中山至坦州市政快速路剖面工程大跨度桥梁设计与施工

陈文生

保利长大工程有限公司 广东 广州 511431

随着城市化进程的不断加快，城市交通建设已成为各地政府和市民关注的重要问题。中山至坦州市政快速路剖面工程是中山市南部一条重要的城市快速路，是中山市干线公路网规划中的重要纵三线南段，承担着连接中山城区和南部组团之间的联系功能，保障城市内、外出行的畅通，完善区域路网。本文旨在介绍该工程中的大跨度桥梁设计与施工，以及桥梁监测与养护，为类似工程提供一定的参考。

1 工程概况

1.1 工程背景介绍

中山至坦州市政快速路剖面工程是中山市重点推进的一项基础设施建设工程，位于中山市南部，起点为城桂路与南外环路相交处，终点为沙坦路与坦神北路相交处，全长27.623km。沿线穿越五桂山镇、三乡镇和坦洲镇，承担中山城区和南部组团之间的联系功能，保障城市内外出行的畅通，完善区域路网。本项目是《中山市干线公路网规划》中重要纵三线南段。

坦洲快线C段核心处在城桂道路和沙坦道路上边，选用围蔽施工，沙坦道路最窄处约22m，两侧各留一条4.5m宽行车道，盖梁施工过程中围挡净宽为10-12m，一般支架选用水泥防撞墩实现临时性围挡；装配式支吊架维持原有围挡不动（如图1所示）。施工区域狭小，工作融洽难度大，施工期压力很大，市政道路外观要求严格。

图1 中央独柱墩盖梁施工交通疏导图

本项目采用“PPP+EPC”建设模式，概算批复总额为747791.7705万元，其中建安工程费为534144.4448万元，设计建设工期为3年。目前，项目建设已完成约65%左右，预计明年8月建成通车。

1.2 工程设计参数

本项目线路全长27.623km，总用地面积约170.4hm2，采用双向六车道一级公路兼顾城市快速路标准建设，主线设计速度为80km/h，其中包含互通式立交4处。主线高架桥设特大桥、大桥21907.5m/14座（含互通主线），主线地面桥共设小桥18m/1座，主线辅道设中桥140m/2座，小桥123m/7座。主线（含互通主线）桥梁占路线总长为79.3%。

标准段核心桥梁结构宽为26m，选用预制箱梁横截面，下构部位墩柱选用中央独柱墩+预应力混凝土盖梁方式。依据原有图纸汇总，全程一共有中央独柱墩88个，当中景观路高架桥：86#～132#墩，共47座；沙坦南路高架桥：1#～31#墩、42#～52#墩，共41座。中央墩盖梁多数为单边横坡，坡度系数2%。中央独柱墩结构类型：预制箱梁标准段盖梁长度为25.3m，宽3.0m，高2.5～5.2m（当中隐形盖梁部位高1.71m），墩身选用（3.3～4.5m）×2.8m中央独柱（如图2所示）。

图2 预制箱梁标准段中央独柱墩结构图

单独盖梁布设19束钢绞线预应力钢筋束，全部采用两边张拉的形式。盖梁钢束分两次张拉，待盖梁砼浇筑实现以达到张拉抗压强度之后进行初次张拉（N3、N5、N6），共10束；待两孔预制梁均搭建完成后再次进行张拉（N1、N2、N4），一共有9束。

1.3 工程施工参数

本工程包括主桥梁7座，上下匝道桥6座，互通匝道桥10座，互通立交2处，辅道两侧路基拼宽10.19km。在施工中，采用了多项技术措施来保证施工质量和安全，如钢筋混凝土拼装、现浇加固、预应力混凝土结构、斜拉索结构等。同时，也考虑到环境保护和生态建设，采用了多项环保措施和生态修复措施，如土地利用调查、土地征收补偿、植树造林、水土保持等。

2 桥梁设计

2.1 设计准则与规范

在桥梁设计的过程中，需要遵循相关的设计准则和规范，以确保桥梁结构的安全性、稳定性和可靠性。本工程的桥梁设计参考了国内外相关的设计准则和规范，包括《中华人民共和国公路桥梁设计规范》、《公路桥梁抗震设计规范》、《钢结构设计规范》等。

2.2 大跨度桥梁类型选择与分析

本工程中设计了多座大跨度桥梁，其中最大跨径达21907.5m。在大跨度桥梁的类型选择和分析过程中，需要综合考虑多种因素，包括桥梁跨度、荷载情况、地质地形条件、施工工艺等。本工程中采用的大跨度桥梁类型主要包括悬索桥、斜拉桥和钢拱桥等。

2.3 桥梁结构设计

本工程中的桥梁结构设计采用了多种结构形式，包括钢筋混凝土框架结构、悬索结构、斜拉桥结构、钢拱桥结构等。根据桥梁的实际情况和设计要求，对桥梁的主梁、桥墩、桥台等进行了合理的设计和布置。

2.4 桥梁施工图设计

桥梁施工图设计是桥梁设计的重要组成部分，是桥梁施工过程中的依据。本工程中的桥梁施工图设计主要包括了桥梁结构的详细图纸、材料清单、构件加工和安装要求等。

在桥梁设计的过程中，需要充分考虑施工的实际情况，保证设计的合理性和施工的顺利进行。同时，在桥梁施工过程中，需要严格按照施工图纸和要求进行施工，确保施工质量和进度的控制[1]。

综上所述，本工程中的桥梁设计充分考虑了桥梁的实际情况和设计要求，采用了多种桥梁结构形式，并进行了合理的布置和施工图设计。这些措施将为工程的顺利建设和后期的运营维护提供重要保障。

3 桥梁施工

3.1 施工工艺与技术

在桥梁施工中，施工工艺和技术的选择直接影响着施工质量和工期。对于大跨度桥梁的施工，要考虑诸如施工高度、荷载分担、温度变化等多种因素，因此施工工艺和技术的选择显得尤为重要。具体说来，首先是预制装配式施工工艺，该工艺通过在厂房内完成钢结构的预制和加工，然后将构件运到现场进行拼装。这种工艺具有工期短、施工精度高、质量易控制等优点。在施工过程中，可以采用吊装机、起重机等设备进行钢桥梁的安装，较少了人力操作对施工质量的影响，同时也提高了施工效率。其次是预制钢管混凝土桩施工技术，该工艺适用于施工土层较深，承载力强度大的场合[3]。通过在厂房内进行混凝土浇筑和钢管的制作，将预制好的钢管混凝土桩运到施工现场，使用打桩机进行打桩。这种工艺具有施工周期短、承载能力强、抗震性能好等特点。然后是跨越施工技术，该工艺适用于需要横跨河道或者交通干线的情况。采用大型跨越机、吊车等设备，在河道两岸或者交通干线两侧进行钢梁的吊装和安装。这种工艺具有横跨跨度大、施工精度高等优点[4]。最后是高支模施工技术，该工艺适用于桥梁主跨较长、高度较高的情况。通过设置支撑桥梁的钢支架，提高桥梁的承载能力和稳定性，使得施工过程中可以较好地控制变形和位移，保证施工安全。

3.2 施工质量控制

在桥梁施工中，质量控制是至关重要的一环。以下是一些常见的施工质量控制措施：

1.施工前的准备工作：在进行实际施工之前，需要进行充分的准备工作。这包括设计图纸的审核、材料的检查、设备的调试等。确保所有准备工作都完成后，才能开始施工。

2.材料质量控制：桥梁施工中，使用的材料种类繁多，如钢材、水泥、砖块等。为确保施工质量，需要对每一种材料进行检验和测试，以保证其符合相关标准和要求。

3.现场施工监督：在施工现场，需要有专门的监督人员进行现场监督，以确保施工过程中的质量控制。监督人员需要对施工的每个环节进行检查，包括材料的使用、设备的运行、施工工艺的控制等。

4.施工质量检查：在施工过程中，需要进行定期的质量检查。检查的内容包括对施工材料的抽样检验、对施工工艺的控制、对施工设备的运行状态进行监测等。检查结果需要及时处理和反馈，以确保施工质量的稳定和可靠。

5.施工质量验收：在桥梁施工完成后，需要进行施工质量的验收。验收的内容包括对桥梁的外观、内部结构、材料的使用等进行检查和测试。验收结果需要符合相关标准和规范，并且需要得到专业人员的认可和批准。

4 桥梁监测与养护

4.1 桥梁监测体系设计

桥梁监测体系设计是指根据桥梁的结构特点、使用环境和设计要求，建立起一套科学合理、覆盖全面的监测系统，以实时、准确地掌握桥梁的运行状态，为桥梁的安全运行提供科学依据。桥梁监测体系主要包括监测设备、监测方法、监测频率、监测数据处理和分析、监测预警等方面[5]。

具体来说，桥梁监测体系设计需要考虑以下几个方面：

1.监测设备的选择：根据桥梁的结构特点、监测目的、预算等因素，选择合适的监测设备，包括测量仪器、传感器、数据采集器等。

2.监测方法的确定：根据桥梁的结构类型、监测目的、监测要求等因素，确定合适的监测方法，包括静态监测、动态监测、非接触式监测等。

3.监测频率的制定：根据桥梁的结构类型、使用环境、监测目的等因素，制定合理的监测频率，包括日常巡查、定期检测、专项监测等。

4.监测数据处理和分析：根据监测数据的特点和监测目的，对监测数据进行处理和分析，包括数据的存储、加工、分析和评估等。

5.监测预警机制：建立桥梁监测预警机制，及时发现桥梁结构的异常变化，预测桥梁的破坏趋势，采取相应的措施保障桥梁的安全运行。

4.2 桥梁养护措施分析

桥梁养护是指在桥梁正常使用期内，通过各种手段和方法，对桥梁进行维护和保养，使其保持良好的使用状态。桥梁养护的主要目的是延长桥梁的使用寿命，提高其安全性和稳定性。

桥梁养护措施包括以下几个方面：

1.定期检查和维护

定期检查和维护是桥梁养护的基本措施。对桥梁进行定期的检查和维护，可以及时发现和排除桥梁的隐患和故障，保证桥梁的正常使用。

2.防腐涂层维护

桥梁的钢结构通常需要进行防腐处理，以延长其使用寿命。防腐涂层的质量直接影响桥梁的使用寿命和安全性[6]。因此，定期维护和更新防腐涂层是桥梁养护的重要措施之一。

3.桥梁加固

随着桥梁使用年限的增长，其受力性能和安全性能可能会逐渐下降。此时，需要对桥梁进行加固处理，以提高其安全性和稳定性。常见的加固措施包括加装补强板、增加加劲肋等。

4.桥梁除雪和除冰

在冬季，桥梁容易积雪和结冰，影响其使用安全。因此，需要及时进行除雪和除冰工作，以保证桥梁的通行条件。

5.其他措施

除了以上几种措施，还有一些其他的养护措施，如清理桥梁上的杂草和垃圾、及时修补桥面铺装等。这些措施虽然看似简单，但对于桥梁的养护和保养来说同样十分重要。

5 结束语

总的来说，在桥梁建设和养护中，严格按照施工计划和施工质量控制标准进行工作，采用先进的施工工艺和技术，制定科学合理的桥梁监测体系和养护措施，是确保桥梁安全稳定运行的重要保障。同时，还需要高效的施工队伍和专业的技术人员进行管理和维护。在未来，我们应不断推进科技创新，提高桥梁建设和养护的效率和质量，以满足社会和人民对于安全、舒适和便捷的交通运输需求。