满都户大桥改扩建工程总体设计及关键技术问题分析

摘" 要：沈环线满都户大桥改扩建工程是辽宁省普通公路重点建设项目，由于旧桥荷载等级远低于现行标准，同时桥面破坏严重，桥面宽度无法满足现状交通要求，存在极大安全隐患，且旧桥设计洪水频率为50年一遇，低于现行标准，无法满足泄洪要求。该项目的实施将彻底解决这一交通隐患。因此，满都户大桥改扩建工程总体设计尤为重要。如何选择合理的路基横断面型式和边坡坡度；如何采取经济有效的岸坡防护措施；如何结合地形、地质、水文等建设条件进一步优化桥梁基础及下部结构设计，加强桥梁耐久性，确保结构安全可靠和经济合理等是满都户大桥改扩建工程的关键技术问题。

关键词：公路；总体设计；满都户大桥；岸坡防护；路基防护

中图分类号：U445.6" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2025）06-0125-04

Abstract： The reconstruction and expansion project of the Manduhu Bridge on the Shenhuan Line is a key construction project for ordinary highways in Liaoning Province. Since the load level of the old bridge is much lower than the current standards， and the bridge deck is seriously damaged， the width of the bridge deck cannot meet the current traffic requirements， posing a great safety hazard. Moreover， the design flood frequency of the old bridge is once every 50 years， which is lower than the current standards and cannot meet the flood discharge requirements. The implementation of this project will completely solve this traffic hazard. Therefore， the overall design of the Manduhu Bridge reconstruction and expansion project is particularly important. How to select a reasonable subgrade cross-section type and slope gradient; how to adopt economical and effective bank slope protection measures; how to further optimize the bridge foundation and substructure design in combination with terrain， geology， hydrology and other construction conditions， strengthen bridge durability， and ensure structural safety. Reliable and economical rationality are key technical issues in the reconstruction and expansion project of Manduhu Bridge.

Keywords： highway; overall design; Manduhu Bridge; bank slope protection; subgrade protection

随着交通流量的持续增长，满都户大桥原有的通行能力已难以满足需求，对其进行改扩建迫在眉睫。满都户大桥作为区域交通的关键节点，其改扩建工程意义重大。一方面，能有效缓解交通拥堵状况，提高交通运输效率，促进区域间的经济交流与合作；另一方面，对完善区域交通网络布局、提升道路安全性也具有重要作用。本文将对满都户大桥改扩建工程的总体设计进行深入剖析，全面探讨设计过程中的关键技术问题，旨在为类似桥梁改扩建项目提供有价值的参考与借鉴。

1" 工程概况

满都户大桥跨越辽河，中心桩号为K247+708.00，工程起点位于沈环线（S106线）辽河大堤东侧腰屯村，跨越辽河在大堤西侧与沈环线（S106线）顺接。本工程拟拆除全部旧桥，在原桥下游侧与旧桥净距1 m处新建特大桥一座，桥长2 408 m。路线全长4.512 km，连接原有沈环线（S106线）。桥梁轴线与水流方向夹角83°，墩台与路线交角90°，桥梁两端各设引道与原沈环线进行衔接。桥梁跨径布置为80 m×30 m，桥梁全长2 408 m，设计洪水频率为1/100，桥长及桥梁高度满足该河段的防洪标准要求。本桥上部结构采用先简支后结构连续预应力混凝土T梁，下部结构采用柱式墩、肋板台，根据地质条件，该桥基础采用承台加双桩基础。

2" 满都户大桥改扩建工程勘测设计特点

2.1" 地形、水文

本桥沿线地貌主要为冲洪积平原，地势平坦开阔，局部有河流，成因类型为洪积。地面标高为14.35～22.63 m，高差为8.28 m。路段所经过地带以林地和河道为主，有少量旱地，总体地势起伏不大。

拟建桥梁跨越辽河处位于辽河辽中段，河流走向由北向南，桥梁跨河处两岸均有已建堤防，堤距3 900 m[1]。

根据场地地质条件，根据场地的地层结构、各土层的工程特性和场地周边环境分析，拟建场地具有较好的成桩条件，适宜于钻孔灌注桩、人工挖孔桩或预制桩施工，桩端持力层可选择分布较稳定的③23细砂、④1细砂、④粉砂、④12中砂、⑤1细砂和⑤中砂。桩端进入持力层深度及桩端下持力层厚度应满足规范要求。

勘察期间，各钻孔均遇见地下水。地下水类型为第四系孔隙潜水，主要埋藏在近地表粉砂、细砂地层中，稳定水位埋深0.10～6.70 m，高程介于13.31～16.34 m。

场地公路桥梁抗震设防烈度为7度，水平向设计基本地震动加速度峰值 A=0.1 g，设计加速度反应谱特征周期0.45 s，桥梁工程建筑场地类别为III类，桥梁抗震措施等级为3级，拟建场地的抗震为可进行建设的一般地段，20 m深度范围内的饱和砂土在地震烈度为7度时，不液化，场地的抗震为可进行建设的一般场地[2]，场地标准冻结深度为1.20 m，冻胀等级为V级，地基土冻胀类别为强冻胀。

2.2" 气候

辽河流域地处中高纬度，属温带季风气候，其特点为冬季以西北季风为主，夏季以东南季风为主，四季寒暖干湿分明，多年平均降水量在400～1 000 mm，自西北向东南递增；降水量年际变化较大，丰枯水年降水量比值一般可达2.1～35倍[3]，年内分配差异也很明显，春旱缺雨，4、5月份雨量约占全年降水量的10%，降雨集中，6至9月雨量约占年降水量的75%。流域蒸发量自东向西呈递增趋势。

经水文分析和水力计算，工程位置辽河河道断面100年一遇设计流量为5 000 m3/s（P=1.0%），相应设计水位为19.84 m。根据冲刷计算，改建后的满都户大桥在100年一遇防洪标准下，主槽的最大冲刷深度为3.75 m，滩地的最大冲刷深度为1.39 m。主槽止冲高程为7.77 m，滩地止冲高程为12.21 m。

3" 满都户大桥改扩建工程总体方案设计

桥梁中心桩号K247+708.00，桥梁全长2 408 m，桥梁净宽12.0 m， 全宽13.0 m。上部结构采用装配式预应力混凝土T梁，跨径布置为80 m×30 m，四孔一联，全桥共20联，下部结构桥墩采用柱式墩，基础均采用双桩基础，桥台采用肋板台，钻孔采用灌注桩基础[3]。

3.1" 结构设计

总体构造：预制梁高2.0 m，横断面布置6片T梁，梁中心间距2.140 m，中梁预制宽度1.700 m，边梁预制宽度2.025 m，预制梁间横向湿接缝宽0.440 m，每片T梁顶面横坡与路面横坡一致，均为2%。为了保证支座处于水平状态，T梁支座处在梁底设调平钢板，在盖梁顶设置支座垫石。为增加横向整体性，在各T梁之间设横向湿接缝，设置横隔板，每联端部横梁部分与T梁同时预制，各中间墩顶横梁采用现浇[4]，每跨根据梁长设跨中横隔板，待T梁架设后，采用现浇湿接段连接。

下部结构桥墩采用双柱墩，墩径为1.4 m， 墩柱间中心间距7.5 m；桥墩盖梁中部高度1.7 m， 端部高度0.9 m，宽度1.9 m，每侧悬臂长度1.72 m，桥墩盖梁顶底面平行设置。每个墩柱下设一个承台和2根直径1.2 m钻孔灌注桩。承台间设1.4 m×1.8 m（宽×高）矩形系梁。桥台盖梁高1.4 m，宽1.7 m，背墙厚0.5 m，肋板台台身厚1.0 m，设置承台及系梁，双排桩基，桩基直径1.2 m，为加强墩柱间的整体性，确保桥梁的抗震性能，桥墩墩柱高度大于9.5 m时设置柱间系梁连接。

3.2" 结构计算

全桥上部结构采用装配式预应力混凝土T梁，先简支后结构连续，纵向采用按部分预应力混凝土A类构件设计，按四孔一联进行计算，按各工况最不利组合设计。荷载横向分配系数采用刚性横梁法、刚接板（梁）法和梁格法3种计算方法进行对比分析，取大值控制，具体数据如下。

混凝土的重力密度γ=26.0 kN/m3，弹性模量为Ec=3.45×10* MPa，沥青混凝土的重力密度γ=24.0 kN/m3，预应力钢绞线的弹性模量Ep=1.95×105 MPa，松驰系数ζ=0.3，锚具变形、钢筋回缩取6 mm（一端），管道摩擦系数u=0.15，管道偏差系数K=0.001 5，支座不均匀沉降△=5 mm，竖向梯度温度效应，考虑沥青铺装层和调平层（含水泥混凝土铺装）对梯度温度的影响[4]，年平均相对湿度80%（70%≤RHlt;99%）。

3.3" 抗震设计

场地公路桥梁抗震设防烈度为7度，水平向设计基本地震动加速度峰值A=0.1，设计加速度反应谱特征周期0.45 s，桥梁工程建筑场地类别为III类[5-6]，桥梁抗震措施等级为3级。上部结构梁端至盖梁、台帽边缘距离满足a≥50+0.1L+0.8H+0.5Lk。桥台胸墙适当加强，在梁与桥台胸墙之间加装橡胶块，以缓和冲击作用。墩高在9.5～14 m时，设置一道柱间系梁。采用限位装置，防止结构相邻构件产生过大的相对位移。

3.4" 桥梁结构耐久性设计

混凝土构件耐久性要求：混凝土结构的耐久性要求按照JTG 3362—2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》执行[7]，同时参考JTG/T 3310—2019《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》。主体结构混凝土构件的要求见表1。

4" 满都户大桥改扩建工程关键技术分析

4.1" 路基横断面型式和边坡坡度设计

沈环线满都户大桥改扩建工程位于辽中区境内，工程起点位于沈环线（S106线）辽河大堤东侧腰屯村，跨越辽河在大堤西侧与沈环线（S106线）顺接。本工程拟拆除全部旧桥，在原桥下游侧与旧桥净距1 m处新建特大桥一座，桥长2 408 m。路线全长4.512 km，连接原有沈环线（S106线），如图1所示。

全线共设交点2个，平均每公里交点数0.44个。平曲线最小半径305 m，最大直线长度3 678.74 m，平曲线占路线总长10.17%。

平面线形主要控制要素：①平面主要控制点为旧桥（旧辽河大桥、旧满都户大桥）；②路线起终点与现状沈环线拟合；③JD1曲线半径受基本农田控制。

4.2" 岸坡、路基防护工程设计

在岸坡防护的上下游设1 m宽、l m厚抛石封边。

4.2.1" 绿滨垫护坡结合绿滨垫铺盖

在桩号ZA0+000—ZA0+275段采用绿滨垫护坡结合绿垫铺盖型式防护，防护设计采用0.4 m厚绿滨垫砌筑，坡高3 m，坡比为1∶2，坡顶设1 m宽绿滨垫压顶，坡脚设8 m长绿滨垫铺盖，绿滨垫下设0.2 m砂砾石垫层和反滤土工布，绿滨垫规格为4 m×2 m×0.4 m。

4.2.2" 绿滨垫护坡结合沉排抛石护脚

在桩号ZA0+275—ZA0+503和YA0+000—YA0+567段采用绿滨垫护坡结合沉排抛石护脚型式防护，绿滨垫护坡设计采用0.4 m厚绿滨垫砌筑，坡高3 m，坡比为1∶2，坡顶设1 m宽绿滨垫压顶，绿滨垫下设0.2 m砂砾石垫层和反滤土工布，绿滨垫规格为4 m×2 m×0.4 m。坡脚设2 m长、0.5 m厚固滨笼护脚，下设0.3 m厚软体柴排和反滤土工布，固滨笼规格为2 m×1 m×0.5 m，固滨笼迎水侧设6 m长、0.3 m厚软体柴排和反滤土工布，其上设0.5 m厚抛石压载，迎水侧末端设计2 m宽抛石封边。

4.3" 路基防护工程设计

为防止水流冲刷破坏，对建成后引道临水侧路基进行防护，防护形式为固滨笼护脚结合绿滨垫生态尼龙网植生袋护坡，其中固滨笼护脚分2层，下层尺寸为2 m×1.5 m×1 m，上层尺寸为2 m×1 m×1 m；护脚背水侧岸坡设计绿滨垫生态尼龙网植生袋护坡，由0.2 m厚生态尼龙网植生袋和4 m厚绿滨垫组合砌筑，下设0.15 m厚砂砾石垫层和反滤土工布，护坡坡比为1∶1.75，绿滨垫生态尼龙网植生袋护坡尺寸为3 m×2 m×0.6 m，生态尼龙网植生袋与块石间加设一层生态格网。引道路基段岸坡防护高度为100年一遇水位以上50 cm，防护高度以上采用坡面撒草籽进行生态防护;护脚迎水侧设5 m宽、0.5 m厚固滨笼铺盖，其下设反滤土工布，固滨笼规格为2 m×1 m×0.5 m，如图2所示。

4.4" 桥梁基础及下部结构设计

基础采用承台双桩基础，基桩应采用超声波或其他可靠方法检测其施工质量。当采用超声波方法检测时，应在基桩加强箍筋内侧对称预埋Φ57×3.5 mm的钢管。桩内主筋、柱内主筋接头均要求采用机械接头，桩柱连接部主筋要求采用焊接。

桥台台后填筑砂砾。桥梁台后砂砾填筑范围是从台后5 m的地基顶面向后向上以不陡于1∶1.0的坡度延伸至路基顶面，同时应保证换填范围延伸至搭板末端外不小于2 m[8]。台后填筑时应先对基底进行预压，并对填筑材料分层碾压夯实，密实度应达到98%以上，砂砾材料内摩擦角不小于35°。墩台桩基浇筑前必须进行定位复测，并采取措施防止钢筋笼上浮和下沉。27#～31#桥墩桩基施工过程中顶部5 m范围内采用内径1.2 m、厚20 mm钢护筒并永久保留， 并对钢护筒表面进行打磨处理。

5" 实施影响

满都户大桥改扩建工程根据本文设计，积极创建“平安百年品质工程”示范项目，采取创新性技术措施提升工程安全性和耐久性，深入开展“平安工地”建设，精品建造、精细管理，建设“精品工程、样板工程、平安工程、廉洁工程”。提升工程质量的同时，获得省级“平安百年品质工程”示范项目、省级“平安工地”示范项目等荣誉称号。

6" 结论

总体而言，满都户大桥改扩建工程受其地形、地势、水文等特殊条件形成了特定的工程环境，满都户大桥改扩建工程勘测设计应注重以下几方面核心问题。

1）初步设计采用调绘、钻探、物探和原位测试等方法，对项目沿线地质条件进行综合勘察，勘察内容和深度基本满足初步设计要求。施工图设计阶段进一步加强扶壁式挡土墙、桥梁基础等地质勘察，为设计提供可靠资料。

2）加强新旧路基结合部位设计，重视拼接处内外排水设计与施工，确保路基强度和稳定性。综合考虑占地、电力排迁等因素，核查挡土墙的设置长度、优化构造设计，确保设置经济合理。核查引道临水侧路基、与引道交叉处堤防迎水侧堤坡、河道主河槽两岸岸坎的防护长度和类型选择，保证满足水利部门要求。

3）综合考虑经济、施工难度、地质条件和路线线形等因素，采用80孔30 m T梁上部结构设计方案。结合承台高度及详勘资料，核查桥梁基础处原沈环线路基边坡支护长度，完善支护方案，确保施工期原有路基稳定、安全。施工图设计阶段应结合地形、地质、水文等建设条件，进一步优化桥梁上下部结构类型，加强桥梁抗冻、抗震及耐久性设计，确保结构安全可靠。

参考文献：

[1] 蒋忠成.迎宾路高架桥岩土工程勘察分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014（11）：87-88.

[2] 张微微.辽河流域干流水文情势特征变异分析[J].地下水，2020，42（1）：182-184.

[3] 王靖宇.铜永高速公路压煤采动路段桥梁工程整改措施研究[D].重庆：重庆交通大学，2015.

[4] 蔡枫.预应力桥梁设计实践及其技术探讨[J].交通标准化，2012（22）：64-66.

[5] 周光.公路桥梁结构抗震设计要点分析[J].建材与装饰，2016（10）：111-112.

[6] 蒋忠成.迎宾路高架桥岩土工程勘察分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014（11）：87-88.

[7] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTG 3362—2018[S].北京：人民交通出版社，2018.

[8] 赵明普.预防桥头跳车之提高台背回填质量[J].科技展望，2014（10）：62.

第一作者简介：龚鹏旭（1966-），男，高级工程师。研究方向为道路桥梁。