滨海环境下公路桥梁改扩建方案研究

林 森

(广东和立土木工程有限公司 广州市 510000)

滨海环境下公路桥梁改扩建受限因素多，特别是海域线的影响，使得桥梁改扩建难度较大。由于滨海环境下许多地方旧桥并未受海域线影响，为了节约造价，路基填海的现场较普遍，但今年环保越来越受重视，海域线就成为公路桥梁改扩建一个重要的限制因素了，主要从滨海环境下旧桥加固和新桥扩建两个方案进行阐述。

1 旧桥概况

旧盐洲大桥位于惠州市惠东县黄埠镇X211县道上，桥梁中心桩号K0+460，该桥修建时间1992年2月，荷载等级汽车-20级、挂车-100。桥梁上部结构为20×16m钢筋混凝土简支T梁桥，全长380m。该桥原桥宽8m，斜交角90°，下部结构为双柱式钻孔灌注桩基础、双柱墩，桥梁主要功能为跨海湾。桥梁现状全景照片见图1。

图1 盐洲大桥全景照片

原桥上双向2%纵坡，无通航要求，梁底标高不低于附件海水管底标高3.6m，台风最大水位加浪高为3.4m。桥位区位于红海湾的内海(大洲湾)，东侧有区域性的莲花山断裂带及惠东北西向断裂带通过。桥位南岸为基岩裸露区，北岸为人工堆积而成的大洲岛。第四系沉积层厚度3.9～8.3m，土层分布不对称，南岸以淤泥、粘土为主，北岸则以砂层、亚粘土层为主。基底岩层风化深度较大，南岸为全风化-强风化的炭质泥岩，中部和北岸为强风化的凝灰质安山岩。

2 维修加固设计原则

(1)设计荷载标准不低于原桥设计荷载，加固后原则上应达到公路-Ⅱ级。

(2)原则上农村公路桥梁宽度不低于县道8.5m、乡道7.5m、村道6.5m，同时不小于原有桥梁宽度，但不符合标准的、超宽的重建桥梁采用现行公路工程技术标准宽度。

(3)改造工程坚持因地制宜、就地取材、方便施工、经济适用的原则，开展设计。

(4)结合旧桥工程地质水文等建设条件，充分分析旧桥下部及基础，上部结构技术状况，经加固处治基础、下部、上部结构，加固方案安全经济，能利用尽量利用。方案设计中做好加固利用方案和拆除重建方案技术经济比较，结合旧桥基础资料及桥况，综合确定改造工程基础方案，确定施工图设计。根据施工钻探资料，设计与施工单位动态调整基础埋置深度、桩基础终孔标高，节省造价，确保工程质量安全。

(5)做好环境保护措施，旧桥拆除的块石、片石、旧混凝土等破碎的建筑废料，应综合利用，可用作桥台背回填填料、桥头防护工程等。

(6)桥梁及桥头接顺工程质量，应符合现行有关技术标准、规范、规程的要求。

3 桥梁主要病害及加固思路

3.1 桥面系病害

3.1.1桥面铺装

该桥采用水泥混凝土桥面铺装层，桥面全宽8m，双向二车道，有较多重车通行。

(1)主要病害

2跨桥面存在2条纵向裂缝，缝宽0.4～3mm；3个墩顶桥面存在通长横向裂缝，缝宽3mm;5个墩顶桥面存在破损、空洞，部分有沥青修补；2道橡胶板式伸缩缝存在老化、轻微下陷现象。

(2)加固措施

桥面宽按照县道标准加宽至8.5m，采用两侧各加宽0.25m，更换桥面系。

3.1.2伸缩缝

(1)主要病害

该桥在6#、12#墩台顶各设置1道伸缩缝，本次检查发现墩顶伸缩缝橡胶止水带老化，伸缩缝轻微下陷。

(2)加固措施

上部结构换梁并更换伸缩缝。

3.1.3桥头搭板和桥头跳车

(1)主要病害

0#、20#桥头搭板均存在轻微下沉现象。

(2)加固措施

更换桥头搭板。

3.1.4防撞墙、护栏

(1)主要病害

部分防撞墙顶部钢护栏缺失。

(2)加固措施

更换防撞护栏。

3.2 上部结构病害

3.2.1上部构件

该桥上部结构采用20×16m普通钢筋混凝土T梁，每跨各设5片梁，全桥共100片梁，梁间各有5道横隔板，全桥共400道横隔板。

(1)主要病害

17#、19#、20#孔T梁跨中范围存在密集竖向裂缝，裂缝最大宽度为0.2mm，裂缝总长为500m；74榀T梁的底板、腹板或者翼板存在钢筋锈胀、混凝土剥落的现象，钢筋局部裸露，表面膨胀性锈层显著，测得T梁钢筋锈蚀电位评定标度为3，钢筋锈蚀活性大；2道桥面板存在纵裂；4道桥面板存在混凝土剥落、露筋现象。

(2)加固措施

拆除上部主梁和桥面系，上部更换为工字梁。

3.2.2支座

(1)主要病害

该桥采用矩形板式橡胶支座，板式橡胶支座主要存在剪切变形、被泥砂掩埋等现象。

图2 T梁底箍筋外露、锈蚀，T梁底板及翼板底混凝土脱落、钢筋外露、锈蚀

(2)加固措施

上部结构换梁并更换支座。

3.3 下部结构病害

3.3.1墩台身、翼墙、耳墙

(1)主要病害

该桥下部结构形式为双柱式桥墩，双柱式桥台。多个立柱混凝土剥落露筋，钢筋锈断；基础未检；盖梁混凝土剥落露筋严重；20#台挡块破损露筋，现场图片见图3。

图3 立柱、盖梁混凝土脱落，钢筋外露，锈蚀严重

(2)加固措施

利用桩基础，凿除系梁以上立柱、盖梁，并重建墩柱、盖梁。

3.3.2锥坡、护坡

(1)主要病害

桥台护坡、锥坡冲刷掏空，现场图片见图4。

图4 桥台锥坡塌陷桥台耳墙掏空

(2)加固措施

锥坡冲刷修复处理。

4 桥梁各类病害原因分析及加固措施

4.1 病害原因

桥梁建设年代较早，材料强度较低，设计荷载低，且缺乏日常维修加固。根据桥梁病害检测情况，对桥梁各类病害原因分析如下：

(1)17#、19#、20#孔T梁跨中竖裂密集0.2mm，部分钢筋锈胀、混凝土剥落露筋，多个立柱混凝土剥落露筋，钢筋锈断；基础未检；盖梁混凝土剥落露筋严重，20#台挡块破损露筋。

病害产生的原因：混凝土配合比不合理，未达到设计要求；施工质量不高，振捣不充分；保护层厚度不足，导致钢筋氧化锈蚀膨胀引起混凝土胀裂。

(2)桥台护坡锥坡冲刷掏空，主要是由于常年冲刷所致。

4.2 加固措施

根据桥检报告病害情况及结构计算结果，盐洲大桥维修加固措施主要如下：

(1)桥面宽按照县道标准加宽至8.5m，采用两侧各加宽0.25m。

(2)结合病害严重，拆除上部主梁和桥面系、桥墩墩柱和盖梁，利用桩基础，重建墩柱和盖梁，上部更换为工字梁，新建铺装和护栏、伸缩缝。

(3)锥坡冲刷批荡处理，掏空混凝土填充处理[1]。

5 桥梁扩建项目

5.1 新桥扩建方案概况

项目位于惠州市惠东县红海湾的内海湾(大洲湾)，属于海洋环境下桥梁，起点与现有道路接顺，终点接入盐洲岛南岸的县道X211。本项目改建工程起始里程为K0+000，终点里程为K0+532.145，路线全长0.582km(含起点临时铺筑渐变段50m)，桥梁全长458.4m，采用三级公路标准，双车道路基宽度8.5m[2]。

主要控制点：旧盐洲大桥、县道X211及战备码头。

受限于旧桥桥位、X211线旧路、战备码头、海域线、终点被交路等因素，同时根据会议纪要，在原盐洲大桥靠内海侧旁设置新桥，新桥采用与旧桥同宽同高同桥型的方案建设，最终与原桥行车双向四车道通行。

5.2 工程的主要技术指标

根据本项目的性质、沿线地形地貌、地质、旧桥竣工图文件，本项目推荐采用设计速度30km/h，按三级公路标准建设，路基宽度8.5m，行车道宽2×3.5m，土路2×0.75m，桥涵宽10m。

5.3 项目重难点分析

(1)项目属于海洋环境下桥梁，建设地点周边基本处于海域线范围，许多陆地实际处于海域范围，限制建设条件多。

(2)由于旧桥建设的时候还未设置海域范围，这样可能导致新旧桥洪水频率不一致形成的新旧桥高差，这样不仅不美观，而且两侧道路衔接存在问题。

(3)两侧接线条件较差，两侧地形均较低，和大桥百年一遇洪水位的标高差别较大，若两侧采用百年一遇洪水位的标高将导致两侧居民无法很好地使用桥梁，且美观性较差。

(4)小桩号桥头为战备码头，限制扩建方案。

(5)旧桥两侧道路指标低，速度差较大。

(6)大桩号桥头东侧为一规划开发区域的入口，预计大型车的交通量的增速会较大，应考虑大型车左转行驶的问题。

5.4 总体设计及解决思路

5.4.1第一类受限因素

起点X211线形指标差，新建项目指标高，容易产生较大的速度差；战备码头用地不可占用，也不能影响战备码头的码头功能；一侧水泥路须接上，满足交通转换要求。

解决方案：由于本项目主体工程为盐洲大桥改建工程，考虑起点县道X211线形较差(急弯)、路面宽度窄(最窄约5m宽)，综合考虑避让鱼塘当地重要经济来源物和拆迁房屋，采用本项目顺接主要道路的方案。近期采用铺宽起点路面，改善起点行车条件，可通过道路标线圆顺过渡，同时旧路上交安标志牌不完善后续对其进行完善。最重要的是该方案可以为未来预留扩宽接线条件，为今后扩建成为双向四车道道路，奠定了基础。一侧水泥路为支路，设置平交口接上本项目，具体方案见图5。

图5 起点方案图

5.4.2第二类受限因素

地方县交通部门指出盐洲镇往平海镇方向的左转交通量预计会增长较快，且大客车比例较高；海域范围限制。

解决方案：由于地方提出盐洲镇往平海镇方向的左转交通量预计会增长较快，根据与县交通部门的沟通结果，通过在终点设置平交来实现多个方向的交通转换。受限于海域范围、投资规模控制、避让铁塔等多个因素的影响，终点平交仅能采用简易连接方式，并采用信号控制交通。平交方案可以很好地适应近期交通量较小的三条道路的交通转换需求，若后续交通量增加较快，建议交通行政主管部门可根据交通量情况，适时对平交进行相应改造处理，具体方案见图6。

图6 终点方案图

5.4.3第三类受限因素

由于海域线的影响，海域线范围内部分引桥桥梁无法满足规范的洪水位要求。

解决方案：由于海域线的影响，海域线范围内路基须改成桥梁形式，同时根据规范[3]要求:“沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频率应符合本标准第5.0.2条路基设计洪水频率的规定”，本项目为三级公路，路基设计洪水频率为1/25，而盐洲大桥设计洪水频率为1/100，差异较大，所以该部分路基虽以“桥梁”形式存在，是实际承担功能为路基过渡功能(需要从盐洲大桥设计洪水频率1/100过渡到两岸陆地地面)，故其按满足路基设计洪水频率为1/25标高控制设计。

6 终点平交设计

由于地方对提出盐洲镇往平海镇方向的左转交通今后会增长较大，根据与县交通主管部门的沟通结果，在终点设置平交来实现多个方向的交通转换，同时县交通主管部门提出盐洲镇往平海镇方向左转大客车远期交通流会较大，故扩宽了一个车道使得大客车左转更顺畅，满足地方远期发展要求。受限于海域范围、投资规模控制、避让铁塔等影响，终点平交仅能采用简易连接方式，并采用信号控制交通。平交方案可以很好地适应近期交通量较小的三条道路的交通转换需求，若后续交通量增加较大，建议交通主管部门可根据交通量情况，适时对平交进行相应改造。

7 总结

通过工程实例的扩建方案设计分析，对其进行共性总结分析，以供今后进行滨海环境下公路桥梁改扩建方案时参考：

(1)旧桥扩建应根据实际情况，由于旧桥两侧桥头均存在多条道路连接的情况，采用顺接主路方向或者采用平交方式连接。

(2)海域线的存在，使得旧桥和新桥的桥长差异较大，存在一个连接过渡的问题，如何处理该问题，会影响今后道路的使用功能。

(3)海域线的存在，会使得原先可以采用路基的路段变成桥梁，这样就引申到桥梁能否满足规范的洪水频率要求的问题，我们应该根据实际出发，从基本概念入手，该段桥梁其实是以桥梁方式存在的路基，可按路基洪水频率控制，但应做好防冲刷等措施，保障桥梁安全。

(4)旧桥前后一般道路线形可能会比桥梁段差，因为这种跨海桥一般多采用直线，所以容易造成速度差，如何控速也是需要注意的问题，本项目结合实际，为今后扩建预留了空间，是一种值得推广的扩建思路。