施工特点论文：地区道路桥梁设计特性综述

作者：侯玉成 单位：杭州市交通规划设计研究院

桥梁设计特点

桥梁布跨桥梁基本跨径的选择，需综合考虑经济性、整体协调性、施工难度等诸多因素。过大或过小的跨径对桥梁经济性与美观性均带来一定影响。管村桥（寿昌溪）大桥采用整体式断面，该桥全桥共1联：5×25m。该桥4#墩处桥梁高度小于5#桥台，结合桥位平面图分析，虽然终点处取消1孔，可减小桥梁规模，同时也能降低桥台填土高度，但考虑到降雨时寿昌溪水位暴涨暴落、流速急，为泄洪需要，不宜缩短。桥型布置本桥所处主要为乡镇村落，对景观要求相对城市桥梁要弱，因此上部结构不考虑采用工期长、施工复杂、造价高的现浇预应力混凝土箱梁，而采用施工方便、快捷、造价省的预制拼装结构。空心板主要适用于跨径≤16m（20m及以上跨径空心板梁存在的病害较多）的桥梁，20m及以上跨径的标准桥跨主要有小箱梁和预制T梁2种。对不同跨径小箱梁和T梁2种结构进行比选[2]，从比较结果来看，各种跨径梁呈现跨径越大，造价越贵的趋势；上部结构造价25m跨径T梁较小箱梁高约12.3％，相差不大，但施工相对简单。小箱梁由于横向刚度不足等原因，近年来出现问题较多。T梁横向通过横隔板刚性连接，行车舒适、受力性能好；主梁采用现场预制，架桥机架设施工，工期短，吊装重量小，工艺成熟。寿昌溪没有通航要求，梁高不受限制，采用T梁。虽然桥梁跨越河道时，为减少对河道行洪能力的影响，尽可能在水中少设墩柱，但本桥桥基处于岩溶区，溶洞分布位置有较强的不确定性。本桥原设计为上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续的超静定结构；为减小桥基这种隐蔽的、随机发生的地质问题对桥梁结构的影响，采取特殊设计，更改上部结构为结构简支、桥面连续跨径小的静定结构[3]。这样做好处是结构受力明确，能消减桩基不均匀沉降影响。经过经济技术比较，并兼顾全线桥梁的标准化设计，综合考虑确定上部结构采用25m跨径预应力砼(后张)T梁。因柱式墩经济性好，工艺成熟，施工方便，与桩基础衔接性好，下部结构采用柱式墩、肋板台，墩台基础均采用钻孔灌注桩。虽然该桥桥墩高度不大，最大桥墩高度为6.1m，也不存在软土层，但考虑到本桥桥址区水位随季节变化暴涨暴落，桥梁墩台易受水流冲刷；为能有效抵抗山区河流强力冲刷，增强桥墩整体受力性，本桥设置底系梁。预制板梁梁顶设10cm厚C50砼整体化调平层，调平层顶设置10cm沥青混凝土铺装。在调平层与沥青混凝土铺装之间设防水层。桩基设计该桥场地内基岩面起伏大，右幅桥桩基大多基岩埋深浅，但左幅桥桩基全～强风化层厚度大，且在中风化基岩上部有溶洞发育；若均采用端承桩，则左幅桥3#、4#墩桩长深度将超过60m，而部分桩长约15m，桩长差异很大。根据本桥地质实际，部分采用端承桩、部分采用摩擦桩。具体分3种情况：（1）按端承桩设计，遇溶洞穿过，嵌入中风化灰岩该桥左幅1#墩和右幅2#、3#、4#墩桩基穿过溶洞，防止塌孔和漏浆。溶洞区域应逐桩钻孔，确保桩端以下8m无溶洞。此类桩基中风化层上部有岩溶发育，应穿过溶洞进入下部完整基岩。左幅1#墩桩基，ZKS43A钻孔表明在高程95.1～99.7位置出现溶洞，洞高4.6m，洞跨较大，充填。该处溶洞上持力层不足，为全风化及强风化层条带状灰岩夹泥岩。该桩基穿过溶洞，嵌入中风化条带状灰岩夹泥岩。（2）按端承桩设计，嵌入中风化灰岩地质资料表明，本桥0#台及右幅1#墩和左幅2#墩桩基无溶洞穿过，且下部的中风化条带状灰岩夹泥岩埋深较浅，物理力学性质较好，可作为桩端持力层，按端承桩设计。（3）按摩擦桩设计，桩基底端设于溶洞上方该桥左幅3#、4#墩及5#台按摩擦桩设计，溶洞的桩基洞顶上方有足够深度的全风化及强风化层条带状灰岩夹泥岩持力层，可满足承载力要求。本桥墩台桩基分别采用直径为1.5m、1.2m的摩擦桩或端承桩，单桩轴向受压承载力容许值［Ra］按文献［4］中相关规定计算。本桥要求端承桩进入中风化条带状灰岩夹泥岩嵌岩深度墩台分别不少于6m、4.8m。该桥桩基最小单桩轴向受压承载力容许值及入岩有效深度。

桩基础施工特点

（1）上部卵石层含漂石，钻探时孔壁有坍塌现象，施工时应注意塌孔和漏浆问题；全～强风化层下部局部较软，性质较差，且下部岩溶发育，应注意采取合理施工工艺，防止塌孔和漏浆问题。（2）桩基采取桩长和持力层岩样力学指标双控的原则，施工中应保证桩尖置于设计规定的持力层，并达到要求深度。基础施工前应核对桩位处的地质勘察资料；施工时应加强地质监控，及时反馈岩性的变化。（3）根据管村大桥K151+740右50m地下水质分析结果，地下水在强透水性地层中对混凝土有酸型分解类弱腐蚀，在弱透水性地层对混凝土无腐蚀，在强透水性地层应采取一级防护。要求桥梁的桩基、立柱、系梁采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水灰比0.6，控制最少水泥用量350kg/m3,C3A<8%。依桥梁耐久性设计要求，也增加了相应结构的净保护层厚度。（4）桥址处受构造作用强烈，基岩差异风化强烈，中风化基岩面起伏变化大，应注意基岩面起伏对桩端的影响，且下部有溶洞发育，施工时应加强验槽。（5）桥墩桩基施工时，左右幅应先行施工外侧桩基至基岩面，并确定纵、横向岩面后，满足设计要求的最小嵌岩有效深度及嵌固厚度，才能判别各桩终孔标高。（6）钻孔灌注桩的承载能力与施工质量、施工工艺、施工周期直接有关，孔底沉渣及孔壁的泥皮情况将直接影响到桩端阻力和桩侧摩阻力的发挥，应合理控制泥浆配比，做好成孔后的清洗工作，控制泥皮厚度和孔底沉渣。

结论

（1）岩溶区建设桥梁宜尽量避开岩溶发育区域，综合考虑地质条件确定桥梁布跨，并宜合理缩减桥梁长度，减小桥基处理难度，降低工程造价。（2）岩溶区桥梁上部结构宜为结构简支、桥面连续的静定结构，可采用小跨径预制T梁。（3）岩溶区桥梁桩基设计是桥梁设计的重要组成部分。桩基设计要明确溶洞的分布，并根据溶洞的埋藏深度及基岩面起伏情况，综合确定桩基类型，并注意保证溶洞顶板的安全厚度，检查岩溶水对桩基的腐蚀性强弱。强化桩基设计，宜对岩溶发育程度强的桥梁路段实行一桩一勘察一设计的原则。（4）岩溶区桥梁桩基施工要求较高。应特别注意安全，防止塌孔和漏浆，宜对桥梁桩长、桩底标高实行动态设计与施工。