自然地理條件對濱海公路橋梁的影響及防治對策分析
——以塔馬塔夫疏港道路改擴建工程為例

李文碧

中國水利水電第十四工程局有限公司 云南 昆明 650041

二十一世紀，我國對外建設項目日益增長，其中濱海公路橋梁建設是重點，助力于當地的經濟與社會發展[1]。但是，自然地理影響問題日益凸顯，成為了濱海公路橋梁建設亟須解決的重點問題，以此來保障項目建設質量。

1 項目概述

馬達加斯加RN2公路是塔馬塔夫向南唯一通道，也是馬國交通量最大的國道。本項目與RN2公路銜接，成為連通首都塔那那利佛和塔馬塔夫港口最重要的快速通道。擬建項目位于塔馬塔夫市南部，項目起點位于現狀進港道路與RN2道路環形交叉處，沿現狀疏港道路往東南方向布線，經稱重站后跨塔馬塔夫內河Des Pangalanes河，之后在K2+840處偏離老路，上跨鎳礦廠鐵路后繼續沿東南方向布線至海邊，之后道路折向東北方向并沿海邊布線直至塔馬塔夫港進港處，終點位于塔馬塔夫港進港處，建設路線全長約9.692km。

2 塔馬塔夫疏港道路及橋梁現狀

既有道路路面為瀝青路面和混凝土路面兩種，調查小組在沿線通過目視的方法對沿線公路路面進行了調查分析。

表1 既有道路路面情況

水泥混凝土路面大多路況較好，部分段落路況較差，有橫、縱向裂縫、交叉裂縫、板角斷裂、斷裂板、錯臺、填縫料損壞等病害。瀝青路面整體外觀質量一般；多數病害程度嚴重，如縱裂、橫裂及不規則裂縫，此外，還包含坑槽、龜裂等現象。

同時，既有道路總計1座橋，長56m，跨徑為15.5+25+15.5m，橋面鋪裝為瀝青混凝土，橋面寬11.5m，兩側各設置1.45m寬的人行道。橋梁工程總體外觀質量一般，橋面左、右側排水不良，泄水孔被泥土堵塞，護欄扶手缺失。

3 塔馬塔夫疏港道路改擴建工程中自然地理的影響

3.1 地理位置和地形、地貌

馬達加斯加位于非洲大陸以東、印度洋西部，是世界第四大島，南北長約1300km，東西寬約500km，海岸線高達五千多公里，國土面積大約為59萬km2。同莫桑比克海峽相隔，并同非洲遙遙相望，彼此之間的最短距離為400km。馬達加斯加附近分布這各種大大小小的島嶼，如科摩羅群島、塞舌爾群島、毛里求斯島等。

馬達加斯加島主要由物種地形，其中，中部地區為高原，海拔大約為1000～2000m，且同山丘、盆地、平原相間；東部為山坡地形，起伏不平；西部為平原、高原地形，比較平緩；南部地形也比較平緩；北部地形特別復雜，主要是喀斯特地貌，還存在盆地、火山等。這里，察臘塔納山是該地區最高山峰，海拔高達2876m。擁有四條河流，分別為貝齊布卡、齊里比希納、曼古基和曼古魯。本項目位于馬達加斯加中部城市塔馬塔夫的東南部，公路選線范圍內主要地貌類型主要為平原微丘區，起伏較小，對工程建設較為有利，但沿海部分需要設置較高的路基填方。

3.2 氣候

該地區地形十分獨特，各地區氣候之間的差異明顯。整體上，該地區可分為旱季、雨季。其中，東南沿海位于迎風坡，水汽比較豐富，所以被歸為熱帶雨林氣候，季節之間的變化較小；每年度降雨量較大，十分濕熱，平均溫度為24℃；中部為低矮的山脈，屬熱帶高原氣候，溫和涼爽，年平均氣溫18.3℃；西部處于背風坡，水汽難以到達，屬熱帶草原氣候，干旱少雨，年平均氣溫26.6℃。塔馬塔夫在東部海岸為東部熱帶雨林氣候，該氣候由信風導致。

塔馬塔夫年平均氣溫為24℃，雨季為26℃，旱季為22℃。年平均降雨超過4000mm。旱季期間對工程建設較為有利；雨季期間，受降雨及可能的雷暴影響，對工程建設產生了一定的不利條件。

3.3 地質及土壤

1）地質構造

馬達加斯加實際上屬于非洲克拉通的一部分，其地質演變過程同東非大陸比較相接近。從整體上分析，其由前寒武紀變質巖系組成，東、西兩岸地區出現了一系列沉積地層。東海岸比較狹窄的平原處滋生出了一系列帶沉積，且能夠同之前的變質巖系進行密切接觸，斷裂走向呈北北東向；西海岸則是斷陷盆地，走向為北北東向，其東緣出現了北東向、北北東向兩種斷裂，從而形成了盆地邊緣，其發育同之前晚古生代地層相接觸，盆地漸漸地朝著西邊延伸到海域中，滋生出沉積地層，地層和斷裂西傾避免明顯。

2）地層巖性

前寒武系基底巖層主要分布在馬達加斯加東部，面積所占比例為2/3，是一種典型的多山地形。基底結晶巖帶主要分為Androyen、Graphite、Vohibory等。其中，Androyen系統主要分布于馬南部，屬于深變質巖基底；Graphite系統則是花崗巖地塊在泛非造山運行過程中逐漸滲透到 Androyen系統巖石中。基底雜巖漸漸被地巖漿巖入侵，并予以切割，同上面覆蓋的沉積巖呈斷層密切融合。

3）構造運動

馬達加斯加的基底構造特別復雜，且通過了長期的變質、變形影響。地質構造經歷時間較長，可將其歸納為太古宙克拉通化、元古宙一早古生代克拉通內活化造山、晚古生代之后的構造裂陷。

4）地震烈度

根據全球地震烈度區劃圖(GSHAP—1999)， 本項目地震加速度值為0.02g～0.04g，抗震設防烈度相對較小，這里無需考慮地震這一因素。

5）土壤

本項目工程沿線廣泛分布淺灰色細沙和栗色細沙。

3.4 水文地質條件

1）地表水

馬達加斯加水域面積有5500km2（2100平方英里），地表水資源豐富。貝齊布卡河（Betsiboka）是馬達加斯加中北部的河流，從中部山區發源地往西北方向流動，河道全長525km，河水因沉淀物呈現紅色，大部分沉淀物在河口處聚集，流入莫桑比克海峽。伊庫帕河（Ikopa）是貝齊布卡河最大的左支流，流經首都塔那那利佛南部郊區，河道全長485km，流域面積18550km2。塔馬塔夫市主要河流有Pangalanes河。

2）海浪重現周期與高度

根據50年一遇極端潮位計算得出的沿海路堤最低設計高程為4.888m。

3）地下水類型及含水巖組

根據地下水的賦存條件、水理性質及水力特征，將項目選線區域地下水劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和孔隙裂隙水三類。

4）地下水補給、徑流、排泄條件

由于地形、地貌、地層巖性條件的不同，地下水的補、徑、排條件也不同。

3.5 不良地質

在對RN2和Toamasina港口之間高速路項目可行性研究相關地質調查研究后，得出如下結論：

從 K0+000 到 K5+730之間，到地下3m深位置土壤構成為灰白色～栗色沙子，3m～5m深位置為淺灰色沙子。在普洛克特達到最佳值95%時，CBR的值為14～27。

沿沙灘從K 5+730到項目終點，到地下5m深位置土壤成分主要為海沙并有貝殼，在普洛克特達到最佳值95%時，CBR的值為18～23。

4 具體防治對策

4.1 設置橡膠壩攔截海水

橡膠壩，也被叫做橡膠水閘，受力骨架以高強度合成纖維織物為主（制作時，橡膠均勻地涂抹在合成纖維織物的內外），且同合成纖維植物進行加工，從而制作成膠布，將其錨固在底板中，如此便可形成封閉貸形[2]。最后，將水或氣體充入其中，如此便呈現出袋式擋水壩。橡膠壩可向壩內充、放氣或水，確保壩體能夠自由地升降，從而實現發電、航運、灌溉、防汛等作用。在塔馬塔夫疏港道路改擴建工程中的橋梁均設計在河流入海口，在其每一側設置橡膠壩，不僅可對海水進行有效攔截，避免漲潮時出現海水倒灌的情況，而且還能夠分離海水、河水，避免海水長時間沖刷與浸泡橋梁、堤岸，引起腐蝕情況。

4.2 涂防腐材料

在橋梁結構表面進行涂料防護方法，尤其是橋墩、承臺及海水能夠沖刷的橋梁結構，在其表面涂抹上防腐的油漆，如此表層可迅速形成一層致密、有效地保護層，隔離混凝土與水、氣，預防滲透氯離子，抑制混凝土碳化的進程，減少海水的不良影響。同時，防腐涂料這一方法還可在各種惡劣環境中使用，提高防腐壽命，一般情況下可使用五年，且附著能力較強，施工便捷[3]。

4.3 加厚混凝土保護層

濱海地區空氣濕度較大，水汽凝結較多，空氣中往往漂浮著大量氯離子[4]。在這樣的環境中，暴露在外的鋼筋極易被腐蝕。所以，相比于內陸，濱海地區混凝土保護層厚度應該增加。通過長期觀測，塔馬塔夫疏港道路改擴建工程中的橋梁應實施加厚處理方法，保護層應設計為5-10cm，如此可強化鋼筋抗腐蝕的能力。

4.4 路基的邊坡防護及防排水

因濱海公路路基填土高度相對較低，所以邊坡防護設計較為簡單，一般選擇使用植草防護、干砌預制塊體防護[5]。這里，路基高度＜3.0時，可使用噴波草籽植草防護；高度＞8.0，選擇使用窗式襯砌拱植草防護。另外，橋頭路段邊坡選擇空心棱塊植草防護；浸水路基選擇C30六邊形預制塊防護；淺海路基采用干砌彩色混凝土預制塊防護（見圖1）。

圖1 邊坡防護—植草和植草磚

另外，為了能夠保護路基，這里選擇膜袋混凝土進行臨時防護，也可鋪筑防浪塊，在防浪塊中澆筑一定量的混凝土，有效連接，如此便形成了一個整體，強度更大[6]。若邊坡高度相對較高，可采取分級防護施工的方法。一般而言，一級選擇欄柵板防護，依次向上一級選擇防浪塊防護，必要的時候還要設置防浪墻（圖2）。

圖2 防浪墻

另外，路基排水可選擇修筑邊溝、設置雨水口、單一橫向雨水管等方式[7]。其中，邊溝排水，則是修建0.6m×0.6m或 1.0m×1.0m的梯形邊溝；也可選擇雨水口、雨水管排出路面水；有的路面水散流入到邊溝，然后再排出路基。

4.5 橋梁樁基采用地下連續墻

通過對該項目的了解得知，其沿線到處都是灘涂，對此需強化地基。為充分保護橋墩、橋臺，選擇使用地下連續墻予以圍護。這里，地下連續墻則是借助大量挖槽機械，巧妙利用泥漿的護壁功效，在地下挖出一根窄、深的溝槽，并將預先制作的鋼構架置入其中，澆灌適量的材料，構建成一道具有防滲（水）、擋土和承重功能的連續的地下墻體（見圖3）。

圖3 地下連續墻

濱海地區地質條件比較復雜，建筑物下部結構均處于海水中，海水對其的侵蝕比較嚴重，而使用地下連續墻，實際上為建筑物外圍填設了保護屏障，可避免建筑物直接接觸海水，發揮間接保護的作用，從而延長橋梁使用時間。

5 結語

總之，濱海公路橋梁建設中自然地理條件的影響比較深刻，應引起高度重視。基于自然地理條件對公路橋梁的影響機理，制定與實施一系列有效的防范措施，大膽嘗試新工藝、新方法的創造與投入使用，如地下連續墻形式，建設出高耐久、長壽命的濱海公路橋梁，為當地人民造福。