公路与桥梁改造设计

摘 要：结合营口地区实际情况,提出了公路、桥梁改造设计中应该遵循的方案,解决改造工程设计中的难题.

关 键 词：公路；桥梁；改造设计

前言

现在的公路与桥梁建设项目中,大部分都是改造项目,而改造项目与新建项目有其不同的特点,因此在设计上结合多年在营口地区公路与桥梁改造设计中的工作,针对改造项目的特点做出切实可行的设计方案.

1路线设计

改建工程的路线设计应严格遵循的原则是在利用与改造相结合的基础上,尽可能满足路线技术指标的要求.也就是充分利用原路路基,改造原路基中不符合要求的技术指标.

中线设计非常关键,在中线的选择上应充分考虑以下问题：原路基本情况；改造的等级和要达到的标准；征地拆迁量的多少；施工的难易程度；桥梁加宽改造的方案.总之,这几个方面应总体考虑,相互协调,抓住主要方面来选择中线.

在平面线型设计中主要考虑充分利用原有路基,在直线长度的选择上首先考虑充分利用旧路,然后才考虑曲线间最小直线长度的要求.在曲线的设置上,如旧路满足技术指标要求,曲线半径、曲线长度、缓和段长度等尽量保持原来的数值.如果旧路曲线半径无法满足改造后路线等级要求时,则坚决予以改造提高,而且尽可能地加大半径.除非由于特殊条件限制如动迁、特殊地物等,方可采用极限半径,缓和曲线的设置应尽可能地满足规范要求,超高值要按规范要求.

在纵断的设计上,主要控制坡长与坡度.营口地区西部平原地区容易达到,东部山区除个别大岭地段外,也能达到低限技术指标要求.公路改造设计中的纵断设计有其自身特点.改建公路地面标高起伏不大,似乎拉坡比较容易,然而由于路面采用补强设计时,结构层较薄,因此拉坡必须认真仔细,保证最低填高超过最小结构层厚度要求.在改线段,拉坡应按新建路面的要求进行,在保证结构层厚度的同时,还要考虑路基填土高度及防冻厚度等因素.在桥位处应以桥梁高程为控制拉设计线,避免桥上填土,涵洞可以不单独考虑.

2路基、路面设计

在路基设计中除满足规范要求外,还应注意以下几个方面：首先注意新旧路基连接处的处理,通常采用挖台阶的方法,保证新旧路连接,台阶采用50cm高1m宽,注意挖除边坡表面不适合路基填筑的腐蚀土.营口地区路基全部采用山皮土填筑,最小填土一般保证70cm.同时由于营口西部地区土质为粉质粘土,颗粒极细,含水量较大,毛细水上升高度较高,因此在路基加宽改造上采用换填山皮土的措施,根据近几年的设计经验,山皮土换填最小厚度为50cm,条件比较差的部分保证80cm.

在路面的设计上加宽部分和旧路部分分别计算.加宽部分按新建路面设计,旧路部分按补强设计,但要保证二者强度一致.材料的选择上,近年营口重点工程面层采用两层摊铺,一般上面层为3～4cm改性沥青砼,下面层为4～6cm沥青砼.在基层材料选择上,营口地区近年来广泛采用水泥稳定镁渣、水泥稳定砂砾.由于镁渣的大量使用而导致资源枯竭,镁渣质量达不到要求,因此干线公路现已取消水泥稳定镁渣,而全部采用水泥稳定砂砾,镁渣只在有些路面的垫层中使用.营口西部地区属无砂石区,进年来由于高速公路用量大,砂砾很高,砂砾质量迅速下降.因此营口地区基层材料匮乏日见明显,现在也在积极探索新材料、新工艺,如水泥稳定级配碎石、冷再生基层等.由于营口地区水位高,因此新建路面必须考虑加设垫层,既提高了路基高度,又保证了路面最小防冻厚度.垫层材料大部分采用镁渣和砂砾,但由于因素,近年在垫层材料选择上尝试使用含石量较高的山皮石,效果也不错.在改造项目的路面设计上还应注意几个问题：基层与面层结构,加宽部分与旧路补强部分应保持一致,一个是施工方便,另外路改与路面往往分两年施工,加宽部分垫层与旧路保持同一高度能保证通车安全,因此加宽部分设计时,首先拟订面层、基层厚度然后计算垫层厚度；另外需注意的是对旧路翻浆部分需处理到位,设计中应提出具体处理方案；为保证新旧路面连接,可采用接缝处铺设土工布或聚丙烯格栅来处理.

3桥梁改造设计

3.1方案的选择

在桥梁改造方案的选择上大体有两种.一是旧桥建造时间较长,桥梁受力部分构件损坏严重,已不能满足改造后的使用要求,这样的桥需重建；而大多数情况是旧桥受力构件没有明显损坏,加宽改造并加固后能满足使用要求,这时采用加宽处理,加宽可以采用单侧加宽和双侧加宽两种情况,如没有特殊情况,优先考虑单侧加宽,一方面减少了桥梁的接缝,整体效果好,避免了不均匀沉降及新旧桥连接带来的隐患；另方面在将来再次改造时,可将旧桥拆除,利于二次改造.

3.2设计中应注意的一些问题

在桥梁改造加宽中,加宽部分的上下部结构型式尽可能与原桥保持一致,梁板尺寸、墩台的尺寸也尽可能采用原来的数值,这样既能保证桥梁外型的和谐统一,也能保证新旧桥结构刚度一致.在上部结构的处理上,由于旧桥边板外侧无绞缝钢筋,因此加宽后新旧桥梁板之间缺乏很好的连接,如果采用在旧桥边板栽置钢筋,边板容易受到损害,为了满足整体受力采用适当增加桥面铺装层钢筋砼厚度(常采用10～12cm),增大铺装层钢筋直径(常采用φl0～φ12)的方法.在下部结构处理上对于钻孔灌注桩基础没有特殊要求,而对于石砌或钢筋混凝土墩台来说要采取必要的措施来减少加宽部分沉降.营口西部水网地区土质为粉质粘土,承载力较低,易产生沉降,因此在基底的处理上,采用换填砂砾或片石的方式提高承载力,减少沉降.基础采用钢筋砼扩大基础来抵抗不均匀沉降所导致的基础变形破坏.在新旧基础的结合部位不主张连接在一起,而保留沉降缝.从实践看采用以上措施,效果比较理想.在桥梁伸缩缝设计中充分考虑新旧桥的特点,旧桥伸缩装置通常都受到不同破坏,因此在加宽改造后应给予重新设置,由于旧梁板无法埋设钢筋,而且无法安装现在应用较多的毛勒缝而多采用美佳伸缩缝.在桥头引线的处理上,由于受桥面标高的限制,桥头引线采用下挖方法保证结构层厚度来解决路面强度不足的问题,在桥头填料选择上采用砂砾分层填筑.

4结语

在营口地区公路与桥梁改造建设中,随着社会经济的发展,对公路与桥梁使用性能的要求越来越高,探索新方法、新工艺,解决公路与桥梁改造的难题显得尤为重要.