公路建设桥梁勘测与设计实例研究

杨先涛

(黔南州交通设计院)

1 项目概述

本项目为瓮安县银盏至玉华矿区专用公路，等级为二级公路，设计速度为40 km/h。全线有一条河流穿梭于路线走廊带，均属长流性溪流，雨季流量较大，但流速较小。从K3 +800 ～K5 +500、K6 +300 ～K7 +000 段均在河流左岸展线，洪水位对部分路段路基高程有控制性影响。

沿线的农田水利设施主要为引水灌溉及农村小水沟渠。沿线中、小桥的桥位位置、孔径主要依据路线线形、地形、地质而定，但跨越河流时，合理布置孔跨，尽量减小在水中设墩的数量。涵洞的孔跨、孔径主要依据《贵州省公路桥涵设计暴雨洪峰流量研究报告》计算设计流量，结合外业调查资料，考虑方便施工、养护等情况而定。

全线共有中桥2 座154 延米，小桥2 座76 延米，即K3 +820Ⅰ号桥、K4 +260Ⅱ号桥均为1 ～20 m 空心板板桥;K7 +961Ⅲ号桥、K11 +733Ⅳ号均为3 ～20 m 空心板板桥。

2 设计要求

2.1 设计标准

(1)汽车荷载等级:公路Ⅰ级。(2)桥面宽度:净10m 行车道+2 ×1.0 人行道m，全宽12m。(3)设计洪水频率:1/100。(4)设计基准周期:100年(5)桥下通航等级:均无通航要求。

2.2 设计技术规范

(1)《公路工程技术标准》(JTG B01 －2003);(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60 －2004);(3)《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61 －2005);(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62 －2004);(5)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63 －2007);(6)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50 －2011);(7)《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07 －01 －2006)。

3 桥梁设计的要点

3.1 桥梁设计原则

(1)根据公路的使用任务性质和将来的发展需要，按照使用、经济、安全和美观的原则进行设计。

(2)桥梁的选择应该符合因地制宜、就地取材和便于施工、养护的原则。

(3)公路桥梁应适当考虑农田灌溉的需要。

(4)新建桥梁应尽量采用标准化装配式结构。

(5)桥梁纵轴线应尽量与洪水主流流向正交，必须斜交时，交角不宜小于45°。

(6)桥梁的跨径在60 m 以下时，采用标准跨径。

3.2 桥梁设计要点

(1)中桥设计

中桥桥位应符合路线总体走向，路桥综合考虑，并适应地方的各种规划。在选定桥位时，首先应结合路线布置进行综合比较，取得合理的桥位和理想的路线线位，桥孔布设除应满足设计流量和通航要求外，一般不压缩河床，对有防洪和通航要求的河堤，要留有人、车通行孔道。本设计中墩采用柱式墩，桥台采用柱式台，桥梁基础位钻孔灌注桩。

(2)小桥涵、通道设计

凡路线跨越人工河沟时，小桥涵的铺设以原有沟渠位基础，以不大乱现有排灌系统位原则，排灌区应尽量分别设置桥涵，对于渠道过于密集地区相距不远，且具有合并条件的沟渠，应予以适当合并或改移，并铺以线外改建水渠相连接，以保证水渠的排灌功能，并使涵洞设置不至于应距离太近而带来施工的难度。本设计路段的涵洞均为箱涵，小桥依据具体情况，具体设计。

为了合理的确定通道的位置、数量以及等级，通道设计时，在对人行、车行以及机耕通道和沿线村庄、厂矿通行条件的调查基础上，充分考虑公路两侧居民的通行方便，地方发展前景，远期规划等，综合拟定通道的位置和等级。对沿线通道在全面分析的基础上，本着合理分类、适当合并、合理下挖、严格控制大型超标准通道数量的原则进行设计。本设计路段共设通道2 个，均为钢筋混凝土箱涵通道。

4 桥梁勘测的要点

4.1 测量内容

(1)路线平面控制测量

平面控制测量应采用GPS 测量、导线测量、三角测量或三边测量方法进行。测量的主要任务是进行导线距离丈量、交点转角测设及平面坐标的量测工作。

(2)路线高程控制测量

高程测量主要有水准测量和三角高程测量。测量中的路线高程控制测量主要是沿导线布置水准点，测出导线点和加桩高程，对初测时的高程测量要求如下。

①路线高程测量，应按《公路勘测规范》(JTGC10 －2007)有关要求执行。

②尽量利用路线经过地区已有国家或其他部门的水准点，但对原水准点应进行逐一检测;若原高程系统与本路线高程系统不一致时，应进行换算。

③路线布置的平面控制桩、中线桩和设计需要高程控制的点，如干渠、水坝、河堤、管线、铁路等都应测量其高程。

(3)公路地形图测量

地形图分为路线地形图和工点地形图。路线地形图是以导线(或路线)为依据的带状地形图，主要供纸上定线或路线设计用。工点地形图是利用导线(或路线)或与其取得联系进行测量的，为特殊小桥涵和复杂的排水、防护、改河、交叉口等工程布设的专用地形图。地形测量的精度要求高，测绘工作量大。

4.2 GPS 测量与导线测量

根据测区实际情况与沿途国家点，每5 公里布设一段GPS 点，共布设2 点，与2 点进行联测，采用整网平差。GPS观测技术见表1，GPS 平差限差要求见表2。

表1 GPS 观测技术

表2 测量精度指标

根据规范，在首级GPS 控制网的控制下，在测区加密5秒一级导线网。导线网为符合导线，其中两条符合边为G01－JD1 和JD3 －G02。控制点的布设应满足一下要求:

(1)控制点必须在国家控制点上进行加密;

(2)控制点点位应选在距线路中线较近、稳固可靠且不易被施工破坏的范围之内，以便于长期保存，方便测设中心;

(3)加密的平面和高程点尽量共用;

(4)点间距离按照250 ～300 m 左右为宜，且保证点间互相通视;

(5)导线测量水平角观测技术要求如表3，测回法观测的各项限差如表4。

表3 导线测量水平角观测技术

表4 测回法观测的各项限差

导线环(段)的测角中误差按照下式计算

式中:fβ为附合或闭合导线方位角闭合差;n 为计算fβ测站数;N 为附合导线或闭合导线环个数

4.3 测量仪器

(1)角度测量的仪器主要是经纬仪，分为光学经纬仪和电子经纬仪两大类。

(2)距离测量:钢尺测量、视距测量、光电测量。

(3)坐标测量:工程测量的主要任务之一是测量或放样空间点的三维坐标。所使用的仪器主要有全站仪和GPS 接收机等。

5 桥梁勘测工作的注意事项

5.1 测量准备

(1)认真学习设计文件，熟悉施工现场，掌握设计要求。抽调有经验的测量工程师及部分测量人员组成测量队，依据有关部门进行移交的测量控制点(导线点与水准点)，结合施工组织设计制定工程测量具体技术方案。

(2)配备先进的全站仪、经纬仪、水准仪等符合控制精度要求的测量仪具。对使用的仪器、工具，应认定在规定有效期内，且在使用前完成检查、校正。

(3)在完成交接桩手续后，由技术测量人员用远红外测距仪及水准仪分别将提供的导线只与水准点进行复测，复核后将有关资料及成果呈报监理工程师认证后使用，并做好导线桩的栓桩和水准点的砌筑保护。

(4)在道路一侧做一条测量导线，建立临时水准点。沿线临时水准点设在坚实固定不下沉，不被碰动的物体上，做到定期复核并按规范要求完成闭合差。道路中线、高程控制网的步设，因地制宜，做到确保精度，方便使用，满足施工的实际需要。

5.2 桥位选择

(1)桥梁位置应尽可能设在河道顺直、主流稳定、河槽能通过较集中流量的河段上。

(2)桥梁位置应设在河滩较窄，河槽最宽处。避免设在具有不稳定的河汊、岛屿、沙洲、旧河道、急弯、卡口、水流汇合口附近以及容易形成流冰、流木阻塞的河段。

(3)桥梁位置设置应尽可能与中、高水位时洪水流向正交，如不能正交则应在孔径及基础设计中考虑其影响。

(4)与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引道路基遭受水害;不可避免时，应设置截水坝将其封闭，如图1 中虚线所示。

图1 回流区封闭示意图

(5)当城市和重要工业区有特殊防洪要求时，桥梁宜设在上游河段。

(6)桥梁宜设在地质构造单一，岩层完整，埋藏较浅，土层坚实、地质条件良好的地段，不宜设在断层、滑坡、溶洞、盐渍土和泥沼等地质不良地段。避开断层破碎带，特别是近期有活动的断层带。

［1］王钧利. 大型桥梁勘测设计的质量问题分析和质量监控体系［J］. 公路，2004，(8):41 －44.

［2］陈昊. 浅析铁路桥梁勘测设计中的水文勘测［J］.中国科技信息，2007，(5):87 －89.

［3］杨玲. 桥梁设计常见的问题及解决措施［J］.中国新技术新产品，2012，(3):104 －105.