聶擁軍，祁 巍

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東深圳 518029）

0 引言

目前中國(guó)公路和橋梁項(xiàng)目發(fā)展迅速，道路和橋梁雖然獲得的占取空間較小，但承擔(dān)了比例巨大的城市交通流量，是一道城市交通的美麗風(fēng)景。新形勢(shì)下的公路與橋梁技術(shù)的發(fā)展讓人們有更多的了解，特別是公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性與大家的切身利益相關(guān)聯(lián)，這吸引了更多人的注意。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，帶來(lái)了加速城市化的進(jìn)程。城市設(shè)計(jì)過(guò)程中的道路和橋梁設(shè)計(jì)的重要性越發(fā)凸顯。交通體系作為城市發(fā)展的命脈，越發(fā)重要。如今，在新形勢(shì)下如何提高高速公路和橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性已經(jīng)成為絕大多數(shù)路橋設(shè)計(jì)人員的工作重點(diǎn)。本文就當(dāng)前我國(guó)道路和橋梁設(shè)計(jì)形式，總結(jié)其中的安全性和耐久性問(wèn)題，提出相關(guān)的解決應(yīng)對(duì)策略。

1 路橋出現(xiàn)安全性和耐久性問(wèn)題的原因分析

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

路橋在安全性和耐久性方面出現(xiàn)問(wèn)題，主要原因是由于橋梁安全設(shè)計(jì)以及施工和后續(xù)維護(hù)階段的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)階段必須實(shí)地考察，確保設(shè)計(jì)方案與工程主體周?chē)h(huán)境的契合。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目持謹(jǐn)慎細(xì)致的工作態(tài)度，以合理化的設(shè)計(jì)方案來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)使用需求。在每一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，都應(yīng)當(dāng)讓數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話(huà)，通過(guò)每個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)項(xiàng)目主體進(jìn)行度量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格檢查設(shè)計(jì)步驟，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在路橋的耐久性方面出現(xiàn)問(wèn)題，原因通常是出在設(shè)計(jì)和材料環(huán)節(jié)，施工中所用材料的質(zhì)量直接影響到橋梁的使用壽命。道路和橋梁的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要考慮諸多因素。道路和橋梁的建設(shè)由許多不同的組件構(gòu)成，系統(tǒng)的建設(shè)所使用到的建筑材料也不唯一，所以為了確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)不是單一的，在每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性和耐久性上都必須進(jìn)行控制，彼此之間進(jìn)行相互約束。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在深思熟慮需之后完成一個(gè)全面的有關(guān)安全性和耐久性的技術(shù)試驗(yàn)，避免在考慮時(shí)遺漏某些影響橋梁結(jié)構(gòu)完整性的因素。由于很多技術(shù)人員都缺乏全面性思維，考慮時(shí)過(guò)于片面，導(dǎo)致了很多影響路橋安全性和耐久性的問(wèn)題。在實(shí)踐中，由于設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技能水平有限，對(duì)于道路和橋梁的設(shè)計(jì)公式理解深度不夠，導(dǎo)致其在對(duì)道路和橋梁設(shè)計(jì)的強(qiáng)度上要求低或局部受力大，從而造成道路和橋梁缺乏耐久性，進(jìn)而影響安全性。在道路和橋梁的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，開(kāi)發(fā)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的而不是靜態(tài)的，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種技術(shù)問(wèn)題，需要技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際，做到具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)不同的環(huán)境和條件制定合適的解決方案，不應(yīng)當(dāng)使用慣常的思維來(lái)考慮問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)象的設(shè)計(jì)、施工與實(shí)際需求不匹配，缺乏系統(tǒng)的整體性能。

1.2 施工管理方面的原因

在路橋工程施工前期，安全技術(shù)工程師應(yīng)對(duì)相關(guān)施工部門(mén)進(jìn)行準(zhǔn)備工作的審查，審查的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)涉及：在編制的施工組織設(shè)計(jì)中是否含有符合強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的安全技術(shù)措施或?qū)ｍ?xiàng)安全施工方案，是否含有按照設(shè)計(jì)文件有關(guān)要求制訂的施工安全保護(hù)措施等。在施工中的過(guò)程沒(méi)有安排安全監(jiān)管工程師，來(lái)督促公路工程施工項(xiàng)目組建立安全保證體系，規(guī)定安全生產(chǎn)責(zé)任人，安排好相關(guān)安全人員的分工。施工過(guò)程的安全教育，是整個(gè)高速公路工程建設(shè)施工技術(shù)安全保證的意識(shí)基礎(chǔ)。但目前在大多數(shù)情況下，針對(duì)施工人員的安全生產(chǎn)培訓(xùn)以及相應(yīng)的安全施工意識(shí)教育沒(méi)有跟進(jìn)，缺乏相應(yīng)的制度管理標(biāo)準(zhǔn)。施工過(guò)程中沒(méi)有足夠的信息管理平臺(tái)支撐，技術(shù)質(zhì)量管理中缺位、越位、錯(cuò)位現(xiàn)象比較嚴(yán)重。實(shí)際上，相對(duì)高速公路項(xiàng)目開(kāi)發(fā)企業(yè)而言，高速公路項(xiàng)目開(kāi)發(fā)管理就是一個(gè)資源整合和優(yōu)化的過(guò)程，但相關(guān)利益的各方對(duì)質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)不是一樣的，開(kāi)發(fā)商應(yīng)該對(duì)各方質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，把技術(shù)質(zhì)量管理重點(diǎn)放在不同點(diǎn)上。設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)人交待不夠準(zhǔn)確，經(jīng)常發(fā)生反復(fù)性調(diào)整，導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件及圖紙交付遲、變更，以致工期及預(yù)算影響施工和建設(shè)質(zhì)量?？偝邪鼏挝坏慕缃缍ú磺逦?，總包、分包及供應(yīng)商等及其合同管理定位不清晰、不可控。所有這些施工管理方面的問(wèn)題，直接影響路橋的安全性與耐久性。

2 提升路橋安全性和耐久性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

（1）橋面鋪裝。橋面鋪裝是直接接觸汽車(chē)的組件，也是橋面排水的第一道防線(xiàn)。橋面一方面承受汽車(chē)滾動(dòng)剪切的影響，另一方面一直承受重復(fù)主聲束應(yīng)力和結(jié)構(gòu)變形的影響，這些往往會(huì)在早期對(duì)橋梁產(chǎn)生損傷，然后摧毀橋面防水系統(tǒng)，最終導(dǎo)致水在甲板上的主光束和鋼筋腐蝕?；炷谅访嬷饾u剝離了主梁，削弱主梁的受力性能，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性[1]。

（2）橋面防水層。在許多設(shè)計(jì)中只使用一個(gè)防水混凝土防水，由于防水混凝土屬于剛性防水層，一旦開(kāi)裂，防水性能顯著下降。

（3）主梁。主梁是全橋的主要承載構(gòu)件，通常在總體設(shè)計(jì)分析和局部分析時(shí)對(duì)其重視程度很高，從理論的角度來(lái)看，安全性和耐久性能滿(mǎn)足規(guī)范的要求。然而，在實(shí)際工程中主梁箱體大量積水，滿(mǎn)水箱也有發(fā)生，大大損害了預(yù)應(yīng)力鋼梁和普通鋼筋，大大降低主梁的安全性。原因主要是由于主梁設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)不到位，主梁設(shè)置排水結(jié)構(gòu)不足。

（4）伸縮縫。伸縮縫是橋面的重要組成部分之一，直接影響到橋梁的靈活性。因?yàn)橹髁菏湛s和形變考慮不足或模型選擇不當(dāng)，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在高溫度時(shí)受損，在低溫度時(shí)擠壓變形拉壞?？v向接頭確保梁地?cái)U(kuò)張，但也應(yīng)注意防水設(shè)計(jì)。在許多設(shè)計(jì)中，使用直線(xiàn)形伸縮縫，雖然設(shè)計(jì)更方便，但是橋梁兩端的護(hù)欄區(qū)域成為主要泄漏點(diǎn)。因此,建議使用橫向兩端有翹頭的伸縮縫，使整個(gè)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)封閉的U形坡口，可以有效地避免橋梁伸縮縫在排水環(huán)節(jié)下泄到分聯(lián)梁端及分聯(lián)墩蓋梁上[2]。

3 優(yōu)化路橋設(shè)計(jì)中安全性和耐久性的施工工藝

在進(jìn)行攤鋪施工前，首先進(jìn)行一項(xiàng)全面系統(tǒng)的檢查，檢查的內(nèi)容涉及路面基層結(jié)構(gòu)和攤鋪機(jī)械。另外，攤鋪機(jī)械在使用前需要進(jìn)行預(yù)熱處理，時(shí)間設(shè)定在1 h以上，并且實(shí)際溫度要在100℃以上[3]。最關(guān)鍵的是攤鋪機(jī)械的檢查，確保攤鋪機(jī)的振搗裝置能夠處于有效工作狀態(tài)，以此確保實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求下所應(yīng)達(dá)到的路面高度、平整度和密實(shí)度。在路面攤鋪時(shí)所用到的改性粉質(zhì)粘土，必須具備滑?？蓴備佇?，不得出現(xiàn)大面積或整車(chē)料的麻面現(xiàn)象。如果不具備可攤鋪性，強(qiáng)制攤鋪會(huì)出現(xiàn)由于振動(dòng)插頭在強(qiáng)重力的壓制下插入不到中間位置的情況，這將會(huì)嚴(yán)重影響路面的施工質(zhì)量。改性粉質(zhì)粘土混合料宜采用全路面機(jī)械攤鋪，攤鋪前檢查支撐桿和基準(zhǔn)鋼絲架設(shè)標(biāo)高，經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后，方可進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，在施工作業(yè)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)1～2人來(lái)回檢查，做好防范車(chē)輛、施工人員及其他機(jī)械碰撞支撐桿或鋼絲的措施。攤鋪施工工序開(kāi)始前，先要對(duì)混合料的溫度進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，溫度需要控制在150℃以上。

4 完善路橋設(shè)計(jì)中安全性和耐久性的細(xì)節(jié)措施

4.1 增加混凝土保護(hù)層的厚度

保護(hù)層是保護(hù)鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度的重要屏障，對(duì)鋼筋保護(hù)也起著重要作用，預(yù)防有害介質(zhì)侵入鋼筋混凝土內(nèi)部。研究表明氯離子擴(kuò)散至鋼筋表面的時(shí)間與保護(hù)層厚度的平方成正比，二氧化碳的擴(kuò)散速度也與保護(hù)層的厚度密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，保護(hù)層越厚，鋼鐵表面免于侵蝕的時(shí)間越長(zhǎng),鋼筋腐蝕的速率越慢,也就更耐用。因此，增加混凝土保護(hù)層的厚度有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.2 優(yōu)化原材料選擇

首選高性能鋼，該鋼結(jié)構(gòu)具有良好的可焊性和耐蝕性。用環(huán)氧樹(shù)脂包覆鋼絞線(xiàn)和鋼筋，可以使其免于腐蝕。選用高性能混凝土，同時(shí)在路面使用環(huán)氧瀝青混凝土，可以增加強(qiáng)度、耐磨性和密實(shí)度。根據(jù)當(dāng)前工程實(shí)踐情況預(yù)測(cè)，耐堿玻璃纖維將是未來(lái)纖維增強(qiáng)瀝青混凝土應(yīng)用最為廣泛的一種纖維材料。由于當(dāng)瀝青與水接觸后會(huì)立即產(chǎn)生水化反應(yīng)，并在反應(yīng)發(fā)生初期，混凝土的pH值會(huì)迅速升高,由于這一特性的存在，對(duì)纖維的耐堿性提出了特殊要求，以助于其抵抗堿度環(huán)境[4]。

4.3 注重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件選型

盡可能的使用箱形截面，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，減少疲勞振動(dòng)。嘗試一個(gè)全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，對(duì)主橋結(jié)構(gòu)的垂直和水平構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，防止結(jié)構(gòu)性裂縫。構(gòu)件斷面設(shè)計(jì)中，鋼筋間距應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)振動(dòng)的混凝土骨料粒度分布、密度和強(qiáng)度，混凝土棱角的外觀(guān)斷面也應(yīng)適當(dāng)增加密度和強(qiáng)度。在橋梁結(jié)構(gòu)上應(yīng)設(shè)置一個(gè)防滲透、抗剪切和拉伸的防水層。防水涂層與瀝青混凝土鋪裝層兩者之間的附著力不應(yīng)小于瀝青混凝土路面和鋼筋混凝土橋之間的附著力。此外，在橋面鋪裝的頂面，尤其是連續(xù)梁的負(fù)彎矩截面，應(yīng)該設(shè)置防水層。為了避免梁內(nèi)的水滲透，排水設(shè)計(jì)應(yīng)在伸縮縫的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文的論述，我們可以知道市政道路和橋梁設(shè)計(jì)不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)組成部分，同時(shí)也要考慮許多質(zhì)量方面的因素。其中，耐久性和安全性是其核心內(nèi)容，此外要盡可能避免城鄉(xiāng)道路規(guī)劃的高密度。本文對(duì)市政道路和橋梁設(shè)計(jì)的耐久性和安全性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，旨在促進(jìn)道路和橋梁建設(shè)的科學(xué)化。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題主要集中在缺乏完善性，從而耐久性也受到制約。為此，在今后的設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，首先要確保橋梁設(shè)計(jì)有足夠的安全性結(jié)構(gòu)技術(shù)驗(yàn)證。系統(tǒng)化的技術(shù)復(fù)核，是確保建設(shè)質(zhì)量的重要內(nèi)容。其次，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況做出適當(dāng)調(diào)整，以確保道路和橋梁的質(zhì)量，提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

[1]馬軍海.基于全壽命的橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程及其在混凝土連續(xù)梁橋中的應(yīng)用[D].同濟(jì)大學(xué),2010(8)：1-3.

[2]馬軍海.基于全壽命的橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程及其在混凝土連續(xù)梁橋中的應(yīng)用[D].同濟(jì)大學(xué) ,2011(12):44-46.

[3]陳生年.簡(jiǎn)支變連續(xù)自應(yīng)力法加固舊橋的數(shù)值分析研究[D].大連理工大學(xué) ,2010(9)：161-164.

[4]何恭茂.對(duì)住宅建筑給排水設(shè)計(jì)的分析[J].廣東科技，2009(2)：11-18．