一種兼有倒虹管道過水功能的中小跨徑橋梁基礎(chǔ)

許平

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300051)

一種兼有倒虹管道過水功能的中小跨徑橋梁基礎(chǔ)

許平

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300051)

通過一個工程設(shè)計實例闡述道路跨越河流時，擬建排水管道與擬建橋梁在跨越河流段，橋梁基礎(chǔ)與排水管線綜合設(shè)計的思路，通過對橋梁筏板基礎(chǔ)的局部改造使其能夠兼有倒虹管道的功能。

倒虹；筏板基礎(chǔ)；中小跨徑橋梁

0 引言

在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，經(jīng)常會遇到道路需要跨越河流的情況，一般的處理方法是修建一座橋梁或涵洞跨越河流。如果這條市政道路兩側(cè)的雨污水管道(重力流)也需要穿越河流，則需要埋設(shè)專門的管道從河道底部以下穿越，也就是說，管道過河不能利用跨河橋梁，必須自己修建單獨的通路，因此這會需要一筆額外的工程費用。如何將橋梁和管道這兩者有機的結(jié)合，避免管道的二次施工，橋面即可以通車又可以通過橋梁本身完成重力流管道液體輸送的功能是本工程最大的特色，也是其不同于常規(guī)橋梁的創(chuàng)新點。

1 項目背景及概況

本工程位于天津市津南區(qū)辛莊鎮(zhèn)，是為解決辛莊鎮(zhèn)安置區(qū)項目而實施的基礎(chǔ)設(shè)施配套工程。工程設(shè)計范圍為鑫怡路(永勝道～津沽路)段。本工程道路走向與海河故道河流相交，相交角度為77°，規(guī)劃河道上口寬度為30 m，河道流量15 m3/s，常水位1.6 m，最高水位3.2 m，河道河床底高程為-2.5 m，無通航要求，可利用枯水期斷水施工。此處設(shè)置三跨橋梁，橋梁外觀為連拱形式，單拱跨徑為8 m，半圓形板拱加豎直墻。橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)為城-A級；抗震等級：地震基本烈度值為7度，地震動峰加速度為0.15 g。

鑫怡路為城市主干路，規(guī)劃寬度為40 m，具體橫斷面布置為：3 m(人行道)+2.5 m(非機動車道)+ 4 m(綠化帶)+21 m(車行道)+4 m(綠化帶)+2.5 m(非機動車道)+3 m(人行道)。雨污水管線各自隨路鋪設(shè)，沿線擬建雙側(cè)雨水管道和一條污水管道，雨水管道管徑分別為d800～d1350 mm和d500～d1650 mm，污水管道直徑為d500～d600 mm的污水管道，本次擬建的雨、污水管道均需跨越此處海河故道河流向下游排放。

2 橋梁與管道合二為一的創(chuàng)新思維

天津等沿海軟土地區(qū)橋梁工程一般常用的是樁基礎(chǔ)，重力流的雨污水管線無法隨橋鋪設(shè)。我們設(shè)想能否在橋梁的下部結(jié)構(gòu)上通過改變基礎(chǔ)形式使之成為可能呢?作為橋梁結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該能夠發(fā)揮觸類旁通的思維，于是我們借鑒了工業(yè)或民用建筑領(lǐng)域中經(jīng)常采用的鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，它是由底板和縱、橫梁等組成，常用于建筑物荷載較大，地基承載力較弱的條件下，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降，抗震性能也很好。在本工程中我們創(chuàng)造性的將筏板基礎(chǔ)局部改造，在需要設(shè)置管道的地方將筏板基礎(chǔ)局部增加混凝土頂板，形成局部箱型基礎(chǔ)，并在縱向橫梁中部開孔從而在筏板基礎(chǔ)內(nèi)部形成相互連通的空間，這樣就可以在橋梁基礎(chǔ)的內(nèi)部形成了過水管道的空間!這樣最大的難題迎刃而解，接下來，我們只需要在這個內(nèi)部管道的兩端向上連接出兩個豎井，就可以和上下游正常標(biāo)高的管道相連接了，這樣每條需要穿越河流的管道都通過豎井和改造后的局部箱型基礎(chǔ)形成了一個個“倒虹管”，于是，重力流的雨污水管道利用橋梁的基礎(chǔ)完成了穿越河道的過程。

本工程通過筏板基礎(chǔ)過水，由于不需要考慮管道自身的抗浮問題和河道疏浚時的安全距離問題，可以提高倒虹段管道的標(biāo)高，見表1。

從表1可見，排水管道的管內(nèi)底高程與常規(guī)設(shè)計相比提高了2～3 m，管道水力條件較之前得到明顯改善。

在橫斷面布置上，由于本工程為三塊板形式布置，兩邊有4 m寬的機非分隔帶。剛好可以將倒虹兩端的豎井設(shè)置在內(nèi)，對正常行車毫無影響。

圖1 筏板基礎(chǔ)的分解圖

這種全新的設(shè)計方法融合和建筑工程、橋梁工程和排水工程各自的特點，與常規(guī)橋梁相比，它減少了樁基礎(chǔ)，但是增加了深基坑，不需要鉆機但是需要增加河流打壩斷水和基坑支護(hù)，單純與樁基礎(chǔ)橋梁工程相比，工程造價略有提高，但是如果考慮到雨污水管線單獨從河底頂管過河和兩端深井的工程費用，其總體造價大幅度降低，同時管道的安全性也得到了顯著提高。本工程橋梁和管道的綜合造價節(jié)約了近20%，約200萬元。既節(jié)省了投資又滿足了使用功能，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙贏的目的。

3 三維圖示

筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)見圖1。

4 結(jié)論

本次設(shè)計的帶有液體管道通路的筏板基礎(chǔ)現(xiàn)場施做已初具規(guī)模，由于其結(jié)構(gòu)簡單，容易實施，可應(yīng)用在更加廣泛的建筑領(lǐng)域，見圖2。目前此項技術(shù)已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請專利，希望通過本次設(shè)計有效改善辛莊鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)安置區(qū)周邊的雨水排放問題，通過本次道路的實施帶動辛莊鎮(zhèn)周邊地塊的發(fā)展；也希望通過設(shè)計者的不斷創(chuàng)新和努力，為市政公共基礎(chǔ)設(shè)施工程做出更大的貢獻(xiàn)。

U443.1

B

1009-7716(2015)08-0060-02

2015-04-24

許平(1975-)，男，江蘇無錫人，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。

圖2 現(xiàn)場實景照片