部、上部結構，加固方案安全經濟，能利用盡量利用。方案設計中做好加固利用方案和拆除重建方案技術經濟比較，結合舊橋基礎資料及橋況，綜合確定改造工程基礎方案，確定施工圖設計。根據施工鉆探資料，設計與施工單位動態調整基礎埋置深度、樁基礎終孔標高，節省造價，確保工程質量安全。

(5)做好環境保護措施，舊橋拆除的塊石、片石、舊混凝土等破碎的建筑廢料，應綜合利用，可用作橋臺背回填填料、橋頭防護工程等。

(6)橋梁及橋頭接順工程質量，應符合現行有關技術標準、規范、規程的要求。

3 橋梁主要病害及加固思路

3.1 橋面系病害

3.1.1橋面鋪裝

該橋采用水泥混凝土橋面鋪裝層，橋面全寬8m，雙向二車道，有較多重車通行。

(1)主要病害

2跨橋面存在2條縱向裂縫，縫寬0.4～3mm；3個墩頂橋面存在通長橫向裂縫，縫寬3mm;5個墩頂橋面存在破損、空洞，部分有瀝青修補；2道橡膠板式伸縮縫存在老化、輕微下陷現象。

(2)加固措施

橋面寬按照縣道標準加寬至8.5m，采用兩側各加寬0.25m，更換橋面系。

3.1.2伸縮縫

(1)主要病害

該橋在6#、12#墩臺頂各設置1道伸縮縫，本次檢查發現墩頂伸縮縫橡膠止水帶老化，伸縮縫輕微下陷。

(2)加固措施

上部結構換梁并更換伸縮縫。

3.1.3橋頭搭板和橋頭跳車

(1)主要病害

0#、20#橋頭搭板均存在輕微下沉現象。

(2)加固措施

更換橋頭搭板。

3.1.4防撞墻、護欄

(1)主要病害

部分防撞墻頂部鋼護欄缺失。

(2)加固措施

更換防撞護欄。

3.2 上部結構病害

3.2.1上部構件

該橋上部結構采用20×16m普通鋼筋混凝土T梁，每跨各設5片梁，全橋共100片梁，梁間各有5道橫隔板，全橋共400道橫隔板。

(1)主要病害

17#、19#、20#孔T梁跨中范圍存在密集豎向裂縫，裂縫最大寬度為0.2mm，裂縫總長為500m；74榀T梁的底板、腹板或者翼板存在鋼筋銹脹、混凝土剝落的現象，鋼筋局部裸露，表面膨脹性銹層顯著，測得T梁鋼筋銹蝕電位評定標度為3，鋼筋銹蝕活性大；2道橋面板存在縱裂；4道橋面板存在混凝土剝落、露筋現象。

(2)加固措施

拆除上部主梁和橋面系，上部更換為工字梁。

3.2.2支座

(1)主要病害

該橋采用矩形板式橡膠支座，板式橡膠支座主要存在剪切變形、被泥砂掩埋等現象。

圖2 T梁底箍筋外露、銹蝕，T梁底板及翼板底混凝土脫落、鋼筋外露、銹蝕

(2)加固措施

上部結構換梁并更換支座。

3.3 下部結構病害

3.3.1墩臺身、翼墻、耳墻

(1)主要病害

該橋下部結構形式為雙柱式橋墩，雙柱式橋臺。多個立柱混凝土剝落露筋，鋼筋銹斷；基礎未檢；蓋梁混凝土剝落露筋嚴重；20#臺擋塊破損露筋，現場圖片見圖3。

圖3 立柱、蓋梁混凝土脫落，鋼筋外露，銹蝕嚴重

(2)加固措施

利用樁基礎，鑿除系梁以上立柱、蓋梁，并重建墩柱、蓋梁。

3.3.2錐坡、護坡

(1)主要病害

橋臺護坡、錐坡沖刷掏空，現場圖片見圖4。

圖4 橋臺錐坡塌陷橋臺耳墻掏空

(2)加固措施

錐坡沖刷修復處理。

4 橋梁各類病害原因分析及加固措施

4.1 病害原因

橋梁建設年代較早，材料強度較低，設計荷載低，且缺乏日常維修加固。根據橋梁病害檢測情況，對橋梁各類病害原因分析如下：

(1)17#、19#、20#孔T梁跨中豎裂密集0.2mm，部分鋼筋銹脹、混凝土剝落露筋，多個立柱混凝土剝落露筋，鋼筋銹斷；基礎未檢；蓋梁混凝土剝落露筋嚴重，20#臺擋塊破損露筋。

病害產生的原因：混凝土配合比不合理，未達到設計要求；施工質量不高，振搗不充分；保護層厚度不足，導致鋼筋氧化銹蝕膨脹引起混凝土脹裂。

(2)橋臺護坡錐坡沖刷掏空，主要是由于常年沖刷所致。

4.2 加固措施

根據橋檢報告病害情況及結構計算結果，鹽洲大橋維修加固措施主要如下：

(1)橋面寬按照縣道標準加寬至8.5m，采用兩側各加寬0.25m。

(2)結合病害嚴重，拆除上部主梁和橋面系、橋墩墩柱和蓋梁，利用樁基礎，重建墩柱和蓋梁，上部更換為工字梁，新建鋪裝和護欄、伸縮縫。

(3)錐坡沖刷批蕩處理，掏空混凝土填充處理[1]。

5 橋梁擴建項目

5.1 新橋擴建方案概況

項目位于惠州市惠東縣紅海灣的內海灣(大洲灣)，屬于海洋環境下橋梁，起點與現有道路接順，終點接入鹽洲島南岸的縣道X211。本項目改建工程起始里程為K0+000，終點里程為K0+532.145，路線全長0.582km(含起點臨時鋪筑漸變段50m)，橋梁全長458.4m，采用三級公路標準，雙車道路基寬度8.5m[2]。

主要控制點：舊鹽洲大橋、縣道X211及戰備碼頭。

受限于舊橋橋位、X211線舊路、戰備碼頭、海域線、終點被交路等因素，同時根據會議紀要，在原鹽洲大橋靠內海側旁設置新橋，新橋采用與舊橋同寬同高同橋型的方案建設，最終與原橋行車雙向四車道通行。

5.2 工程的主要技術指標

根據本項目的性質、沿線地形地貌、地質、舊橋竣工圖文件，本項目推薦采用設計速度30km/h，按三級公路標準建設，路基寬度8.5m，行車道寬2×3.5m，土路2×0.75m，橋涵寬10m。

5.3 項目重難點分析

(1)項目屬于海洋環境下橋梁，建設地點周邊基本處于海域線范圍，許多陸地實際處于海域范圍，限制建設條件多。

(2)由于舊橋建設的時候還未設置海域范圍，這樣可能導致新舊橋洪水頻率不一致形成的新舊橋高差，這樣不僅不美觀，而且兩側道路銜接存在問題。

(3)兩側接線條件較差，兩側地形均較低，和大橋百年一遇洪水位的標高差別較大，若兩側采用百年一遇洪水位的標高將導致兩側居民無法很好地使用橋梁，且美觀性較差。

(4)小樁號橋頭為戰備碼頭，限制擴建方案。

(5)舊橋兩側道路指標低，速度差較大。

(6)大樁號橋頭東側為一規劃開發區域的入口，預計大型車的交通量的增速會較大，應考慮大型車左轉行駛的問題。

5.4 總體設計及解決思路

5.4.1第一類受限因素

起點X211線形指標差，新建項目指標高，容易產生較大的速度差；戰備碼頭用地不可占用，也不能影響戰備碼頭的碼頭功能；一側水泥路須接上，滿足交通轉換要求。

解決方案：由于本項目主體工程為鹽洲大橋改建工程，考慮起點縣道X211線形較差(急彎)、路面寬度窄(最窄約5m寬)，綜合考慮避讓魚塘當地重要經濟來源物和拆遷房屋，采用本項目順接主要道路的方案。近期采用鋪寬起點路面，改善起點行車條件，可通過道路標線圓順過渡，同時舊路上交安標志牌不完善后續對其進行完善。最重要的是該方案可以為未來預留擴寬接線條件，為今后擴建成為雙向四車道道路，奠定了基礎。一側水泥路為支路，設置平交口接上本項目，具體方案見圖5。

圖5 起點方案圖

5.4.2第二類受限因素

地方縣交通部門指出鹽洲鎮往平海鎮方向的左轉交通量預計會增長較快，且大客車比例較高；海域范圍限制。

解決方案：由于地方提出鹽洲鎮往平海鎮方向的左轉交通量預計會增長較快，根據與縣交通部門的溝通結果，通過在終點設置平交來實現多個方向的交通轉換。受限于海域范圍、投資規?？刂?、避讓鐵塔等多個因素的影響，終點平交僅能采用簡易連接方式，并采用信號控制交通。平交方案可以很好地適應近期交通量較小的三條道路的交通轉換需求，若后續交通量增加較快，建議交通行政主管部門可根據交通量情況，適時對平交進行相應改造處理，具體方案見圖6。

圖6 終點方案圖

5.4.3第三類受限因素

由于海域線的影響，海域線范圍內部分引橋橋梁無法滿足規范的洪水位要求。

解決方案：由于海域線的影響，海域線范圍內路基須改成橋梁形式，同時根據規范[3]要求:“沿河縱向高架橋和橋頭引道的設計洪水頻率應符合本標準第5.0.2條路基設計洪水頻率的規定”，本項目為三級公路，路基設計洪水頻率為1/25，而鹽洲大橋設計洪水頻率為1/100，差異較大，所以該部分路基雖以“橋梁”形式存在，是實際承擔功能為路基過渡功能(需要從鹽洲大橋設計洪水頻率1/100過渡到兩岸陸地地面)，故其按滿足路基設計洪水頻率為1/25標高控制設計。

6 終點平交設計

由于地方對提出鹽洲鎮往平海鎮方向的左轉交通今后會增長較大，根據與縣交通主管部門的溝通結果，在終點設置平交來實現多個方向的交通轉換，同時縣交通主管部門提出鹽洲鎮往平海鎮方向左轉大客車遠期交通流會較大，故擴寬了一個車道使得大客車左轉更順暢，滿足地方遠期發展要求。受限于海域范圍、投資規?？刂?、避讓鐵塔等影響，終點平交僅能采用簡易連接方式，并采用信號控制交通。平交方案可以很好地適應近期交通量較小的三條道路的交通轉換需求，若后續交通量增加較大，建議交通主管部門可根據交通量情況，適時對平交進行相應改造。

7 總結

通過工程實例的擴建方案設計分析，對其進行共性總結分析，以供今后進行濱海環境下公路橋梁改擴建方案時參考：

(1)舊橋擴建應根據實際情況，由于舊橋兩側橋頭均存在多條道路連接的情況，采用順接主路方向或者采用平交方式連接。

(2)海域線的存在，使得舊橋和新橋的橋長差異較大，存在一個連接過渡的問題，如何處理該問題，會影響今后道路的使用功能。

(3)海域線的存在，會使得原先可以采用路基的路段變成橋梁，這樣就引申到橋梁能否滿足規范的洪水頻率要求的問題，我們應該根據實際出發，從基本概念入手，該段橋梁其實是以橋梁方式存在的路基，可按路基洪水頻率控制，但應做好防沖刷等措施，保障橋梁安全。

(4)舊橋前后一般道路線形可能會比橋梁段差，因為這種跨海橋一般多采用直線，所以容易造成速度差，如何控速也是需要注意的問題，本項目結合實際，為今后擴建預留了空間，是一種值得推廣的擴建思路。