高速公路改扩建工程中桥梁平面调整的设计与施工

柳 磊

（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250031）

引言

目前，我国高速公路建设已由大规模新建过渡为新建与改扩建并存，且改扩建工程比例呈逐年加大的趋势。利用既有公路资源进行改扩建，具有节约土地、保护环境、降低造价等优点，是符合科学发展观要求的公路工程建设形式[1]。

在高速公路改扩建工程中，经常会遇到平面调整的情况。引起平面调整的主要原因：（1）老路的平面线形指标较低，不满足现行规范要求；（2）受道路两侧的电力、铁路、建筑物等设施影响，无法进行正常拼宽，征拆工作量较大；（3）现状高速公路路段为深挖路堑，岩面较陡，正常拼宽时开挖量较大，工程造价高；（4）跨铁路桥梁若采用两侧拼宽，不满足铁路净高要求且拼宽施工对铁路运营影响大，需采用分离新建方案；（5）为满足城市发展规划，市区周边局部高速公路调整为城市快速路。因此，需要对道路设计线进行调整[2]。

位于道路设计线调整段的桥梁设计不仅与平面调整的大小有关，还与桥梁的技术状况、工程造价、施工保通等因素密切相关。高速公路改扩建工程中的桥梁平面调整不仅是设计的难点，也是施工的难点[3]。

1 工程概况

京沪高速公路莱芜至临沂（鲁苏界）段改扩建工程采用双向八车道高速公路标准，设计速度120 km/h，路基宽度42 m，桥涵设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。既有京沪高速公路在K544+000—K546+000 区间，路线指标较低，为连续下坡与连续弯道组合形式，其中东儒莱河大桥位于连续下坡的底部凹形竖曲线上，平面处于左转半径为1 787 m 的圆曲线，属于本工程的事故多发路段。运营期间为提升该路段的行车安全，管养部门采取了增设限速标志、避险车道、减速减震带、安全警示标志、加强型护栏等多项措施，亟需在本次改扩建工程中对该路段进行安全提升[4]。

高速公路改扩建工程对东儒莱河大桥路段采用了平面线右偏的设计方案，新平面设计线相比原设计线向右偏移8.1～22.0 m，纵断抬高0.27～0.40 m，横坡由原来的单向4%调整为双向2%。平面调整后东儒莱河大桥平面位于直线段，纵断面位于2.5%的路段，线形组合得到明显改善。见图1。

图1 桥梁平面调整

现状东儒莱大桥跨径布置为4×30 m，桥梁全宽28.0 m，上部结构采用预应力混凝土I 型组合梁，下部结构为柱式墩、桩基础，0 号台为U 台、扩大基础，5 号台为肋板台、桩基础。根据桥梁检测报告，本桥主要病害：（1）I 型梁腹板底部、横隔板上部出现露筋及锈胀病害；（2）桥台背墙、侧墙出现多处竖向裂缝；伸缩缝锚固区混凝土破损；（3）护栏立柱破损、混凝土剥落。

2 桥梁设计

以往高速公路改扩建工程中遇到道路设计线平面调整的情况，通常采用旧桥整体拆除新建的设计方案。原设计方案不仅造成了资源的浪费、环境的污染和投资的增加，还对施工保通产生严重影响[5]。为避免这些问题，对东儒莱河大桥的平面调整开展了精细化设计。

首先对本桥平面调整情况详细分析，平面线位调整后新桥左幅4 跨与旧桥重叠，需待旧桥拆除后方可施工；新桥右幅第1-2 跨局部与旧桥重叠，第3-4跨不受旧桥影响，不受旧桥影响的新桥右幅2-4 号墩台可正常施工。此外，新建桥梁的施工还受高速公路的保通影响。

旧桥上部结构为预应力混凝土组合I 型梁，新桥施工需要将旧桥上部全部拆除，拆除期间不可避免会对旧梁造成损坏，且该结构形式的整体性较差，旧梁承载力不满足规范要求。结合桥梁上部病害检测情况，对旧桥上部结构采用拆除的方案。下部结构病害较轻，经局部修复后可继续利用。

经综合考虑后，对东儒莱河大桥采用“上部结构拆除新建，下部结构维修利用”方案。为最大程度利用旧桥下部墩柱与基础，新桥分孔线仍旧按照旧桥分孔线进行布置。新建上部梁在布梁设计时，需根据旧桥实测分孔线适当调整。根据新旧桥的相对关系，对旧桥的桥墩盖梁拆除，旧墩柱继续利用。由于纵断抬高需对旧墩柱进行局部接高，然后新做整体式盖梁，新建的上部结构采用预应力混凝土小箱梁形式。

由于道路设计线向右偏移，旧桥墩柱主要为新桥左幅桥墩利用，新桥右幅均采用新建桩柱式墩；左幅0 号U 台拆除旧台帽和侧墙帽，右幅0 号台进行拼接，左右幅均整体新做侧墙帽和台帽；左幅4号台利用旧桥肋板，新建桥台盖梁及耳背墙；右幅4 号台新建肋板台。通过对本桥的精细化设计，可以最大程度利用旧桥下部墩柱，节约了资源，降低了造价。见图2、图3。

图2 桥墩改造利用设计/cm

图3 肋板台改造利用设计/cm

3 施工保通

由于东儒莱河大桥位于道路设计线平面调整路段，属于施工保通的关键节点，施工保通存在新旧桥重叠区域大、施工干扰因素多等难点。总体施工顺序为先施工右幅，后施工左幅。

3.1 第一阶段

旧桥维持现状保持通行，施工不受旧桥影响的新桥右幅0 号拼宽U 台，1 号桥墩1～2 号桩基及外侧盖梁，吊装第1～2 孔外侧保通预制梁；施工2～4 号墩台，吊装第3～4 孔全部预制箱梁。见图4。

图4 第一阶段保通设计

3.2 第二阶段

右侧9 m 宽保通范围内的桥梁施工完成后，旧桥右幅车辆转移至新桥右幅的保通桥梁内，旧桥左幅车辆维持不变。拆除旧桥右幅上部结构；改造旧桥右幅0号U台，施工右幅1号桥墩3～4号桩基及内侧盖梁，吊装第1～2 孔内侧剩余预制箱梁。见图5。

图5 第二阶段保通设计

3.3 第三阶段

开放施工完的新桥右幅，用于双向保通；拆除旧桥的左幅上部组合I 型梁、盖梁、台帽等，将旧墩柱接高后新做整体盖梁。见图6。

图6 第三阶段保通设计

3.4 第四阶段

施工新桥左幅下部结构、吊装上部预制梁，完成桥面系及其它附属工程施工。见图7。

图7 第四阶段保通设计

3.5 第五阶段

新桥左幅开放通行，全桥双向八车道同行，施工完毕。

4 结语

高速公路改扩建工程桥梁施工建设期间，必须严格按照设计要求，现场施工组织有序，高速车辆保通顺畅，节约工程造价。通过对京沪高速公路莱芜至临沂（鲁苏界）段改扩建工程中东儒莱河大桥的平面调整开展精细设计，并对施工保通开展专项设计，取得了良好的工程应用效果。