張競

（甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

道路與橋梁的設(shè)計(jì)方案對工程項(xiàng)目性能有直接影響，保證設(shè)計(jì)方案的合理性、強(qiáng)化施工技術(shù)管理對于提高工程項(xiàng)目整體質(zhì)量的意義重大。實(shí)際上，道路與橋梁的設(shè)計(jì)方案本身具有復(fù)雜性，在方案設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員能夠掌握設(shè)計(jì)方案要點(diǎn)，并優(yōu)化技術(shù)技術(shù)方案，這樣才能有效降低道路橋梁項(xiàng)目質(zhì)量缺陷的發(fā)生率，對于政工工程項(xiàng)目施工具有重要影響。

1 道路與橋梁設(shè)計(jì)方案分析

1.1 基本設(shè)計(jì)原則

為保證道路橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面要求：其一，在結(jié)構(gòu)尺寸上，應(yīng)確保道路橋梁具有較高的強(qiáng)度，并且在剛度設(shè)定上應(yīng)有效控制變形問題。在設(shè)計(jì)中應(yīng)關(guān)注道路橋梁的穩(wěn)定性，尤其是要維持原形狀與原位置，避免因?yàn)楦鞣N原因造成道路橋梁位移。其二，在道路橋梁使用上，橋梁應(yīng)滿足未來地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，能確保100年內(nèi)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)橋梁可以正常使用，并且支持通航、泄洪以及車輛通行的要求；同時(shí)設(shè)計(jì)人員也應(yīng)充分考慮到道路橋梁綜合利用的要求，滿足管線搭載等各種工況的使用要求。其三，在經(jīng)濟(jì)要求上，道路與橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)有效控制工程項(xiàng)目總成本。可以在遵守因地制宜原則的基礎(chǔ)上，降低工程項(xiàng)目的施工難度并實(shí)現(xiàn)就地取材等。例如在橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的位置應(yīng)考慮縮短兩岸運(yùn)距的要求，順應(yīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保證經(jīng)濟(jì)效益等。

1.2 橋梁平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)

1.2.1 平面設(shè)計(jì)方案

第一，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)確定橋位，其中橋梁與涵洞的位置應(yīng)考慮道路的總體走向，例如為滿足路線彎道、水文等方面的要求后，在設(shè)計(jì)過程中可選擇斜橋或者彎橋；針對公路上的大型橋梁、中型橋梁，原則上設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮路線走向的要求，此時(shí)可選擇在河道順直、水流穩(wěn)定且具有良好條件的河段上。

第二，在設(shè)計(jì)方案中，橋梁平曲面半徑、平曲線加高、加寬以及設(shè)置變速車道時(shí)應(yīng)符合線路等級的規(guī)定。

1.2.2 縱斷面設(shè)計(jì)方案

橋梁斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下因素的影響。

首先，在確定橋梁總跨徑中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保在橋梁使用年限內(nèi)，橋梁可以滿足通航、泄洪等功能要求，也要避免因?yàn)檫^度壓縮河床而不利于河岸變遷的情況。同時(shí)在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)考慮以下幾種特殊情況：第一，針對基礎(chǔ)埋深，在設(shè)計(jì)中可適當(dāng)考慮增加沖刷等級，這種方法有助于適當(dāng)減少總跨徑。第二，針對平原地區(qū)穩(wěn)定的寬灘河段，因?yàn)樵撐恢镁哂衅魑锷?、流速平緩等特征，所以可以適當(dāng)壓縮淺水流區(qū)段，但是設(shè)計(jì)人員應(yīng)謹(jǐn)慎對待，避免壓縮后會(huì)對路堤、周邊農(nóng)田等產(chǎn)生不良影響。

其次，采用橋梁分孔方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，為滿足該目標(biāo)應(yīng)在滿足橋梁正常使用功能的基礎(chǔ)上，控制結(jié)構(gòu)的造價(jià)，實(shí)現(xiàn)成本控制的目標(biāo)。同時(shí)也應(yīng)該滿足橋梁的基本使用要求，即通航以及連接周邊交通運(yùn)輸?shù)取３Ｒ姷脑O(shè)計(jì)方法為，通航孔被設(shè)置在最方便航行的河域上；針對變遷性河流，可根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇適當(dāng)增設(shè)若干個(gè)通航孔。而針對建設(shè)在湍急或者山區(qū)深谷的河流，應(yīng)該采用大跨徑設(shè)計(jì)方案，必要時(shí)可根據(jù)技術(shù)可行性選擇特大跨徑的單孔跨越技術(shù)。

最后，確定橋面高程。在計(jì)算橋面高程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意：一是流水凈空的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)按照水位計(jì)算高程，其中在計(jì)算最小橋面標(biāo)高中，計(jì)算方法：水位+建筑高度+橋下凈空安全值。二是根據(jù)橋梁通航凈空高度的相關(guān)要求，為滿足安全通行的目標(biāo)，設(shè)計(jì)方案中通航孔橋跨結(jié)構(gòu)的下緣應(yīng)高出通航水位計(jì)算凈空高度。

1.2.3 橫斷面設(shè)計(jì)

在橫斷面設(shè)計(jì)中可按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）中所規(guī)定的各級公路的行車寬度、路肩寬度以及中間帶寬度等，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以確定橋梁寬度。在設(shè)定橋梁橋面橫坡中，雙面坡的坡度為1.5%～3.0%，單面坡的坡度為1.0%。

1.3 荷載作用下的橋梁設(shè)計(jì)

荷載是影響道路橋梁設(shè)計(jì)的重要組成部分，其中的重點(diǎn)包括：

一是根據(jù)行車道寬度進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩者之間的關(guān)系如表1所示。

表1 橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)量

而在計(jì)算車輛荷載中，相關(guān)技術(shù)人員也可以按照表2的相關(guān)數(shù)據(jù)來判斷車輛荷載參數(shù)。

表2 車輛荷載的技術(shù)指標(biāo)

二是在計(jì)算人群荷載中，設(shè)計(jì)人員可考慮到以下因素的影響：第一，當(dāng)橋梁跨徑≤50m 時(shí)，人群的計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)為3.0kN/m；當(dāng)橋梁跨徑＞50m 時(shí)，則人群荷載可以按照2.5kN/m的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。第二，對于行人密集的場所，在計(jì)算橋梁人群荷載中可以按照第一條中所示數(shù)值的1.15 倍進(jìn)行計(jì)算。第三，在人行道板設(shè)計(jì)中，可以將其視為一個(gè)板塊，可以按照4.0kN/m的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算荷載。

1.4 偶然事件設(shè)計(jì)

在道路橋梁運(yùn)行期間，汽車撞擊可能會(huì)對橋梁的性能產(chǎn)生直接影響，在該研究中，設(shè)計(jì)撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值為1000kN，垂直方向取值為500kN，作用于行車道約1.2m 的位置，撞擊點(diǎn)可以直接分布在構(gòu)件上，此時(shí)為減少因?yàn)樽矒舳斐傻钠茐默F(xiàn)象，可選擇在設(shè)計(jì)位置增加鋼筋網(wǎng)的方法，強(qiáng)化該部位的物理性能。

2 道路橋梁設(shè)計(jì)中的常見設(shè)計(jì)問題與技術(shù)處置

道路橋梁設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性，其中涉及諸多問題，為了能夠深入了解道路和橋梁設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)問題，將從道路與橋梁連接位置的設(shè)計(jì)與施工方案入手展開詳細(xì)分析。

2.1 道路橋梁連接位置的設(shè)計(jì)問題分析

2.1.1 橋頭引道設(shè)計(jì)中存在的問題

在道路橋梁設(shè)計(jì)中，根據(jù)道路平順性的要求，應(yīng)在道路與橋梁連接位置增設(shè)過渡段，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案不合理會(huì)導(dǎo)致車輛在經(jīng)過此處時(shí)出現(xiàn)跳車等問題，輕則造成橋頭搭板破損，嚴(yán)重情況下會(huì)威脅駕駛?cè)藛T的行車安全。同時(shí)，為了能夠降低橋梁與道路在硬性指標(biāo)之間的誤差，在連接部位通常會(huì)增設(shè)搭板，由于搭板設(shè)計(jì)質(zhì)量問題會(huì)對連接部位的性能產(chǎn)生影響，隨著時(shí)間的推移會(huì)造成臺(tái)背位置填土大量流失，增加路面塌陷等質(zhì)量問題發(fā)生率。

2.1.2 邊坡防護(hù)效果差

在當(dāng)前道路橋梁項(xiàng)目中，沉降是連接部位常見的質(zhì)量缺陷。因此為強(qiáng)化該部位的性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)邊坡防護(hù)的要求做好防雨防水等措施。但是有研究認(rèn)為，當(dāng)前項(xiàng)目中部分地區(qū)所制定的防護(hù)效果有限，經(jīng)常出現(xiàn)防護(hù)不全面的問題，導(dǎo)致橋梁邊坡更容易遭受水的侵蝕。

2.2 連接位置的設(shè)計(jì)工藝

2.2.1 正確回填

在該部位施工中，道路與橋梁連接部位可采取不同的回填工藝，一般根據(jù)工程項(xiàng)目的要求，可根據(jù)不同工況制定施工方案。一方面在回填材料的選擇上，可以選擇砂性土以及其他透水性材料為主，上述材料在壓實(shí)與回填之后能維持滿意的密實(shí)度。另一方面在選擇施工工藝時(shí)，挖除路堤與臺(tái)背結(jié)合部位的松土，經(jīng)過開挖后形成臺(tái)階狀，填筑時(shí)嚴(yán)格控制各層的厚度，此時(shí)的厚度通常小于20cm，并且應(yīng)盡量確保各土層的均勻性、密實(shí)性，可滿足小型夯擊設(shè)備的碾壓要求。

2.2.2 設(shè)計(jì)橋頭搭板

根據(jù)工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可知，在道路橋梁連接位置經(jīng)常出現(xiàn)跳車、沉降等質(zhì)量問題，所以設(shè)計(jì)人員可根據(jù)工況選擇橋頭搭板工藝，例如橋梁與大型道路之間的搭接長度為9.0m，而小型道路與橋梁連接部位的搭接長度約為5m。同時(shí)在設(shè)計(jì)暗桿中，為強(qiáng)化連接部位的密實(shí)度，通?？蛇x擇在連接位置增設(shè)具有良好物理性能的鋼筋混凝土搭板，將該材料搭設(shè)在路基與橋臺(tái)上，下方設(shè)置枕梁之后，使連接部位形成平順過渡帶，進(jìn)而有效降低跳車等質(zhì)量問題的發(fā)生率。

2.2.3 臺(tái)背回填設(shè)計(jì)方案

首先，在該部位設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)人員能正確評估道橋連接部位的地質(zhì)以及樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等幾方面因素對結(jié)構(gòu)的影響。其一，在施工中可選擇砂礫、石巖渣等具有良好透水性、強(qiáng)度高的材料，在確保填料的性能滿意后一次性回填到位。其二，按照路基結(jié)構(gòu)的特征，設(shè)計(jì)人員可以從現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)水泥穩(wěn)定層來提升路基剛度。其三，按照連接部位結(jié)構(gòu)特征設(shè)置斜坡，這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是可以避免出現(xiàn)豎向變形以及剛?cè)嵬蛔兊荣|(zhì)量缺陷。其四，在臺(tái)背回填后，該施工方案有助于控制橋梁與路面之間的錯(cuò)臺(tái)高度之后，確保橋梁與路面之間良好銜接，這種設(shè)計(jì)方案能夠避免出現(xiàn)跳車等安全問題。

其次，在施工過程中應(yīng)注意，施工水平會(huì)直接影響連接部位的性能，而施工方法不恰當(dāng)會(huì)影響連接部位的穩(wěn)定性，需要做好該部位的施工質(zhì)量控制。在連接部位施工中應(yīng)掌握關(guān)鍵工藝，如在臺(tái)背回填中，所有回填材料可做壓實(shí)處理，此時(shí)在壓實(shí)施工中應(yīng)注意，臺(tái)背位于路基與橋臺(tái)的連接區(qū)域，所處位置較為特殊，壓路機(jī)在運(yùn)行時(shí)距離控制難度大，若遠(yuǎn)離橋臺(tái)則會(huì)限制機(jī)械設(shè)備的作業(yè)范圍（部分區(qū)域難以得到碾壓處理），此時(shí)在采取機(jī)械施工方案時(shí)可能會(huì)影響橋臺(tái)穩(wěn)定性，并引發(fā)路面不平整等質(zhì)量問題，所以在施工中應(yīng)選擇正確的臺(tái)背回填施工工藝。一般在回填壓實(shí)作業(yè)中可采用分層施工的方法，分層厚度可控制在20cm 左右，且所選擇的回填材料應(yīng)評估材料的強(qiáng)度、級配以及透水性等方面的要求；針對臺(tái)背位置小型設(shè)備無法覆蓋的情況，可采用人工回填的施工工藝。

最后，在施工中應(yīng)正確評估回填施工質(zhì)量，一般在工程項(xiàng)目可以通過超聲技術(shù)施工，根據(jù)回填部位了解巖石部位后，可選擇具有較高承載力的土層，并根據(jù)施工要求選擇擴(kuò)大基礎(chǔ)以及優(yōu)化補(bǔ)樁工藝的方法，這種工藝有助于減少沉降量，對于提高整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重要意義。同時(shí)針對臺(tái)后填方段，在施工中也應(yīng)該做加固處理，這是避免發(fā)生沉降的重要組成步驟。因此根據(jù)這一特征，在施工管理中要求相關(guān)人員能夠做好連接部位的施工控制，針對現(xiàn)場的不良地質(zhì)問題，在施工基礎(chǔ)處理中應(yīng)考慮現(xiàn)場排水固結(jié)等方面的要求，合理設(shè)置排水板或者選擇其他降水措施等。在條件允許的情況下，可選擇在橋臺(tái)位置增設(shè)攪拌樁，通過攪拌樁在工程中構(gòu)建良好的過渡段，此部位施工中可選擇具有良好的性能的輸漿膠管，該管道的功能是連接攪拌機(jī)和貯料泵，確保能夠在更短的時(shí)間內(nèi)注漿，進(jìn)而改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的物理性能，提高施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

做好道路與橋梁的設(shè)計(jì)與技術(shù)管理對于提高工程項(xiàng)目施工質(zhì)量具有重要意義，所介紹的工程設(shè)計(jì)方案與技術(shù)管理方案對于提升整個(gè)道路橋梁施工質(zhì)量的意義重大，能夠最大限度地提升工程項(xiàng)目的施工要求；所介紹的相關(guān)施工工藝與設(shè)計(jì)方案科學(xué)有效，對于類似工程項(xiàng)目有一定的借鑒意義，滿足道路工程項(xiàng)目的施工要求，對于一般工程項(xiàng)目施工質(zhì)量管理有積極意義，值得關(guān)注。