桥基设计方案论文

摘要：结合安阳至新乡高速公路改扩建工程实际，对高速公路桥梁的拼接加宽方案进行了分析。介绍了目前高速公路桥梁拼接加宽的几种方式，从桥梁结构性能、结构耐久性、安全性，施工便利性以及工程造价等指标综合评定分析比较，提出了采用上部构造连接、下部构造不连接的拼接加宽方法。另外针对老桥存在的一些病害的具体情况，提出了维修加固方案。下面小编整理了一些《桥基设计方案论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

桥基设计方案论文 篇1：

南水北调中线西四环暗涵工程动态设计浅析

摘要：西四环暗涵工程于2005年5月开工，在工程施工过程中，充分体现浅埋暗挖工法信息反馈动态设计的特点，针对相关政策法规、施工环境变化，对穿越立交桥、混凝土碱含量、穿越大台支线铁路框架桥及通气孔设置等进行了动态设计，从技术上保证了工程安全优质的实施。

关键词：南水北调；西四环暗涵；动态设计

文献标识码：A

Dynamic Design of Buried Culvert Project in the West Fourth Ring of Middle Line of the South-to-North Water Transfer

FU Yun-sheng

(Beijing Municipal Institute of Hydraulic Engineering Planning Design and Research， Beijing 100044， China)

Key words：the South-to-North Water Transfer Project；the west fourth ring； dynamic design

1 概 述

《南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)西四环暗涵初步设计报告》已于2004年5月通过了水利部水利规划设计总院的审查；2004年7月国家计委投资评估中心进行了审查，并批复投资。2005年5月工程开工建设。

在初步设计审查中，确定了立交桥的穿越加固方式、混凝土碱含量标准以及浅埋暗挖地层超前注浆加固参数，因穿越五路居铁路框架桥较为复杂，需进行单独设计，单报单审。

自工程批复以来，随着技术的进步和经验教训积累，设计条件发生了改变，主要有以下几个方面：随着对碱集料反应认识不断加深，以及本工程耐久性要求高，南水北调中线干线工程建设管理局于2005年2月发布了《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》(试行)，规定混凝土总碱含量不得大于2.5 kg/m³；受地铁线穿越崇文门车站等变形值超标影响，北京市交通委员会于2005年5月下发加强穿越管理的通知，并明确了新的工作程序；开工以后，13处竖井及横通道开挖发现地层参数变化较大，原设计加固参数需进行适应性修改；立交桥成功穿越并取得了监控量测初步成果，有益于穿越五路居铁路框架桥加固方案的确定；西四环快速路交通日益繁忙，通气孔施工占路困难。本着信息化设计的原则，针对以上变化，进行动态设计。

2 混凝土碱活性

为了有效预防南水北调中线干线工程混凝土发生碱骨料反应，保障混凝土工程的安全和正常运行寿命，参照其它有关技术标准、规程，南水北调中线干线工程建设管理局制订了《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》(试行)^[1]，条例规定了预防南水北调中线干线工程混凝土发生碱骨料反应的检验规则、工程分类、预防措施和管理与验收要求。

西四环暗涵工程一衬钢格栅挂网喷射混凝土设计强度为C30，既起到施工支护作用，同时也是主要承担外部荷载的永久结构，因此对混凝土需要求其耐久性。

喷射混凝土支护技术以其及时性、早强、工艺灵活和紧贴围岩等特点在国内外得到广泛应用。浅埋暗挖施工中主要采用的喷射方法有干喷法、潮喷法、湿喷法3种。干喷法存在粉尘浓度大、回弹率高、强度不稳定等缺点，严重损害工人健康，浪费材料；湿喷法采用专门的机械设备和速凝剂，可有效的降低粉尘浓度、减少回弹；潮喷法界于两者之间，所采用的设备与干喷法基本相同。

干喷混凝土是目前在地铁等浅埋暗挖工程施工中普遍采用的喷射工艺。由于其喷射工艺的特殊性，其水泥用量一般控制在420~500 kg/m³，所用速凝剂大部分为碱性速凝剂，碱含量一般在10%~20%，掺量为4%~5%，即使采用低碱水泥，碱含量在0.5%左右，所配制的混凝土总碱含量也远远大于2.5 kg/m³。

湿喷法可以采用一定掺合料替代部分水泥，可以降低水泥用量，是喷射混凝土施工方法中碱含量控制最为有效的施工方法，但一般用量也在400 kg左右，再考虑掺合料、减水剂中的碱含量，即使采用无碱速凝剂，混凝土总碱含量控制在2.5 kg/m³以内也有一定的难度。

据此就喷射混凝土碱含量问题提请南水北调中线干线管理局讨论，经专家咨询，确定喷射混凝土总碱含量控制指标为不大于3.0 kg/m³。因为干喷混凝土无法满足以上要求，必须采用潮喷法或湿喷法。因西四环暗涵开挖步距最大为0.5 m，单次喷射混凝土量不大于1.15 m³，经过采用国产和进口机具分别进行实验，湿喷法无法保证工程施工顺利进行，最终确定采用潮喷法，在采用无碱液态速凝剂的前提下，可满足混凝土总碱含量控制指标要求。

对于二衬模筑C30钢筋混凝土，经配合比优化，其总碱含量低于限值2.5 kg/m³的要求，同时混凝土的性能和工作性能够满足施工技术要求。

3 穿越立交桥

根据穿越法规及保护要求变化，对穿越立交桥加固设计进行了深化，实行由现状评估—穿越设计—风险评估—应急预案四级有机结合的穿越设计方法，并建立可靠的监控预警机制，保证施工安全。在设计过程中，召开专家咨询审查会20余次，加固方案以通过施工监控量测得到了验证。

本工程穿越的立交桥原设计加固方案主要依据桥梁基础不同的结构型式及其与暗涵的相对关系来确定。通过立交桥现状评估^[2]，提出了符合实际情况的沉降限值，见表1，据此修正原加固方案，如定慧北桥有二级加固提高为一级，沉井基础下暗涵净距由3 m缩小为1 m。

方案修订后即进行风险评估，通过模拟计算验证方案的有效性和适合性，确定合理的暗涵间距和施工工序，如加固长度、上下台阶间距、双洞净距及开挖掌子面间距等，进一步反馈修改加固方案，最终加固方案，见图1。

最后总结以往经验教训，针对本工程特点，制定了一般塌方及重大塌方、暗涵穿越的相关桥梁变形超过警戒值、地面沉降、拱顶下沉、水平收敛值等超过警戒值、地面出现隆起、地下管线事故等应急预案，进一步确保施工安全。

4 注浆试验

小导管超前注浆工艺和材料与地层情况紧密相关，在施工导则和技术要求中只给出了其控制指标的范围，需通过原位注浆实验来进一步分析注浆材料的可靠性和不同地层的可注性，确定适合不同地层的浆才配比和注浆参数，有效防止地面隆起和掌子面坍塌，保证施工安全。经过大量原位实验，对一般卵砾石层，浆液采用改性水玻璃，其PH值宜大于等于4.0，采用单液注浆泵，注浆压力0.3 MPa左右，浆液有效固结半径300 mm，扩散半径约500 mm，固结强度可达0.5 MPa；对含砾量较大自稳能力差的地层，采用水泥—水玻璃双液浆，加XPM添加剂，注浆压力采用0.15 MPa左右，扩散半径200~400 mm，其固结强度高于单液浆，可达7~10 MPa；另外注浆小导管打入困难，将其长度由原设计的2.25 m缩短为1.7 m，由开挖两步打设一次改为每步一打，以进一步改善注浆加固效果。

图1 立交桥加固横断面图

5 监控量测结果应用

主要应用于两个方面：根据监控量测结果对成洞进行临时支护并确定二次衬砌的施作时机；对穿越大台支线铁路框架桥方案进行研讨，在保证安全快速的前提下，可大幅度降低工程投资。

浅埋暗挖工法有别于传统的新奥法施工，将一衬的强支护与永久承载结合起来，通过保证一衬充分的变形稳定，进一步明确了复合衬砌的受力分配^[3]。这就需要通过精确的监控量测来确定二衬的施作时机，通过监控量测数据说明在二衬不跟进的情况下支撑的安全性。现场量测数据均绘制成时态曲线，通过曲线判断围岩状态，求得沉降及收敛值的速度及加速度，对沉降及收敛值的发展进行预测，当位移时态曲线趋于平缓时，通过数据回归分析或其它数学方法分析、推算最终位移值。依据规范规定施作二衬的三项条件，确定二衬合理的施作时机。在实测位移值急剧增长或位移速度无明显下降，而实测位移相对值已接近允许值，支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采取相应应急预案(支撑、注浆等)。当采取一定措施后仍难以符合上列条件时，可提前施作二次衬砌，但此时二衬的功能及受力发生了本质的改变，已作为应急措施进行了单独的设计。现已对收敛变形大于5 mm的断面及立交桥下断面加设了工字钢支撑，作为一衬可能失稳的备用措施，对变形没有强制限制，10 m加设一道可提高一衬承载能力约20%。

现西四环暗涵已穿越23座立交桥中的20座，根据已经取得的监控量测成果，桥基最大不均匀沉降为1.2 mm，最大绝对沉降3.2 mm，最大水平位移0.68 mm，桥下地面最大沉降6.5 mm。可见现采用的洞内360°注浆密排格栅的地层加固方法(见图1)，对建筑物及地表沉降控制良好，而且有部分地表产生1~2 mm的隆起(已考虑修正回填注浆压力)，由此拟对五路居铁路框架桥穿越方案进行修正。

五路居铁路框架桥(京门—大台支线铁路桥)位于海淀区管内，五路铁路框架桥为1-14.0 m+2-17.5m+1-14.0 m四孔闭合式框架桥。西四环暗涵分别在2-17.5 m的边孔跨中下穿，暗涵中心距19.0 m。原市铁路院设计采用隔离支撑桩方案，该方案对地层扰动大、施工工艺复杂、投资高(约2 200万元)，工期长。方案如图2。

图2 穿越五路居铁路框架桥原方案图

穿越优化方案参考立交桥穿越方案制定，穿越铁路桥区段，暗涵周边地层加固采用360°小导管注浆厚2.0 m，钢架密排。加固范围为西四环暗涵桩号中8+083至中8+140(共57 m)。具体施工方案为：导管选用d=25 mm(外径)，壁厚5 mm，开挖步距0.33 m，钢格栅每米三榀；上半拱导管间距30 cm，仰角10°~15°，导管长1.7 m，每开挖一步注浆一次；为减小打入难度，下台阶导管水平打入，间距30 cm，导管长2.25 m，与暗涵轴线夹角45°，每开挖两步注浆一次。另外在180°小导管注浆范围内插打长2.25 m仰角45°注浆小导管，将注浆区域扩大至2 m，以进一步提高承载能力。注浆压力0.30 MPa左右。

将洞侧面一衬回填注浆管间距加密至1.0 m，通过多次回填注浆进一步加固桥基础围岩并确保围岩密实。根据工程实践，灌浆压力采用0.2~0.35 MPa。由于在穿越地段暗涵覆土较浅，为防止灌浆压力过大导致路面隆起，在铁路桥基础下灌浆压力采用较大值，以减小框架桥基础沉降并保证地基承载力，在一般路面下灌浆压力采用较小值。

施工过程中加强超前勘探和监控量测，确定铁路桥基础参数的可靠性及相应加固方案对地层的适应性。方案如图3。

图3 穿越五路居铁路框架桥优化方案

该方案可利用现有施工竖井开挖，施工方便，对地层扰动小，并有立交桥穿越的成功经验，投资省(约900万元)，工期短。现已展开对该方案的咨询审查工作。

6 通气孔

随着西四环交通流量日益增长，需对主路通气孔设计采取特殊措施，以最大限度的减轻对交通的影响。

由于本工程为输水工程，为防止输水暗涵内产生气阻或真空，影响工程输水功能，危及暗涵结构安全，故需设置通气孔。原设计西四环路范围内通气孔共19处，经优化取消2处，现为17处。按通气孔布置位置分为路面通气孔及桥下通气孔，其中路面通气孔10处，桥下通气孔7处，通气孔平均间距约为500 m，见图4。路面通气孔施工需占用西四环一侧主路一条行车道，施工工期为两个月，其结构见图5。为减少对交通的影响，拟通过加设调压建筑物、延长控制闸门操作时间等措施最大限度减少路面通气孔的数量。

考虑了两种修改方案，方案1为路下通气孔全部取消方案；方案2路下部分通气孔省略方案，保留管道较高部位的5号、19号、23号三处通气孔，有利于进入管道的空气及时排出。

经研究路下通气孔全省略的方案就过渡过程对结构安全而言，是可行的，但考虑到排气条件不如原设计方案，可能影响输水系统的输水效率；与原设计方案相比，方案1可以在不影响工程结构安全的情况下，减少路面通气孔施工的困难；但需要加设调压塔并改变闸门的操作时间及方式。

图4 南水北调中线京石段应急供水工程北京西四环段通气孔布置纵断面示意图

图5 暗涵截面及通气孔布置示意图

方案二与方案一相比，就过渡过程对结构安全而言，由于通气孔的直径较小，调压作用较小，该设计方案没有较大的改进，但是在一定程度上改善了输水过程中的输水效率；仍需要加设调压塔并改变闸门的操作时间及方式。

考虑到工程输水保证率高，拟采用方案二。通气孔减少后，通气时管内流速有所提高，部分桥下通气孔需要加高，桥下净空尚满足要求。

7 结 语

通过贯彻信息化动态设计、科技创新的理念，在本工程设计中，能积极主动的顺应设计条件的改变，及时总结本工程及相关工程的经验教训，增强了设计方案的适用性和先进性。

在后续建设过程中，将进一步总结动态设计的经验，为保证工程安全、优质的实施提供先进适用的技术支持。

参考文献：

[1] 南水北调中线干线工程建设管理局.南水北调中线干线工程京石段应急供水工程(北京段)西四环暗涵浅埋暗挖施工技术导则(试行)[Z].北京：南水北调中线干线建设管理局，2005.

[2] 北京市政工程规划研究总院.西四环立交桥咨询评估报告[R].北京：北京市市政工程规划研究总院，2005.

[3] 王梦炽.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽：安徽教育出版社，2004.

作者：付云升

桥基设计方案论文 篇2：

安阳至新乡高速公路改扩建工程桥梁加宽方案比选

摘要：结合安阳至新乡高速公路改扩建工程实际，对高速公路桥梁的拼接加宽方案进行了分析。介绍了目前高速公路桥梁拼接加宽的几种方式，从桥梁结构性能、结构耐久性、安全性，施工便利性以及工程造价等指标综合评定分析比较，提出了采用上部构造连接、下部构造不连接的拼接加宽方法。另外针对老桥存在的一些病害的具体情况，提出了维修加固方案。

关键词：桥梁工程　加宽方案　比选　空心板　高速公路

1　前言

京珠国道主干线安阳至新乡段高速公路是国家高速公路网规划及河南省公路网主骨架的重要组成部分。京珠国道主干线在河南省境段全长约529公里，是中原地区南北交通的主要运输干线，自建成通车以来，交通量以较快的速度增加，交通压力日益凸显。特别是安阳至新乡段，交通量总体规模保持在较高的水平，公路服务水平逐渐下降，已不能满足发展的需要。对安阳至新乡的加宽改扩建的需求日益迫切。

2　加宽标准拟定

2.1加宽宽度

根据本项目工程可行性研究报告中预测安阳至新乡段高速公路年平均昼夜交通量：2010年为48594辆／日，2020年为78484辆／日，2027年为99515辆／日。按照《公路工程技术标准》规定：“高速公路一般适应平均昼夜交通量为25000辆／日(折算为小客车)以上”，项目在设计年限内形成的交通规模达到八车道高速公路的要求，同时考虑到本项目京珠国道主干线作为河南省高速公路网的基本构架，具有十分重要的政治、经济意义以及在河南省交通运输及经济发展中显现的更为突出的主动脉作用，所以本项目等级确定为八车道高速公路。

安新高速公路原桥梁桥面宽2×12.0米，两幅中间间隔2米。本次加宽工可报告采用在两侧各加宽7，75米的形式，加宽后形成桥面宽度2×19.75米，中间间隔2米的断面形式，两侧防撞护栏宽度均为0.5米。在分析了工可报告后设计标准采用了在两侧各加宽8米，加宽后形成桥面宽度2×20.00米，中间间隔2米的断面形式，两侧防撞护栏宽度均为0.5米。

2.2改扩建设计荷载对原桥涵进行结构验算的主要结论

本项目老桥涵设计荷载标准为汽，超20级、挂车120，根据运营状况和老桥涵初步检测结论显示，主体结构尚能满足85设计规范的要求，但需对由于各种原因造成的局部病害加以处置，防止病害进一步发展影响桥涵整体健康状况。

单纯从结构计算考虑，按照全宽20米进行活载横向分配，大部分老桥涵基本可以满足公路-I级标准的使用要求，但在安全等级和耐久性方面有所欠缺。因此本次改扩建首先要加强新、老桥之间的横向联系，保证二者变形接近，共同受力；其次运营阶段根据运行车速划分要求，大型车辆行驶到内侧车道的机率相对偏低；再通过加强日常养护：以达到新、老桥使用寿命接近的目的。

3　桥梁加宽方案比选与论证

该项目已建成桥梁上部结构采用跨径16m、20m的预应力混凝土空心板，下部构造采用桩柱式桥墩，桩柱式或肋板式桥台，钻孔灌注桩基础，桥面简易连续。由于加宽项目的局限性，采用与原桥相同的桥跨布置与建筑高度相同，外型尺寸类似桥型结构，不再进行桥型比较。

桥面铺装：新建加宽部分采用4CM中粒式沥青混凝土+6CM粗粒式沥青混凝土9CMC60防水混凝土。老桥直接加铺4CM中粒式沥青混凝土。

3.1加宽改建原则

(1)尽量利用原有结构，控制工程规模

主干线公路加宽改建桥涵的加宽方案要充分利用原有结构物，用安全、经济、实用的方式，实施最有效的工程方案。

(2)维持原有构造物功能，尽量减少对原有交通的影响

原有公路一般已建成一段时间，沿线公路的通道、河流己基本稳定，在没有特殊要求的情况下，加宽方案及指标上应维持与原有桥涵一致，同时施工时应尽量将拓宽改建施工面放在现有公路路肩外侧，以减少对现有交通的干扰。

(3)体现技术先进、方案可靠的原则

在桥梁加宽方案中要充分反映当前的设计水平，重视采用科研新成果、新材料、新工艺来提高加宽改建工程的技术水平，同时要兼顾加宽桥梁与原有结构的一致性和协调性。

3.2空心板桥梁拼接方案

本项目桥梁拼接采用同跨径、同结构形式桥两侧分别进行拼接的方式，已建桥梁左、右半幅分别加宽8.0m.经过分析论证，提出了以下三种空心板桥桥梁连接方式进行比选：

(1)“上部构造、下部构造均不连接”的方式

优点：加宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，简化了施工程序，减小连接的施工难度，基本不影响原有公路交通。

缺点：在汽车活载作用下新旧桥主梁产生不均衡挠度以及加宽桥大于原桥的后期变形，将会造成连接部位沥青铺装层的破坏，从而形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适及安全和路容美观，增加后期的养护维修工作，大大增加了维修费用。

采用上述连接方式，运营结果表明桥面铺装层极易损坏，纵向裂缝随着沥青铺装层啃边现象的发展而日益扩大，严重影响了行车安全和路容美观。可以实施桥面连续工程来解决这一问题。

(2)“上部构造、下部构造均连接”的方式

“上连下也连”拼接方式为下部新、老盖梁端部断面刚性连接。将已建桥梁盖梁端部凿除30cm，拆除挡块，在老盖粱上钢筋与新建桥幅盖粱钢筋焊接，然后浇注新接盖梁；盖梁衔接处设置假缝。

优点：本方案结构整体性较好，横向受力明确，新老桥连接刚度大。加宽桥与原桥形成完整的一体，减少各种荷载(包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等)作用下新老桥连续处的不均衡变形。

缺点：新桥与原桥的上部混凝土梁变形(如混凝土收缩、徐变等)不一致，加宽桥基础沉降大于原桥基础沉降，由此产生的附加内力较大，易造成下部构造的盖梁、墩台连接处产生裂缝，影响行车及桥面美观性增加维护工作量。而且，下部结构采用植筋技术工程成本高，对于悬臂较短的上部结构，植筋时需拆除原桥边梁，对原有公路交通影响较大，施工也十分繁琐。如果是在软土地区，采用此方法，出现问题的机会将更高。

采用此方法连接，在全封闭的情况下进行改扩建，不存在对原有公路交通的干扰问题，对于大多数公路改扩建，基本不可能对原有公路封闭，且其运营效果也有待检验。

(3)“上部构造连接、下部构造不连接”的方式

优点：新桥与原桥上部连接，形成整体，有利于上部结构受力、行车舒适及路容美观：下部结构不连接，下部各自受力，内力相互不影响，可以减少由于新桥与原桥的上部材料的变形不一致、新旧桥基础不均匀沉降而产生的附加内力。

缺点：新桥与原桥的上部材料的变形(如混凝土收缩、徐变等)不一致，新旧桥基础不均匀沉降，由此产生的附加内力不可能完全被克服，还是对结构有一定的影响，施工时对施工工艺、施工组织的要求较高，通车也有一定的影响。

采用此方法连接，使用情况较好，未出现桥面纵向裂缝。经比选，本次方案采取“上连下不连”的拼接方式。

4　具体拼接方式比选

本段加宽桥新老空心板间通过钢板和连接钢筋相连。具体的拼接方式进行了三种方案的比选。

4.1方案一

实施步骤：

(1)老桥外侧边板及防撞护栏整体废除，更换新板。

(2)预制5块1.33m梁板和2块1.0m梁板。

(3)新桥架设完毕后，给予3个月沉降期，并实施等设计荷载堆载预压，促使其工后沉降尽快完成。

(4)与拼宽桥衔接部分采用新预制1m宽边板连接，新边板之间现浇31x20cm湿接缝，实现新、老桥上部结构湿接。

优点；最大限度地保证了新、老桥之间的横向连接，避免了植筋的困难。

缺点：对施工期间的通行干扰大，更换老板造成扩大工程量。但可以考虑将废弃老板经检测合格后用于低等级道路。

4.2方案二

实施步骤：

(1)整体切除老桥外侧护栏。

(2)老桥外侧边板植入钢筋φ12@10。

(3)新桥预制6块1.275m粱板。

(4)新桥架设完毕后，给予3个月沉降期，并实施等设计荷载堆载预压，促使其工后沉降尽快完成。

(5)新桥内边板伸出钢筋与老桥植入钢筋搭接，现浇31cm宽混凝土，实现新、老桥上部结构湿接。

优点：没有废弃边板，工程造价低，保通压力小。

缺点：老桥空心板壁厚较薄，植筋效果难以保证；况且在切除老桥护栏的过程中，对老桥边板存在不可避免的损伤因此其疲劳性和耐久性存在不确定因素，本方案实施效果难以保证。

4.3方案三

实施步骤：

(1)整体去除老桥外侧边板及防撞护栏，移至拼宽桥外侧利用。

(2)顸制4块1.415m梁板和2块1.0m梁板。

(3)新桥架没完毕后，给予3个月沉降期，并实施等设计荷载堆载顸压，促使其工后沉降尽快完成。

(4)与拼宽桥衔接部分采用2块新顸制1m宽边板连接，新边板之间现浇31x20cm湿接缝，实现新、老桥上部结构湿接。

优点：利用了老边板及其护栏，同样最大限度地保证了新、老桥之间的横向连接，避免了植筋的困难，工程量小。

缺点：老桥空心板采用汽车一超20级，挂车－120设计标准，新桥空心板采用公路-1级标准，设计标准不一致，老空心板、老护栏均无法满足新规范的要求。

4.4比选结果

三种拼宽方案在经济性方面并不存在明显差异，但从桥梁结构性能、结构耐久性、安全性，施工便利性以及工程造价等指标综合评定后，将方案一作为实施方案。

5　桥台拼接方案

本项目老桥采用了部分肋板式桥台，为减少对老桥锥坡的开挖、减轻对老桥台的影响，除锥坡按正常的路基搭接方式挖台阶外，不再开挖，直接填土压实至老桥台盖梁下部。再按群桩基础的型式施工4根桩基础，浇筑承台。承台顶与老桥台盖梁顶衔接，其上直接放置空心板、耳背墙，相应取消肋板和盖粱。

柱式桥台同样采取了提高桩头，减短立柱的设计方案，以减轻对老桥台后填土稳定性的影响。

6　原有桥梁维修加固方案比选与论证

通过对老桥进行检测，其承载能力均可满足设计要求(汽车一超20级，挂车一120)。但老桥因为建设年代的局限性，现存在以下几个问题：重要部件材料有较多中度缺损，铰缝脱落渗水现象较为普遍；个别桥梁空心板出现横向或纵向裂缝；个别盖梁在跨中和墩台顶部负弯矩处出现竖向裂缝，裂缝发展缓慢，尚能维持正常使用，部分支座老化开裂，支座与板间存在缝隙。对现已存在的这些问题，经过研究，依次采取如下处治方案：

6.1蜂窝、麻面等混凝土缺陷处理

对于空心板底存在的蜂窝、麻面、混凝土剥落、掉块、缺损、凹陷等缺陷，首先对缺陷部位的外露钢筋除锈，再利用环氧混凝土对缺陷部位进行修补。

6.2粱间铰缝处理

本项目现有道路上的桥涵构造物大都为预制拼装的铰接空心板桥，企口缝较小，横向连接钢筋不强，缝内用细石混凝土填实。企口缝连接相对薄弱、桥面铺装层厚度较薄，再加上支座错位、压缩剪切变形、支座脱空等因素造成部分空心板结构均存在板间铰缝脱落、渗水、板间错台、板间距过大等问题，严重时可能造成单板受力的最不利工作状态。处理方案：修复铰缝、加固铺装；换板处理法。

6.3桥面铺装破坏

本路段建成通车年限不长，老桥行车舒适度使用效果良好，直接加铺上面层。

本路段建成通车年限不长，老桥行车舒适度使用效果良好，直接加铺4厘米沥青混凝土，达到新、老桥面外观一致的效果。

6.4伸缩装置损坏

已建桥梁的伸缩装置，存在锈蚀、断裂、破损等情况，部分中、小桥没有没置伸缩装置。本次改扩建，老桥需加厚铺装，因此设计重新计算伸缩量，对全线所有桥梁的伸缩装置统一进行更换、安装。

6.5支座更换

本路段桥梁大量支座存在老化、变形、丢失或位置不正等现象，本次设计将已建桥梁发生损毁的支座进行更换，初步考虑更换率为30％，对墩台支座垫石进行修复改造，使支座完全参与受力并处于水平受力状态。

6.6老桥内侧护栏处置方案

老桥内侧护栏已不符合现行规范要求，但考虑到全线更换将严重干扰保通，对内边板的损伤较大，新护栏锚固的可靠性也存在不确定因素，且费用较高。因此本次改扩建的处置方案为：原则上不动老桥内侧护栏，通过在其上增加钢护栏，将其改造为组合护栏，达到满足或基本现行规范和使用要求的目的。

7　结论

安阳至新乡高速公路改扩建工程已于2008年4月28日开工建设。随着我国经济的快速增长，早期建成的高速公路交通流量日趋饱和。随着全国范围内高速公路加宽项目如火如荼的展开，桥梁加宽工程中也出现了许多新课题，需要不断的理论结合实际，深入研究，进一步完善解决。

参考文献：

[1]于凤明，张永明，宋金华，道路改扩建工程设计与施工技术[M].人民交通出版社,2004.

[2]JTGD62-2004，公路钢筋混凝土桥梁及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]JTJl041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

作者：杨海峰

桥基设计方案论文 篇3：

闽江特大桥主墩防冲刷处理方案

摘 要：为减缓河床冲刷下切速度，提高桥梁结构的安全性角度而言，对闽江特大桥主墩基础进行冲刷防护工程设计。施工过程和主桥基础施工重叠，施工难度大的特点，冲刷防护工程宜采用施工临时结构预防护与桥梁永久防护互相结合的方案，既有安全防护作用，又降低桥基础施工难度。本文就施工的闽江特大桥主墩防冲刷处理方案进行论证。

关键词：桩基础冲刷；安全防护；结构安全；施工方案

0 引言

福州绕城高速是福州市干线公路网重要路段。闽江特大桥跨越闽江航道，是福州绕城公路的重要枢纽工程，上部结构引桥采用4×35m+5×35m+4×35m PC连续T梁+3×40m+3×40m+3×40m+4×40m PC连续T梁，主桥采用（70m+4×110m+70m）变截面连续-刚构箱梁，下部结构主桥采用箱墩，钻孔灌注桩基础，主桥27#和31#墩处设GPZ盆式支座，28#～30#主墩与主梁固结刚构；引桥采用柱式墩，钻孔群桩或单排桩基础。

闽江特大桥主桥27#～30#号主墩处于闽江之中，距离上游水口水电站50km，水口水电站在汛期频繁泄洪和平时水流造成的主墩基础处河床局部冲刷十分严重，在2010年5月23日最大泄洪量达到17500m3/s时候，正在钻孔施工中的29#墩钻孔平台的钢管桩被冲走，严重影响钻孔平台的结构稳定性，为了摸清钻孔平台钢管桩基础处实际冲刷情况，项目部请福州陆海工程咨询有限公司（第三方）对河床标高进行专业测深。福州陆海工程咨询有限公司于2010年5月27日对桥位处河床进行声纳测深，此次测深结果对比该公司2009年8月25日的测深结果显示，9个月时间27#～30#主墩处河床冲刷下切严重，第三方两次河床标高测深结果对比与实际情况基本相符合，如果不及时采取冲刷防护措施，桥梁施工阶段和成桥后的运营阶段结构的安全性将大大降低。

为减缓河床冲刷下切速度，提高桥梁结构的安全性角度而言，对闽江特大桥主墩基础进行冲刷防护工程设计。施工过程和主桥基础施工重叠，施工难度大的特点，冲刷防护工程宜采用施工临时结构预防护与桥梁永久防护互相结合的方案，既有安全防护作用，又降低桥基础施工难度。

1 防冲刷设计可采用的类型

经查阅类似桥梁水中基础冲刷防护、加固工程的相关资料，以下几种防冲刷设计类型比较常见：

1.1 抛石进行防护

抛石防护是主要的一种桥墩桩基防护工程措施，一是抛石对床沙保护，增加床沙起动所需的流速；二是抛石增大桥墩位附近局部糙率，对减小桥墩附近流速起到积极作用。

1.2 扩大桥墩基础防护

扩大桥墩基础防护是在施工阶段将钢围堰埋入河床面以下一定位置，然后进行桩基施工，桩基施工完后在河床面以上预留一定距离封顶，然后在封顶上放桥墩的防护措施。该防护方法主要原理是用扩大桥墩基础顶面减弱桩基前的下降水流淘刷力。

1.3 混凝土块防护

混凝土块最早用于海岸的冲刷防护。1994年，专家对混凝土块进行局部冲刷防护的研究。发现桥墩本身的勾连性使与抛石石块尺寸和质量相当的混凝土块的稳定性更好，效果更佳。

1.4 河床注浆防护

注浆作为一种成熟的地基处理工艺在工程实践中得以广泛应用，其工作原理为通过在软土或松散碎石中注入高强度胶浆凝结，使局部地基土加固，形成复合地基。河床注浆是将陆上注浆工艺引入水下施工环境进行施工，通过固结桥墩桩基周围土壤，达到防止河床冲刷，保证桥梁稳固性的目的。

2 防冲刷设计方案比选

针对闽江特大桥主墩基础处河床冲刷特点，在选定主墩基础冲刷防护设计时应遵循下列原则：

①冲刷防护结构安全，简单耐用；

②冲刷防护结构考虑施工期预防护和永久防护；

③设计方案应满足工艺简单、施工难度低的要求；

④尽可能压缩冲刷防护工程的施工成本；

2.1 抛石防护

抛石防护优点原材料方便，施工容易，是使用较早、频率较高的防护措施。缺点是维护费用较高，周期较短。单纯的抛石防护效果不佳。

2.2 扩大桥墩基础防护

扩大桥墩基础防护方法是传统的桥墩局部冲刷防护方法，石泉汉江大桥墩基冲刷防护使用该法，取得很好的效果。但由于闽江特大桥桥下闽江航道等级为内河IV级，若采用扩大桥墩桩基基础方式进行冲刷防护，阻水面积扩大，航道净宽减小，会对航道运行产生影响；其次由于受采砂河床下切和汛期闽江上游水口电站泄洪时，该处水位落差较大的影响，非但不能有效的防止冲刷，反而可能加快冲刷速度。所以冲刷防护设计不宜采用此法。

2.3 混凝土块防护

用混凝土块防护代替抛石防护还有难度，因为混凝土块的造价要高得多；另一方面，混凝土块要准确布置在桥墩周围，施工的难度大。所以冲刷防护设计不宜采用此法。

2.4 注浆防护防护

注浆防护加固法，加固基础质量可靠，加固效果明显，且施工简单，目前逐渐成为常用的对桥梁墩台基础加固处理方法。宜采用此法进行冲刷防护设计。

3 防冲刷方案设计

根据目前桥位处闽江的水文资料、施工现场钻孔平台实际冲刷受损情况和上述几种防冲刷方案的可行性分析。闽江特大桥主桥基础防冲刷设计采用抛石结合注浆防护做永久防护方案，同时考虑主桥基础防护工程施工和主桥基础施工同时进行。为了防止块石抛填过程对现有主桥桩基钢护筒和栈桥、平台等临时结构造成危害，在主桥基础钻孔平台周围的冲刷防护核心区投放袋装砂对进行施工期间的局部冲刷预防护，待主桥基础施工完，钻孔平台拆除后再进行级配碎石和块石抛填，同外围区永久防护形成永久冲刷防护体系。

3.1 防护的设计条件

防护结构层表层材料（块石）的稳定重量按永久防护标准确定，特征水动力条件采用100期，同时采用2.2m/s的水动力条件对块石的稳定校核。下层材料的稳定重量按施工期防护标准确定，特征水动力条件采用15年一遇。

3.2 防护的平面设计

根据防护工程的功能要求，在平面上将整个防护区分为核心区和外围防护区，见图1。

核心区按照桩基础钻孔平台施工期间预防护的需要，取主墩桩基础施工平台外8m，范围为24.2m×46.3m。外围防护区为核心区外围适应河床冲刷变形的平面尺度，取核心区外8m宽的范围，保护核心区防护区外围床面，进而确保核心防护区的稳定。

3.3 防护的立面设计

防护立面采用反滤层和护面层结合型式。反滤层是由袋装砂和级配碎石构成，护面层采用块石，详见图2。

砂袋袋体采用针刺复合编织布，尺寸1.6×1.6×0.6m。采用桥位附近的江砂，用船运到指定位置，用高压水枪和泥浆泵，冲砂成水砂浆状灌到袋内。充灌时边拉伸袋子，边挤压排水，扎紧袖口，砂袋充灌完成。袋体不能充填太满，要留变形余地，利于袋体间的咬合。根据苏通大桥主墩基础冲刷工程施工总结，推荐按80%±4%控制充填。

级配石料粒径4～24cm，其中粒径4～12cm和粒径12～24cm各占50%左右。核心区的护面块石单块重量150～280kg，外围区护面块石单块重240～440kg。

3.4 防护工程施工

首先进行试验性施工，初步掌握了抛投成型的规律，然后开展大面积施工。

整个冲刷防护体系分两次施工完成：第一次是核心区的袋装砂、外围区的袋装砂，级配碎石、护面块石抛填和外围区护面块石注浆施工，此次施工时间同主桥基础施工同步进行。第二次是核心区的级配碎石、护面块石抛填和核心区护念块石注浆施工，此次施工时间为主桥基础施工完毕，钻孔平台拆除后。经过两次施工后形成整个永久冲刷防护体系。

3.5 注浆防护工程施工

水下不离析砂浆配合比设计：为保证浆液能注入并填充在抛石间的质量，必须具备足够的流动性、黏稠性，所以水下砂浆配比时主要考虑砂浆强度、流动性和黏稠度要求。根据厦门港海沧港区7#码头水下抛石压力注浆基床加固工程施工总结数据，推荐按C30水下不发生离析砂浆配比：1：2.02：1.97：0.08，每立方米砂浆含水、P.O 42.5R水泥、细砂、絮凝剂（UWB-Ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂）的重量分别为400kg、844kg、760kg、29kg进行试配调整。在施工中，要严格遵守此规定，以保证施工质量。

陆上模拟注浆试验：为检验初步施工方案的可实施性和注浆效果，确定注浆比率、注浆数量和注浆的压力等参数，保证水下注浆顺利，在施工前进行陆上注浆试验。注浆试验在陆上开挖的基坑中进行，基坑长6米、宽3.5米、深2.5米，用单个重量在150～450kg的块石填满后注水，为真实模拟水下抛石基床环境，抛填石料时混合一定量的泥砂。然后在预埋孔里进行注浆，确定施工工艺参数。

作者：石井兵