高速公路改擴建工程中橋梁平面調整的設計與施工

柳 磊

（山東省交通規劃設計院集團有限公司，山東 濟南 250031）

引言

目前，我國高速公路建設已由大規模新建過渡為新建與改擴建并存，且改擴建工程比例呈逐年加大的趨勢。利用既有公路資源進行改擴建，具有節約土地、保護環境、降低造價等優點，是符合科學發展觀要求的公路工程建設形式[1]。

在高速公路改擴建工程中，經常會遇到平面調整的情況。引起平面調整的主要原因：（1）老路的平面線形指標較低，不滿足現行規范要求；（2）受道路兩側的電力、鐵路、建筑物等設施影響，無法進行正常拼寬，征拆工作量較大；（3）現狀高速公路路段為深挖路塹，巖面較陡，正常拼寬時開挖量較大，工程造價高；（4）跨鐵路橋梁若采用兩側拼寬，不滿足鐵路凈高要求且拼寬施工對鐵路運營影響大，需采用分離新建方案；（5）為滿足城市發展規劃，市區周邊局部高速公路調整為城市快速路。因此，需要對道路設計線進行調整[2]。

位于道路設計線調整段的橋梁設計不僅與平面調整的大小有關，還與橋梁的技術狀況、工程造價、施工保通等因素密切相關。高速公路改擴建工程中的橋梁平面調整不僅是設計的難點，也是施工的難點[3]。

1 工程概況

京滬高速公路萊蕪至臨沂（魯蘇界）段改擴建工程采用雙向八車道高速公路標準，設計速度120 km/h，路基寬度42 m，橋涵設計汽車荷載等級為公路-Ⅰ級。既有京滬高速公路在K544+000—K546+000 區間，路線指標較低，為連續下坡與連續彎道組合形式，其中東儒萊河大橋位于連續下坡的底部凹形豎曲線上，平面處于左轉半徑為1 787 m 的圓曲線，屬于本工程的事故多發路段。運營期間為提升該路段的行車安全，管養部門采取了增設限速標志、避險車道、減速減震帶、安全警示標志、加強型護欄等多項措施，亟需在本次改擴建工程中對該路段進行安全提升[4]。

高速公路改擴建工程對東儒萊河大橋路段采用了平面線右偏的設計方案，新平面設計線相比原設計線向右偏移8.1～22.0 m，縱斷抬高0.27～0.40 m，橫坡由原來的單向4%調整為雙向2%。平面調整后東儒萊河大橋平面位于直線段，縱斷面位于2.5%的路段，線形組合得到明顯改善。見圖1。

圖1 橋梁平面調整

現狀東儒萊大橋跨徑布置為4×30 m，橋梁全寬28.0 m，上部結構采用預應力混凝土I 型組合梁，下部結構為柱式墩、樁基礎，0 號臺為U 臺、擴大基礎，5 號臺為肋板臺、樁基礎。根據橋梁檢測報告，本橋主要病害：（1）I 型梁腹板底部、橫隔板上部出現露筋及銹脹病害；（2）橋臺背墻、側墻出現多處豎向裂縫；伸縮縫錨固區混凝土破損；（3）護欄立柱破損、混凝土剝落。

2 橋梁設計

以往高速公路改擴建工程中遇到道路設計線平面調整的情況，通常采用舊橋整體拆除新建的設計方案。原設計方案不僅造成了資源的浪費、環境的污染和投資的增加，還對施工保通產生嚴重影響[5]。為避免這些問題，對東儒萊河大橋的平面調整開展了精細化設計。

首先對本橋平面調整情況詳細分析，平面線位調整后新橋左幅4 跨與舊橋重疊，需待舊橋拆除后方可施工；新橋右幅第1-2 跨局部與舊橋重疊，第3-4跨不受舊橋影響，不受舊橋影響的新橋右幅2-4 號墩臺可正常施工。此外，新建橋梁的施工還受高速公路的保通影響。

舊橋上部結構為預應力混凝土組合I 型梁，新橋施工需要將舊橋上部全部拆除，拆除期間不可避免會對舊梁造成損壞，且該結構形式的整體性較差，舊梁承載力不滿足規范要求。結合橋梁上部病害檢測情況，對舊橋上部結構采用拆除的方案。下部結構病害較輕，經局部修復后可繼續利用。

經綜合考慮后，對東儒萊河大橋采用“上部結構拆除新建，下部結構維修利用”方案。為最大程度利用舊橋下部墩柱與基礎，新橋分孔線仍舊按照舊橋分孔線進行布置。新建上部梁在布梁設計時，需根據舊橋實測分孔線適當調整。根據新舊橋的相對關系，對舊橋的橋墩蓋梁拆除，舊墩柱繼續利用。由于縱斷抬高需對舊墩柱進行局部接高，然后新做整體式蓋梁，新建的上部結構采用預應力混凝土小箱梁形式。

由于道路設計線向右偏移，舊橋墩柱主要為新橋左幅橋墩利用，新橋右幅均采用新建樁柱式墩；左幅0 號U 臺拆除舊臺帽和側墻帽，右幅0 號臺進行拼接，左右幅均整體新做側墻帽和臺帽；左幅4號臺利用舊橋肋板，新建橋臺蓋梁及耳背墻；右幅4 號臺新建肋板臺。通過對本橋的精細化設計，可以最大程度利用舊橋下部墩柱，節約了資源，降低了造價。見圖2、圖3。

圖2 橋墩改造利用設計/cm

圖3 肋板臺改造利用設計/cm

3 施工保通

由于東儒萊河大橋位于道路設計線平面調整路段，屬于施工保通的關鍵節點，施工保通存在新舊橋重疊區域大、施工干擾因素多等難點。總體施工順序為先施工右幅，后施工左幅。

3.1 第一階段

舊橋維持現狀保持通行，施工不受舊橋影響的新橋右幅0 號拼寬U 臺，1 號橋墩1～2 號樁基及外側蓋梁，吊裝第1～2 孔外側保通預制梁；施工2～4 號墩臺，吊裝第3～4 孔全部預制箱梁。見圖4。

圖4 第一階段保通設計

3.2 第二階段

右側9 m 寬保通范圍內的橋梁施工完成后，舊橋右幅車輛轉移至新橋右幅的保通橋梁內，舊橋左幅車輛維持不變。拆除舊橋右幅上部結構；改造舊橋右幅0號U臺，施工右幅1號橋墩3～4號樁基及內側蓋梁，吊裝第1～2 孔內側剩余預制箱梁。見圖5。

圖5 第二階段保通設計

3.3 第三階段

開放施工完的新橋右幅，用于雙向保通；拆除舊橋的左幅上部組合I 型梁、蓋梁、臺帽等，將舊墩柱接高后新做整體蓋梁。見圖6。

圖6 第三階段保通設計

3.4 第四階段

施工新橋左幅下部結構、吊裝上部預制梁，完成橋面系及其它附屬工程施工。見圖7。

圖7 第四階段保通設計

3.5 第五階段

新橋左幅開放通行，全橋雙向八車道同行，施工完畢。

4 結語

高速公路改擴建工程橋梁施工建設期間，必須嚴格按照設計要求，現場施工組織有序，高速車輛保通順暢，節約工程造價。通過對京滬高速公路萊蕪至臨沂（魯蘇界）段改擴建工程中東儒萊河大橋的平面調整開展精細設計，并對施工保通開展專項設計，取得了良好的工程應用效果。