台山市X546线海口埠桥改建工程方案设计

张 龙

(广东省公路勘察规划设计院股份有限公司)

1 项目背景

端芬河集雨面积70.6 km2，是烽火角水系的一条重要支流，承担端芬镇和三合镇一部分的防洪排涝任务。X546线海口埠桥位于端芬河下游，由于桥梁过水断面不足，严重影响河道行洪，特别是近期X546公路改建加高路面后，阻水现象将更加明显。随着烽水角水系、潭江和台城河等三大河流整治工程的顺利推进，河道清障清淤已初见成效，海口埠桥成为了端芬河排洪的瓶颈。端芬河规划控制河道宽度120 m，现有河堤间宽度92 m，而现有海口埠桥桥长仅65 m，桥长不满足规划控制河道宽度要求。端芬河20年一遇洪峰流量465 m3/s，相应洪水位4.09 m(珠基高程，以下同)，50年一遇洪峰流量580 m3/s，相应洪水位4.58 m，规划河堤顶面高程4.6 m，而现有海口埠桥桥面高程4.45 m，桥梁标高不满足20年和50年一遇洪水位要求。因此，改建海口埠桥，打通该排水卡口显得十分必要。

2 旧桥概况

海口埠桥桥长65 m，桥面宽8 m，为5×13 m跨I字梁桥，每跨由5片I字梁组成，I字梁高90 cm，C25混凝土，桥面铺装采用12 cm厚C30防水混凝土，下部构造为双柱式桥墩。2011年8月18日，华南理工大学道路与桥梁检测中心对海口埠桥进行了相关检测，检测报告的结论为:“海口埠桥的主要病害为:桥面伸缩缝沥青填补不密实，有空洞并漏水，有跳车现象;护栏存在断裂、露筋现象;I梁腹板出现裂缝，第5跨1#I梁底板有蜂窝空洞并露筋，4#墩顶3#I梁梁端混凝土剥落、露筋锈蚀;斗山镇侧右边桥台挡块开裂。该桥评为二类桥。”

3 桥梁方案设计比选

方案一:旧桥改建(维修加固处理，增加桥跨)

在旧桥斗山端增加2×16 m跨空心板，在旧桥跨中处增设变坡点，以抬高第4、5跨旧桥和新增桥梁标高，调整桥梁两端旧路引道纵坡。

现有桥梁标高不满足20年和50年一遇洪水位要求，桥梁标高需抬高2 m才能满足50年一遇洪水位要求，如抬高桥梁标高，旧桥端芬端桥头引道展线困难，纵坡较大，该端旧路两侧有大量房屋，需在旧路上填高1～2 m，旧路距两侧侨房仅1～2 m，需增设路肩挡墙，影响居民出行，实施困难。考虑上述问题，为节约工程造价，旧桥第1、2、3跨桥梁标高维持现状不变，仅抬高第4、5跨旧桥标高与第3跨桥梁标高齐平。端芬河海口埠河段规划控制河道宽度120 m，现有河堤间宽度92 m，旧桥桥长仅为65 m，需增加桥梁长度以满足现有河堤间宽度要求。在旧桥斗山端增加2×16 m跨空心板，改建后桥梁长度97 m，满足现有河堤间宽度要求。对旧桥存在的主要病害进行维修加固处理。桥梁长度计算如下。

桥长计算采用曼宁公式计算。

该过水断面附近地势平坦，地面坡降为i=0.000 6。桥梁位于情况较好的天然河流中，取糙率n=0.035。海口埠桥:即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板桥。过水断面底净宽B=5×13+2×16-1×6-0.5×2=90 m。

故海口埠桥即有5×13 m I梁+新增2×16 m空心板桥满足泄洪要求。

优点:桥长满足现有河堤间宽度要求，不需征地，改建费用较少，施工周期短。

缺点:桥梁标高不满足50年一遇洪水位要求，桥长不满足规划控制河道宽度要求，线形指标不满足规范要求，施工期影响交通。

方案二:新建桥梁(上游距旧桥13 m)及引道

在上游距旧桥13 m处新建7×20 m跨预应力混凝土空心板桥，提高桥梁标高，使其满足50年一遇洪水位要求和规划控制河道宽度要求。引道设计以尽量不分割农田，少占耕地为原则。考虑征地困难问题，近期实施K0+410平交口至终点段引道，通过改路接端芬侧旧路。远期有条件时实施起点至K0+410平交口段引道，需占用较多耕地。

优点:标高和桥长满足50年一遇洪水位和规划控制河道宽度要求，引道线形指标较好。

缺点:桥台填土高度约4.5 m，近期端芬侧桥头改路展线困难，纵坡较大，改路起点段需在端芬侧旧路上填高1～2 m，旧路距两侧侨房仅1～2 m，需增设路肩挡墙，影响居民出行，实施困难。远期占用耕地较多，新建费用较高，施工周期较长。

方案三:新建桥梁(上游距旧桥75 m)及引道

在上游距旧桥75 m处新建7×20 m跨预应力混凝土空心板桥，提高桥梁标高，使其满足50年一遇洪水位和规划控制河道宽度要求。引道设计以尽量不分割农田，少占耕地为原则。考虑征地困难问题，近期实施K0+411平交口至终点段引道，通过改路接端芬侧旧路。远期有条件时实施起点至K0+411平交口段引道，需占用较多耕地。

优点:标高和桥长满足50年一遇洪水位和规划控制河道宽度要求，引道线形指标较好，近期引道和改路占用耕地较少，不影响房屋和居民出行，容易实施。

缺点:远期占用耕地较多，新建费用较高，施工周期较长。

表1 主要工程数量比较表

综上所述，方案一 旧桥改建(维修加固处理，增加桥跨)，虽造价较低、不需征地、桥长满足现有河堤间宽度要求，但桥梁标高不满足20年和50年一遇洪水位要求，桥长不满足规划控制河道宽度要求，线形指标不满足规范要求。

方案二新建桥梁(上游距旧桥13 m)及引道，桥长和标高满足50年一遇洪水位和规划控制河道宽度要求，引道线形指标较好;但近期改路起点段需在端芬侧X546旧路上填高1～2 m，旧路距两侧侨房仅1～2 m，需增设路肩挡墙，影响居民出行，实施困难。远期有条件时实施起点至K0+410平交口段引道，但需占用较多耕地。

方案三新建桥梁(上游距旧桥75 m)及引道，桥长和标高满足50年一遇洪水位和规划控制河道宽度要求，引道线形指标较好，近期通过引道和改路接X546旧路，占用耕地较少，不影响端芬侧房屋和居民出行，容易实施。远期有条件时实施起点至K0+411平交口段引道，但需占用较多耕地。

故本阶段桥梁方案推荐采用方案三新建桥梁(上游距旧桥75 m)及引道。

4 新建桥型结构设计比选

上部结构:新建海口埠桥为跨越120 m宽规划河道，为满足50年一遇洪水位标高，提高了桥梁标高，桥头填土高约4～5 m。为尽量减少路基平均填土高度，减小桥头引道纵坡，本项目桥梁上部结构优先采用梁高较低的空心板，不考虑梁高较高的小箱梁和T梁结构，空心板结构具有梁高低、施工方便、吊装重量轻等优点。

对空心板后张法和先张法进行比选，后张法适用于预制数量不大，可现场预制或山区条件、运输受限等情况;先张法适用于预制数量大，运输便利，可进行大规模预制的情况。本项目空心板预制数量不多，后张法可现场预制，不需建设大型预制场和预应力张拉设备，相对先张法，预制场建设费用较低，故本项目选用后张法预应力混凝土空心板。

下部结构:本项目桥梁墩高小于10 m，采用双柱式圆形桥墩，此型式的桥墩盖梁受力较为合理，桩间距不大时盖梁只需配置普通钢筋，桥墩的工程量也较小。双柱式桥墩具有结构受力合理，技术难度低，施工工艺成熟，方便快捷等优点。

表2 上下部结构经济指标比较表

本阶段对桥型方案一7×20m预应力混凝土空心板(后张法)和桥型方案二10×13 m预应力混凝土空心板(后张法)进行比选。20m空心板梁高虽比13m空心板高0.35m，但方案一相对于方案二河中落墩数量较少、桥墩对河流的影响较小、上下部总体经济指标较低，推荐采用桥型方案一。

［1］ 交通部.公路路线设计规范(JTG D20-2006)［S］.人民交通出版社.

［2］ 交通部.公路涵洞设计细则(JTG/T D65-04-2007)［S］.人民交通出版社.

［3］ 交通部.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)［S］.人民交通出版社.