國省道公路危橋質量改造設計要點

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[摘要]該文根據工程實際經驗,對國省道危橋質量提升改造的理解、總體設計思路及關鍵問題進行闡述,著重提出危舊橋梁質量提升總體設計思路,分析勘察設計特點,分析危橋橋梁質量現狀,提出應對關鍵技術的設計、施工措施。著重分析國省道危橋質量提升改造的理解和總體設計思路,對國省道危橋質量提升的理解、總體設計思路并分析了國省道危橋質量提升改造勘察設計的特點、關鍵技術問題的認識及其對策措施,對國省道危舊橋梁現狀進行總結,并提出關鍵技術問題的認識及其對策措施、質量提升改造設計基本要點等。

[關鍵詞]國省道公路危橋;總體設計思路;關鍵技術問題

1對國省道危橋質量提升改造的理解和總體設計思路

1.1對國省道危橋質量提升的理解

國省道公路橋梁,是國省道公路的重要組成部分。國內很多地區國省道橋梁由于建設年代、建設水平和標準的原因,同時橋梁橋面系設施的設置根據地域不同而多種多樣,防護能力各異。同時經濟社會持續發展,行車速度提高,車輛載重量增大,社會公眾對運營橋梁行車安全防護能力提出更高的要求。橋梁質量提升勘察設計旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久、安全防護能力,緊扣“交通強國”建設要求,系統提升該項目所在地區國省道橋梁運營質量要求[1]。

1.2總體設計思路

立足頂層設計,緊扣加快建設“交通強國”部署要求,全面貫徹新發展理念,堅持系統觀念,將橋梁全生命周期理念貫穿于勘察、設計、運營、保護等各環節,從建立長效機制、提升創新發展能力、完善公路橋梁安全風險防控體系等各方面,提出全面提升公路橋梁安全耐久水平的具體措施。通過“抓建設、重管養、防風險、優治理、促創新、強保障”,系統解決橋梁老化的周期性問題[2]。國省道公路橋梁質量提升改造是一項系統工程。依據橋梁類型不同,改造方式需要因地制宜,逐橋設計。具體內容包括橋梁檢測、橋面鋪裝、橋梁護欄及伸縮縫大中修、橋面防水設計、改造橋梁結構驗算、護欄安全防護改造等內容。堅持高標準、嚴要求,按照“排查、改造、示范、見效”一體化原則全面做好公路危舊橋梁質量提升改造工作。結合黑龍江省建設經驗,國省道公路危橋改造工程作為攻堅工程,近年來積累了大量工程實踐經驗。

2國省道危橋質量提升改造勘察設計的特點、關鍵技術問題的認識及其對策措施

2.1勘察設計特點

工程結構物是符合自身“生命周期”發展規律的,公路橋梁具有服役周期長、工作環境惡劣等特點,隨著建設完成投入運營,立即進入漫長的衰退期。客觀來看,橋梁老化問題是“重大周期性問題”,特別是現有大量建設年代早、建設標準低、存在結構缺陷的橋梁成為該次質量提升勘察設計的重中之重[3]。在對危橋進行勘察過程中,結合橋梁日常檢測報告,依據現行《公路橋梁技術狀況評定標準》對橋梁技術狀況進行復核性評定,著重分析橋梁病害形成原因,必要時進行特殊檢測,明確橋梁承載能力及技術狀況,為下一步提出針對性修復方案提供基礎資料。勘察過程中同時收集現有危橋技術資料,包括且不限于橋梁設計圖紙、生命周期內維修加固過程等資料。

2.2關鍵技術問題的認識及其對策措施

黑龍江省牡丹江地區、雞西地區、七臺河地區國省道橋梁大多數存在承載力不足、橋梁寬度不夠、結構缺損等病害,還繼續承受著車輛甚至超載車輛荷載的作用,部分地區已發生一些典型的橋梁安全事故[4]。經實地調查及結合設計經驗,確認存在如下缺陷,結合橋梁存在的缺陷提出針對性的勘察設計措施,可有效對公路橋梁進行質量提升。2.2.1國省道危舊橋梁現狀①部分早期橋梁設計荷載標準偏低,承載能力不足。部分早期建造的橋梁,設計荷載偏低,存在汽-15或汽-20設計荷載。隨著荷載等級、交通量等要求的提高,現有部分已經無法滿足交通需要,部分橋梁出現病害。②國省道部分橋梁行車滿足通行能力。③部分橋梁使用設計壽命。部分橋梁建造時期較早,小橋設計使用壽命一般30a,目前一些橋梁還在運營中。④部分橋梁超載車輛較多。部分橋梁使用時,超載現象嚴重,橋梁長期在重載作用下使用。⑤自然因素、不可抗力對橋梁的損壞。地震、洪水、泥石流、強風、浮冰、冰凍、河道開挖,船舶撞擊、礦山坑道、巖溶等,造成橋梁結構的損害。⑥部分橋梁設計、施工先天不足。部分橋梁結構構造處理不合理,同時受施工手段、施工技術、施工質量等影響,存在一定的技術缺陷。⑦部分橋梁孔徑偏小。部分橋梁存在孔徑偏小問題,橋下沖刷嚴重,鋪砌損毀,造成水土流失。橋梁兩側路基、橋臺有明顯洪水浸泡痕跡。⑧部分橋梁建設年代較早,橋位處路線平、縱面線形亟需改善。部分橋梁建設年代較早,橋位處路線平、縱面線形不良,存在安全隱患,亟需改善。⑨部分橋梁建設年代較早,抗震設計不滿足現有規范要求。部分橋梁建設年代較早,抗震設計已不滿足現有規范的抗震措施要求,亟需改善[5]。2.2.2關鍵技術問題的認識及其對策措施、質量提升改造設計基本要點①危舊橋梁改造設計荷載不得低于原設計荷載等級,拆除重建橋梁的設計荷載應符合現行《公路工程技術標準》的規定詳見表1。②改造設計前應準確掌握原橋狀態,對原有橋梁進行充分調查。橋梁總體技術狀況等級是橋梁整體能否利用的主要依據,主要部件技術狀況評價等級是部件利用的主要依據。橋梁評價參照現行的《公路橋梁技術狀況評定標準》評價橋梁技術狀況,參照現行的《公路橋梁承載能力檢測評定規程》鑒定橋梁承載能力,參照現行的《公路橋涵養護規范》評價橋梁適應性,分析橋梁病害成因,對既有橋梁的可利用性做出評價,提出維修加固、改建等建議[6]。對于現場檢查中難以判明損壞原因及程度的橋梁、橋梁總體技術狀況評價等級為4類、5類的橋梁、擬通過加固手段提高荷載等級的橋梁、遭受重大自然災害或意外事件的橋梁、需通過特殊重型車輛荷載的橋梁等5種情況,應進行橋梁特殊檢查,詳細檢測有效預應力、材料劣化、隱蔽病害等。涵洞技術狀況評價參照現行的《公路橋涵養護規范》進行評價,分為好、較好、差、較差、危險五個等級,對既有涵洞的可利用性做出評價,提出維修加固、改建等建議。③橋涵勘察、資料收集與調查橋涵調查的工作方法及要求應在滿足《公路勘測規范》中定測階段有關規定的基礎上,重點調查既有橋涵的缺損狀況、使用狀態、結構形式和適應性等。搜集有關舊橋的設計資料、圖紙、設計荷載等級、養護維修情況等[7]。④大跨徑復雜結構橋梁制定改造方案時,考慮對橋梁結構性能和安全的影響,必要時進行安全風險評估。大跨徑結構在設計階段進行各階段的不利應力驗算、動力性能評估等,按《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南》要求對原有橋梁做出科學評估。⑤質量提升改造設計遵照動態設計原則,施工過程中發現橋梁現狀與原設計狀態不符的保證及時調整方案[8]。橋梁維修改造中較多的隱蔽工程在施工前無法得到很好的檢測,在施工中常發現打開的隱蔽工程等與原設計狀態不符,設計單位進行核驗、進行動態設計。⑥改造設計一般原則釆用一階段施工圖設計,技術特別復雜的,設計單位內部采用增設技術設計階段,設計單位要求國內外頂級專家協助設計單位解決設計技術問題[9]。⑦質量提升改造設計承諾做好交通保障方案設計、養護安全作業方案設計和配套附屬設施的設計。按照《公路養護作業施工標志設置指南》等要求,進行相應的方案、配套設施、交通組織與施工組織等進行設計。⑧對于有歷史、文化價值的橋梁宜采用保護性改造方案。⑨橋涵質量提升改造設計施工應急預案。依據國務院:《建設工程安全生產管理條例》(2004版國務院令第393號)、交通運輸部:《公路水運工程安全生產監督管理辦法》(中華人民共和國交通運輸部令2017年第25號)進行編制[10]。編制內容包括不良地質條件下有潛在危險性的土方、石方開挖工程;水深超過5米的樁基礎;超高、超長、大噸位及特殊結構模板;非常規起重設備;拆除拱、梁等較易墜落、坍塌的工程;所有涉及爆破的工程;新技術、新工藝、新材料、新設備及尚無相關技術標準的危險性較大工程;施工臨時用電工程(用電設備5臺以上或總容量50KW以上)等危險性較大工程[11]。

3國省道危橋質量提升改造勘察設計要點總結

2016年至2020年,交通運輸部持續進行三基建設,制定修訂《公路橋梁養護人員應知應會手冊》,省部兩級開展全國橋梁養護工程師培訓7萬人次,分多批組織重點橋梁檢測監測專家服務指導,多次開展梁式橋梁、拱橋、纜索體系橋梁養護現場調研,國省道橋梁質量提升行動得到徹底落實及較大提高,在高性能材料、施工工藝、養護加固等方面均得到較大提升。加強橋梁工程基礎理論研究,完善我國橋梁建設養護理論體系。建設全國范圍橋梁長期性能觀測網。加快推動大數據、云計算、物聯網、人工智能、北斗導航等新技術與公路建管養深度融合,發揮重大工程科技示范與帶動作用,在高性能材料、應用軟件、智能裝備等方面取得新突破[12]。

4結語

國省道公路橋梁,是國省道公路的重要組成部分。國內很多地區國省道橋梁由于建設年代,建設水平和標準的原因,同時橋梁橋面系設施的設置根據地域不同而多種多樣,防護能力各異。同時經濟社會持續發展,行車速度提高,車輛載重量增大,社會公眾對運營橋梁行車安全防護能力提出更高的要求。橋梁質量提升勘察設計旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久、安全防護能力,緊扣“交通強國”建設要求,系統提升該項目所在地區國省道橋梁運營質量要求。通過“抓建設、重管養、防風險、優治理、促創新、強保障“,系統解決橋梁老化周期性問題。結合國省道危舊橋梁勘察設計特點,充分認識危橋改造關鍵技術,提出針對性的對策措施,解決部分早期橋梁設計荷載標準偏低,承載能力不足、國省道部分橋梁行車不滿足通行能力要求、部分橋梁使用設計壽命短、部分橋梁超載車輛較多、部分橋梁使用時,超載現象嚴重,橋梁長期在重載作用下使用。自然因素、不可抗力對橋梁的損壞、部分橋梁設計、施工先天不足、部分橋梁孔徑偏小、部分橋梁建設年代較早,橋位處路線平、縱面線形亟需改善等問題。

作者：孫健 單位：黑龍江省林業設計研究院