城市道路下穿高速公路路改桥设计方案研究

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城市道路下穿高速公路路改桥设计方案研究

内容摘要：城市道路下穿高速公路路改桥设计方案研究

　　摘要：文章提出城市道路下穿已运营高速工程的设计原则和注意事项，并提出了合理的施工工序和工艺方案，在设计方面，结合路改桥的特殊性，在墩台形式的选取、桥梁的总体布跨方面特出建议，可供设计人员设计该类似工程时作为参考。

　　关键词：下穿,涉路,桥梁

　　1 引言

　　随着近年来各个城市大幅扩展，使得原本在城市外缘的高速公路，逐渐被城市所包容，为了更好地发展高速公路两边城市的经济，纵横交错的城市道路不得不穿越现状高速公路，已打通高速公路两边地域的交通。因此，城市建设的高速发展将会带来越来越多的下穿或上跨高速公路桥梁的实施，桥梁的实施也将会给正在运营的高速公路带来质量和安全隐患[1]。为了降低和减少质量和安全隐患，尽可能减少对运营高速的影响，桥梁的设计方案需要精心设计，认真对待每个细节[2]。

　　2 总体设计原则

　　下穿高速公路桥梁工程属于高速公路路基改桥梁工程，工程的实施直接影响运营的安全，路基开挖对施工期和运营期高速路基的稳定性影响也是设计需要考虑的重要问题。如何设计好该类涉路工程，需遵循以下几项原则[3][4]：

　　(1) 桥梁结构形式选取宜选取结构耐久性好、安全性好的结构。

　　(2) 考虑下穿道路为城市桥梁，宜适当考虑桥梁的景观性。

　　(3) 设计需考虑高速公路扩宽改造的可实施性。

　　(4) 桥跨布置须保证现有道路路基的稳定性。

　　(5)为确保施工期间路基的稳定性，桥墩台形式选取宜施工少开挖为原则。

　　(6)合理确定施工方案，保护好管线，以施工安全好、施工工期短为目标。

　　(7)道路桥梁防护设施的衔接良好，其他附属设施考虑精细。

　　(8)工程概预算考虑工程实施一定范围内的路面维修养护费用。

　　3 工程设计

　　(1)上部结构设计

　　针对小跨径桥梁来说，上部结构可选择的形式[5][6]有：空心板、小箱梁、T梁、现浇大箱梁。其中空心板铰缝部位易出现病害，易造成桥面反射裂缝产生;小箱梁刚度柔，美观性差;T梁刚度大，但梁高较高、美观性差;现浇大箱梁整体刚度大、耐久性好、行车舒适，桥下景观性好。故在考虑桥型选择时，建议优先选择连续大箱梁结构形式。

　　(2)桥梁墩台形式选择

　　墩台形式的选择[5][6]宜少开挖为原则，桥墩设计宜采用桩柱式，见图1。桥墩形式可选用独柱或双柱形式，若采用双柱形式，应取消桩顶系梁，适当加大柱径。

　　桩顶系梁不设，主要为了施工期间，不需大开挖路基施工系梁。桥台形式常见的有肋板台、重力式台，薄壁桥台和桩柱式桥台。肋板式桥台优点是抵抗台后土压力性能好，但承台和肋板的实施需要大面积开挖路基，影响施工期路基的稳定性和安全性，台后土的恢复回填压实度难以达到老路基的标准，台后易出现沉降，影响行车的舒适性。重力式桥台、薄壁桥台均与肋板台有同样的问题。桩柱式桥台施工简单，路基开挖量小，但由于桩柱式桥台抵抗台后土压力的性能一般，所以需要设计适当增大跨径，以使台前保留一定长度的路基，使得台前台后土压力差尽可能的小[7]。

　　(3)桥跨布置[7][8]

　　在确定好上部结构和下部结构形式，

　　需确定桥梁的桥跨布置，桥跨布置以保证改造后高速公路路基稳定为前提，桥梁总

　　长宜长不宜短，从桥下可通视性来说，也建议适当加大桥长。图2和图3为两种桥梁布置方案，图2为依据下穿道路路幅和沟渠跨度布置的跨径，桥跨布置无富裕度，属紧凑型桥跨布置。图3为宽松型桥跨布置，在满足原有下穿道路路幅和沟渠的条件下，适当的增大了跨径。从图2和图3中可以看出，紧凑型桥跨布置，台后填土比较高，桥台形式若选用图2中0号台桩柱式，就需在台前另做挡土墙，台后的土压力较大，易出现不均匀沉降、桥头跳车等现象。若采用图2中3号台薄壁式桥台，

　　则需设置承台，承台和台身的施工会带来大面积的开挖，这对另半幅正在运营的高

　　速公路带来巨大隐患。相对于紧凑型桥跨布置，增加2个边跨，桥台采用桩柱式，台前保留一段老路基平台，以平衡台后土压力，有效保障了台后路基的稳定性，同时也方便了施工。增加跨径对城市道路，也增加桥下可通视范围，行车更加舒适[9]。

　　(4)施工工序与工艺[10]

　　下穿高速公路桥梁工程为一改建工程，高速公路为正在运营的高速公路，这就要求施工必须是半幅施工、半幅运营，施工工期越短越好，施工工艺选取越安全越好。结合以上原则，建议施工步骤如下：

　　步骤1：做施工前的准备工作，进行半幅封闭，半幅施工的组织工作;在桥梁范围内，将封闭的半幅芜宣高速路基向下开挖2.0m左右,即上部结构施工高度，为保证运营侧半幅路基的稳定，开挖断面按1：1放坡。

　　步骤2：桥墩墩柱上部可采用人工挖孔，桩基采用钻孔灌注桩形式;也可以先采用机械钻孔，并完成桩基浇注后，再扩

　　孔桥墩部分，采用支模浇注桥墩墩柱。桥台盖梁采用在路基上开挖相应大小的路基坑槽，以满足施工支模为标准，然后现浇。

　　步骤3：以开挖的路基作为支撑，架立模板，实施上部结构箱梁部分。

　　步骤 4：重复以上步骤实施另半幅桥梁。

　　步骤 5：实施附属设施，开挖桥下路基，恢复通常运营。

　　4 结束语

　　上述介绍的下穿高速公路桥梁工程设计方法与施工工序工艺方法，具有结构安全性好、耐久性好、施工快捷、对原有路基的影响小及桥梁的整体外观质量好。设计人员应足够重视上述8项设计原则，做到精心设计，尤其对设计细节的考虑。只要做到以上8点设计原则，该类型的涉路工程质量才能得到保障。