国省道公路危桥质量改造设计要点

[摘要]该文根据工程实际经验,对国省道危桥质量提升改造的理解、总体设计思路及关键问题进行阐述,着重提出危旧桥梁质量提升总体设计思路,分析勘察设计特点,分析危桥桥梁质量现状,提出应对关键技术的设计、施工措施。着重分析国省道危桥质量提升改造的理解和总体设计思路,对国省道危桥质量提升的理解、总体设计思路并分析了国省道危桥质量提升改造勘察设计的特点、关键技术问题的认识及其对策措施,对国省道危旧桥梁现状进行总结,并提出关键技术问题的认识及其对策措施、质量提升改造设计基本要点等。

[关键词]国省道公路危桥;总体设计思路;关键技术问题

1对国省道危桥质量提升改造的理解和总体设计思路

1.1对国省道危桥质量提升的理解

国省道公路桥梁,是国省道公路的重要组成部分。国内很多地区国省道桥梁由于建设年代、建设水平和标准的原因,同时桥梁桥面系设施的设置根据地域不同而多种多样,防护能力各异。同时经济社会持续发展,行车速度提高,车辆载重量增大,社会公众对运营桥梁行车安全防护能力提出更高的要求。桥梁质量提升勘察设计旨在充分提高公路桥梁安全、适用、耐久、安全防护能力,紧扣“交通强国”建设要求,系统提升该项目所在地区国省道桥梁运营质量要求[1]。

1.2总体设计思路

立足顶层设计,紧扣加快建设“交通强国”部署要求,全面贯彻新发展理念,坚持系统观念,将桥梁全生命周期理念贯穿于勘察、设计、运营、保护等各环节,从建立长效机制、提升创新发展能力、完善公路桥梁安全风险防控体系等各方面,提出全面提升公路桥梁安全耐久水平的具体措施。通过“抓建设、重管养、防风险、优治理、促创新、强保障”,系统解决桥梁老化的周期性问题[2]。国省道公路桥梁质量提升改造是一项系统工程。依据桥梁类型不同,改造方式需要因地制宜,逐桥设计。具体内容包括桥梁检测、桥面铺装、桥梁护栏及伸缩缝大中修、桥面防水设计、改造桥梁结构验算、护栏安全防护改造等内容。坚持高标准、严要求,按照“排查、改造、示范、见效”一体化原则全面做好公路危旧桥梁质量提升改造工作。结合黑龙江省建设经验,国省道公路危桥改造工程作为攻坚工程,近年来积累了大量工程实践经验。

2国省道危桥质量提升改造勘察设计的特点、关键技术问题的认识及其对策措施

2.1勘察设计特点

工程结构物是符合自身“生命周期”发展规律的,公路桥梁具有服役周期长、工作环境恶劣等特点,随着建设完成投入运营,立即进入漫长的衰退期。客观来看,桥梁老化问题是“重大周期性问题”,特别是现有大量建设年代早、建设标准低、存在结构缺陷的桥梁成为该次质量提升勘察设计的重中之重[3]。在对危桥进行勘察过程中,结合桥梁日常检测报告,依据现行《公路桥梁技术状况评定标准》对桥梁技术状况进行复核性评定,着重分析桥梁病害形成原因,必要时进行特殊检测,明确桥梁承载能力及技术状况,为下一步提出针对性修复方案提供基础资料。勘察过程中同时收集现有危桥技术资料,包括且不限于桥梁设计图纸、生命周期内维修加固过程等资料。

2.2关键技术问题的认识及其对策措施

黑龙江省牡丹江地区、鸡西地区、七台河地区国省道桥梁大多数存在承载力不足、桥梁宽度不够、结构缺损等病害,还继续承受着车辆甚至超载车辆荷载的作用,部分地区已发生一些典型的桥梁安全事故[4]。经实地调查及结合设计经验,确认存在如下缺陷,结合桥梁存在的缺陷提出针对性的勘察设计措施,可有效对公路桥梁进行质量提升。2.2.1国省道危旧桥梁现状①部分早期桥梁设计荷载标准偏低,承载能力不足。部分早期建造的桥梁,设计荷载偏低,存在汽-15或汽-20设计荷载。随着荷载等级、交通量等要求的提高,现有部分已经无法满足交通需要,部分桥梁出现病害。②国省道部分桥梁行车满足通行能力。③部分桥梁使用设计寿命。部分桥梁建造时期较早,小桥设计使用寿命一般30a,目前一些桥梁还在运营中。④部分桥梁超载车辆较多。部分桥梁使用时,超载现象严重,桥梁长期在重载作用下使用。⑤自然因素、不可抗力对桥梁的损坏。地震、洪水、泥石流、强风、浮冰、冰冻、河道开挖,船舶撞击、矿山坑道、岩溶等,造成桥梁结构的损害。⑥部分桥梁设计、施工先天不足。部分桥梁结构构造处理不合理,同时受施工手段、施工技术、施工质量等影响,存在一定的技术缺陷。⑦部分桥梁孔径偏小。部分桥梁存在孔径偏小问题,桥下冲刷严重,铺砌损毁,造成水土流失。桥梁两侧路基、桥台有明显洪水浸泡痕迹。⑧部分桥梁建设年代较早,桥位处路线平、纵面线形亟需改善。部分桥梁建设年代较早,桥位处路线平、纵面线形不良,存在安全隐患,亟需改善。⑨部分桥梁建设年代较早,抗震设计不满足现有规范要求。部分桥梁建设年代较早,抗震设计已不满足现有规范的抗震措施要求,亟需改善[5]。2.2.2关键技术问题的认识及其对策措施、质量提升改造设计基本要点①危旧桥梁改造设计荷载不得低于原设计荷载等级,拆除重建桥梁的设计荷载应符合现行《公路工程技术标准》的规定详见表1。②改造设计前应准确掌握原桥状态,对原有桥梁进行充分调查。桥梁总体技术状况等级是桥梁整体能否利用的主要依据,主要部件技术状况评价等级是部件利用的主要依据。桥梁评价参照现行的《公路桥梁技术状况评定标准》评价桥梁技术状况,参照现行的《公路桥梁承载能力检测评定规程》鉴定桥梁承载能力,参照现行的《公路桥涵养护规范》评价桥梁适应性,分析桥梁病害成因,对既有桥梁的可利用性做出评价,提出维修加固、改建等建议[6]。对于现场检查中难以判明损坏原因及程度的桥梁、桥梁总体技术状况评价等级为4类、5类的桥梁、拟通过加固手段提高荷载等级的桥梁、遭受重大自然灾害或意外事件的桥梁、需通过特殊重型车辆荷载的桥梁等5种情况,应进行桥梁特殊检查,详细检测有效预应力、材料劣化、隐蔽病害等。涵洞技术状况评价参照现行的《公路桥涵养护规范》进行评价,分为好、较好、差、较差、危险五个等级,对既有涵洞的可利用性做出评价,提出维修加固、改建等建议。③桥涵勘察、资料收集与调查桥涵调查的工作方法及要求应在满足《公路勘测规范》中定测阶段有关规定的基础上,重点调查既有桥涵的缺损状况、使用状态、结构形式和适应性等。搜集有关旧桥的设计资料、图纸、设计荷载等级、养护维修情况等[7]。④大跨径复杂结构桥梁制定改造方案时,考虑对桥梁结构性能和安全的影响,必要时进行安全风险评估。大跨径结构在设计阶段进行各阶段的不利应力验算、动力性能评估等,按《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》要求对原有桥梁做出科学评估。⑤质量提升改造设计遵照动态设计原则,施工过程中发现桥梁现状与原设计状态不符的保证及时调整方案[8]。桥梁维修改造中较多的隐蔽工程在施工前无法得到很好的检测,在施工中常发现打开的隐蔽工程等与原设计状态不符,设计单位进行核验、进行动态设计。⑥改造设计一般原则釆用一阶段施工图设计,技术特别复杂的,设计单位内部采用增设技术设计阶段,设计单位要求国内外顶级专家协助设计单位解决设计技术问题[9]。⑦质量提升改造设计承诺做好交通保障方案设计、养护安全作业方案设计和配套附属设施的设计。按照《公路养护作业施工标志设置指南》等要求,进行相应的方案、配套设施、交通组织与施工组织等进行设计。⑧对于有历史、文化价值的桥梁宜采用保护性改造方案。⑨桥涵质量提升改造设计施工应急预案。依据国务院:《建设工程安全生产管理条例》(2004版国务院令第393号)、交通运输部:《公路水运工程安全生产监督管理办法》(中华人民共和国交通运输部令2017年第25号)进行编制[10]。编制内容包括不良地质条件下有潜在危险性的土方、石方开挖工程;水深超过5米的桩基础;超高、超长、大吨位及特殊结构模板;非常规起重设备;拆除拱、梁等较易坠落、坍塌的工程;所有涉及爆破的工程;新技术、新工艺、新材料、新设备及尚无相关技术标准的危险性较大工程;施工临时用电工程(用电设备5台以上或总容量50KW以上)等危险性较大工程[11]。

3国省道危桥质量提升改造勘察设计要点总结

2016年至2020年,交通运输部持续进行三基建设,制定修订《公路桥梁养护人员应知应会手册》,省部两级开展全国桥梁养护工程师培训7万人次,分多批组织重点桥梁检测监测专家服务指导,多次开展梁式桥梁、拱桥、缆索体系桥梁养护现场调研,国省道桥梁质量提升行动得到彻底落实及较大提高,在高性能材料、施工工艺、养护加固等方面均得到较大提升。加强桥梁工程基础理论研究,完善我国桥梁建设养护理论体系。建设全国范围桥梁长期性能观测网。加快推动大数据、云计算、物联网、人工智能、北斗导航等新技术与公路建管养深度融合,发挥重大工程科技示范与带动作用,在高性能材料、应用软件、智能装备等方面取得新突破[12]。

4结语

国省道公路桥梁,是国省道公路的重要组成部分。国内很多地区国省道桥梁由于建设年代,建设水平和标准的原因,同时桥梁桥面系设施的设置根据地域不同而多种多样,防护能力各异。同时经济社会持续发展,行车速度提高,车辆载重量增大,社会公众对运营桥梁行车安全防护能力提出更高的要求。桥梁质量提升勘察设计旨在充分提高公路桥梁安全、适用、耐久、安全防护能力,紧扣“交通强国”建设要求,系统提升该项目所在地区国省道桥梁运营质量要求。通过“抓建设、重管养、防风险、优治理、促创新、强保障“,系统解决桥梁老化周期性问题。结合国省道危旧桥梁勘察设计特点,充分认识危桥改造关键技术,提出针对性的对策措施,解决部分早期桥梁设计荷载标准偏低,承载能力不足、国省道部分桥梁行车不满足通行能力要求、部分桥梁使用设计寿命短、部分桥梁超载车辆较多、部分桥梁使用时,超载现象严重,桥梁长期在重载作用下使用。自然因素、不可抗力对桥梁的损坏、部分桥梁设计、施工先天不足、部分桥梁孔径偏小、部分桥梁建设年代较早,桥位处路线平、纵面线形亟需改善等问题。

作者：孙健 单位：黑龙江省林业设计研究院