县道X443线花山桥旧桥改造方案分析

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摘要：县道x443线位于广东省肇庆市广宁县境内，花山桥为X443线上K51+405跨越山区河流的大桥，通过对旧桥结构及表观病害的检测、以及桥区的水文地质勘察结果的分析，提过具体可行的改造方案。

关键词：拱桥、旧桥检测与评价、旧桥维修、旧桥扩建

中图分类号：S773.4 文献标识码：A 文章编号：

一、 旧桥概况

1、 总体现状

花山桥位于X443线广宁县赤坑镇花山村辖区内，公路等级为公路―四级，桥中心桩号K51+405，桥梁为正交2-24m双曲拱桥，桥总长60.3m，桥面总宽4.8m，桥面净宽3.9m，设计荷载为汽--15，该桥于1972年竣工通车。由于近年来往车辆增多及车辆超载严重等原因，导致该桥第二跨左侧的拱上侧墙向外位移最大约10cm，右侧拱上侧墙的砂浆脱落；第一跨右栏杆严重损坏；桥面沥青表面处治面层严重坏烂，存在交通安全隐患，影响行车安全和畅顺，从而影响该桥的安全使用。

2、 旧桥检测及病害结果分析

依照《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）的要求进行评定，该桥结构技术状况综合评分为45.6，属三类桥。桥梁外观检查情况如下：

该桥上部为2×24m的钢筋混凝土双曲拱，每跨双曲拱设4片拱肋，每跨主拱圈上设2孔腹拱圈。

双曲拱：拱肋和拱波外观质量较好，其中第1跨1#拱肋和第2跨1#、4#拱肋在跨中附近的拱肋顶部混凝土因受侧墙挤压局部破碎、脱落，第2跨4#拱肋北市台侧1/4跨处有较大面积的水泥砂浆与拱肋分离，局部松动、脱落。

腹拱圈：该桥共设4孔浆砌片石腹拱圈，各跨腹拱圈顶部均有1条横向贯通裂缝，拱圈底面局部有网裂，裂缝宽度在0.30~1.0mm间。

拱上侧墙：第1跨和第2跨在拱顶附近的上游侧墙往外鼓突，以拱肋为参照，第2跨上游侧墙最大往外突出约10cm，局部侧墙片石松动、开裂。

二、 设计方案

1、建设规模及技术指标

（1）建设规模

本项目按四级公路标准，设计行车速度20公里/小时，在旧桥上游加宽4.8m，加宽桥长70.29m，加宽后桥面总宽9.23m，净宽8.5m，防撞墙2×36.5cm。

旧桥修复方案：拆除侧墙、拱上填料及桥面系后，重新浇筑钢筋砼侧墙、桥面板和防撞墙，将原填料换填为素砼，墩台处设胀缝。

加宽桥方案：上部结构为4×16.5m现浇钢筋砼T梁，先简支后桥面连续，两桥台设伸缩缝，下部结构为独柱墩，南街桥台为重力式台，明挖扩大基础，北市桥台为埋置柱式台，砼灌注桩基础。

桥头引道采用挖除重铺路面后与现有路面接顺，引道路基宽7.0m，路面宽6.0m，路面结构采用15cm级配碎石垫层+15cmC20砼基层+24cm水泥砼面层。

（2）技术指标

荷载等级：加宽桥按公路―II级；旧桥按维修后达到原设计荷载等级汽-15级设计。

设计洪水频率：1/100。

2、工程水文地质勘察

（1）桥位地基由人工填土层，第四系冲积层和震旦系砂岩3个工程地质层组成。

人工填土层呈土褐\棕红色，由粘性土混1~10%岩屑、角砾组成，稍经固结，可塑状，具粘性，局部分布，平均厚度为5.80m。

第四系冲积层自上而下依次为：①砾砂层，灰白，为不等粒砂，松散，饱和，局部分布，厚度约为1.00m；②卵石层，杂色，砂砾充填，卵石大小2~15cm，母岩为脉石英，松散，饱和，局部分布，厚度约为0.80m。

震旦系砂岩自上而下依次为：①强风化变质砂岩，褐色，岩心破碎，呈2~5cm碎块状，岩质较软，锤击易碎，部夹中风化岩块，局部分布，厚度约为3.80m；②中风化变质砂岩，灰、褐色，裂隙发育，裂隙面风化较强并有铁质渲染，全场地分布，层厚不均匀，平均厚度为2.17m。层面平坦。③微风化变质砂岩，呈灰、青灰、浅褐色，微裂隙较发育~发育，面略有风化，部分有铁质渲染，岩质坚硬，锤击声宏，全场地分布，层厚较均匀，平均厚度为4.93m。

（2）根据野外地质鉴定，结合钻孔简易水文地质观测，地下水主要为孔隙潜水，赋存冲积层形成的砾砂、卵石层中，渗透性较好，含水量丰富，无承压性。根据河水水质分析，河水对混凝土不具腐蚀性；河水与地下水呈强水力联系并互为补给，推断地下水对混凝土也不具腐蚀性。

（3）据地质地貌观察，项目区新构造运动主要表现为间歇性上升，形成构造剥蚀地貌。桥位位于震旦系基岩内，未发现全新世活动性断裂或发震断裂通过，本地块趋于稳定。

根据资料，广宁一带历史上曾发生过3～4级小地震。另根据《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05g（相当于地震基本烈度Ⅵ度）。

3、工程设计要点

随着当地经济发展，近几年交通量不断增加，花山桥所处路段路宽桥窄，且侧墙及桥面系出现多处病害，经肇庆市公路工程质量监测站核定旧桥技术等级为三类桥。现对旧桥进行改造，并在上游新建加宽桥。

（1）纵断面

改造后桥梁设计标高比现有桥面降低约27cm，桥面横坡由旧桥拱上填料及加宽桥盖梁调节。

（2）加宽桥下部构造

加宽桥下部结构桥墩采用独柱墩，钢筋砼钻孔灌注桩基础，采用悬臂式盖梁，墩柱径D120cm，桩径D140cm，桩基采用嵌岩桩设计，嵌入微风化岩深度为1.5~3.0m。南街桥台为重力式台，明挖扩大基础，北市桥台为埋置柱式台，砼灌注桩基础，桩径D100cm，采用支承桩设计，嵌岩深度为0.5m。

为满足抗震设防的构造要求，各墩、台均设置横向防震抗滑块。

桥墩处支座采用15×20×2.8cm普通板式橡胶支座，桥台处采用15×20×3.0cm四氟滑板橡胶支座。

（3）上部构造

加宽桥上部构造为4×16.5m现浇钢筋砼T梁，先简支后桥面连续，桥面铺装为10cmC40砼桥面铺装层，T梁跨中骨架预拱度为3cm。

旧桥拆除侧墙、拱上填料及桥面系后，重新浇筑钢筋砼侧墙、钢筋砼桥面板和防撞墙，将原填料换填为素砼，墩台处设胀缝。

加宽桥与旧桥间预留1cm纵缝，纵缝处设置角钢，中间采用三层油毛毡隔开。

全桥在桥台处设置2条YFG40型伸缩缝。

三、 施工注意事项

严格按照有关现行施工技术规范和设计要求进行施工，还应注意以下事项：

1、上部结构

（1）为使现浇桥面混凝土与T梁紧密结合成整体，应使T梁的顶面粗糙。

（2）施工时应注意设置桥面横坡，加宽桥桥面横坡均由墩（台）帽形成，旧桥桥面横坡侧墙及拱上填料调节。

（3）加宽桥T梁施工时，须密切注意预埋桥面铺装架立钢筋、防撞墙及伸缩缝钢筋，并预留伸缩缝及泄水孔位置。旧桥桥面板施工时，应注意预埋防撞墙及伸缩缝钢筋。

（4）加宽桥桥面施工时，应先施工防撞墙，再施工桥面铺装层。

（5）旧桥拆除拱肋以上构造时，应每跨对称施工，且两跨同时进行，挖除拱上填料时应注意不破坏拱肋及拱波，施工过程中应及时将废料清除并运走，避免堵塞河道。

（6）焊接钢筋时，要根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004和《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000严格检查焊接质量和几何尺寸。

2、下部结构

（1）桩基放样前，应对控制点进行复测，确信无误后，才能进行下一步施工，以便消除基础坐标在设计和放样过程中的错误，如发现复测数据有所偏差, 应及时通知设计单位。

（2）1#、2#桥墩桩基采用搭设钻桩平台施工，3#桥墩桩基采用围堰施工。

（3）桥墩桩基采用嵌岩桩，桥台桩基采用支撑桩，桩底沉渣厚度不大于5cm；桩基钻孔施工时应对应地质报告施工，如施工时实际地质情况与地质报告不符，应及时通知监理和设计单位处理。

（4）由于实际桩基钻孔位置和地质钻孔位置之间会有偏差，要求施工单位做好详细钻孔记录，并保存完整岩样，为确定终孔时间提供原始记录。

（5）由于2#墩桩基离旧桥墩基础较近，为了尽量减少对旧桥墩基础的影响，建议2#墩桩基采用回旋钻机钻孔，同时加强对旧桥墩的观测。

（6）桥墩、台帽必须保持平整、清洁，支座必须安放水平、准确。施工应严格控制各控制点标高，准确设置支座位置和高程。

（7）浇筑墩、台帽混凝土时要求采用有效措施，减少水化热的影响，避免出现施工裂缝。

（8）北市桥台施工前，先按路基压实标准填土至盖梁底标高,再进行钻孔桩的施工, 需待台前、台后填土稳定后,方可在其上浇筑T梁。

结语：通过对花山桥旧桥改造工程前期详细的勘察设计，为施工提供了具体、可行的方案，大桥在未封闭交通下施工期，施工期间进展顺利，后期运营后为发现病害，本设计方案较为成功，为山区旧拱桥的改造方案提供一定的借鉴作用。

参考文献：

【1】《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008

【2】《X443线花山桥旧桥检测报告》

【3】《X443线花山桥扩建工程施工图设计》