國(guó)省道公路危橋質(zhì)量提升改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

孫 健

(黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

1 對(duì)國(guó)省道危橋質(zhì)量提升改造的理解和總體設(shè)計(jì)思路

1.1 對(duì)國(guó)省道危橋質(zhì)量提升的理解

國(guó)省道公路橋梁，是國(guó)省道公路的重要組成部分。國(guó)內(nèi)很多地區(qū)國(guó)省道橋梁由于建設(shè)年代、建設(shè)水平和標(biāo)準(zhǔn)的原因，同時(shí)橋梁橋面系設(shè)施的設(shè)置根據(jù)地域不同而多種多樣，防護(hù)能力各異。同時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，行車速度提高，車輛載重量增大，社會(huì)公眾對(duì)運(yùn)營(yíng)橋梁行車安全防護(hù)能力提出更高的要求。橋梁質(zhì)量提升勘察設(shè)計(jì)旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久、安全防護(hù)能力，緊扣“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)要求，系統(tǒng)提升該項(xiàng)目所在地區(qū)國(guó)省道橋梁運(yùn)營(yíng)質(zhì)量要求[1]。

1.2 總體設(shè)計(jì)思路

立足頂層設(shè)計(jì)，緊扣加快建設(shè)“交通強(qiáng)國(guó)”部署要求，全面貫徹新發(fā)展理念，堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，將橋梁全生命周期理念貫穿于勘察、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、保護(hù)等各環(huán)節(jié)，從建立長(zhǎng)效機(jī)制、提升創(chuàng)新發(fā)展能力、完善公路橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)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(shè)、重管養(yǎng)、防風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)治理、促創(chuàng)新、強(qiáng)保障”，系統(tǒng)解決橋梁老化的周期性問題[2]。

國(guó)省道公路橋梁質(zhì)量提升改造是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。依據(jù)橋梁類型不同，改造方式需要因地制宜，逐橋設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括橋梁檢測(cè)、橋面鋪裝、橋梁護(hù)欄及伸縮縫大中修、橋面防水設(shè)計(jì)、改造橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、護(hù)欄安全防護(hù)改造等內(nèi)容。

堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)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(zhì)量提升改造工作。結(jié)合黑龍江省建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)省道公路危橋改造工程作為攻堅(jiān)工程，近年來積累了大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 國(guó)省道危橋質(zhì)量提升改造勘察設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)問題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策措施

2.1 勘察設(shè)計(jì)特點(diǎn)

工程結(jié)構(gòu)物是符合自身“生命周期”發(fā)展規(guī)律的，公路橋梁具有服役周期長(zhǎng)、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，隨著建設(shè)完成投入運(yùn)營(yíng)，立即進(jìn)入漫長(zhǎng)的衰退期?？陀^來看，橋梁老化問題是“重大周期性問題”，特別是現(xiàn)有大量建設(shè)年代早、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、存在結(jié)構(gòu)缺陷的橋梁成為該次質(zhì)量提升勘察設(shè)計(jì)的重中之重[3]。

在對(duì)危橋進(jìn)行勘察過程中，結(jié)合橋梁日常檢測(cè)報(bào)告，依據(jù)現(xiàn)行《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行復(fù)核性評(píng)定，著重分析橋梁病害形成原因，必要時(shí)進(jìn)行特殊檢測(cè)，明確橋梁承載能力及技術(shù)狀況，為下一步提出針對(duì)性修復(fù)方案提供基礎(chǔ)資料。

勘察過程中同時(shí)收集現(xiàn)有危橋技術(shù)資料，包括且不限于橋梁設(shè)計(jì)圖紙、生命周期內(nèi)維修加固過程等資料。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)問題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策措施

黑龍江省牡丹江地區(qū)、雞西地區(qū)、七臺(tái)河地區(qū)國(guó)省道橋梁大多數(shù)存在承載力不足、橋梁寬度不夠、結(jié)構(gòu)缺損等病害，還繼續(xù)承受著車輛甚至超載車輛荷載的作用，部分地區(qū)已發(fā)生一些典型的橋梁安全事故[4]。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查及結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確認(rèn)存在如下缺陷，結(jié)合橋梁存在的缺陷提出針對(duì)性的勘察設(shè)計(jì)措施，可有效對(duì)公路橋梁進(jìn)行質(zhì)量提升。

2.2.1 國(guó)省道危舊橋梁現(xiàn)狀

①部分早期橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低，承載能力不足。部分早期建造的橋梁，設(shè)計(jì)荷載偏低，存在汽-15或汽-20設(shè)計(jì)荷載。隨著荷載等級(jí)、交通量等要求的提高，現(xiàn)有部分已經(jīng)無法滿足交通需要，部分橋梁出現(xiàn)病害。

②國(guó)省道部分橋梁行車滿足通行能力。

③部分橋梁使用設(shè)計(jì)壽命。部分橋梁建造時(shí)期較早，小橋設(shè)計(jì)使用壽命一般30 a，目前一些橋梁還在運(yùn)營(yíng)中。

④部分橋梁超載車輛較多。部分橋梁使用時(shí)，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，橋梁長(zhǎng)期在重載作用下使用。

⑤自然因素、不可抗力對(duì)橋梁的損壞。地震、洪水、泥石流、強(qiáng)風(fēng)、浮冰、冰凍、河道開挖，船舶撞擊、礦山坑道、巖溶等，造成橋梁結(jié)構(gòu)的損害。

⑥部分橋梁設(shè)計(jì)、施工先天不足。部分橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理不合理，同時(shí)受施工手段、施工技術(shù)、施工質(zhì)量等影響，存在一定的技術(shù)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(yán)重，鋪砌損毀，造成水土流失。橋梁兩側(cè)路基、橋臺(tái)有明顯洪水浸泡痕跡。

⑧部分橋梁建設(shè)年代較早，橋位處路線平、縱面線形亟需改善。部分橋梁建設(shè)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(shè)年代較早，抗震設(shè)計(jì)不滿足現(xiàn)有規(guī)范要求。部分橋梁建設(shè)年代較早，抗震設(shè)計(jì)已不滿足現(xiàn)有規(guī)范的抗震措施要求，亟需改善[5]。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)問題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策措施、質(zhì)量提升改造設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)

①危舊橋梁改造設(shè)計(jì)荷載不得低于原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)，拆除重建橋梁的設(shè)計(jì)荷載應(yīng)符合現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定詳見表1。

表1 各級(jí)公路橋涵設(shè)計(jì)荷載等級(jí)

②改造設(shè)計(jì)前應(yīng)準(zhǔn)確掌握原橋狀態(tài)，對(duì)原有橋梁進(jìn)行充分調(diào)查。

橋梁總體技術(shù)狀況等級(jí)是橋梁整體能否利用的主要依據(jù)，主要部件技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)是部件利用的主要依據(jù)。

橋梁評(píng)價(jià)參照現(xiàn)行的《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)價(jià)橋梁技術(shù)狀況，參照現(xiàn)行的《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》鑒定橋梁承載能力，參照現(xiàn)行的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》評(píng)價(jià)橋梁適應(yīng)性，分析橋梁病害成因，對(duì)既有橋梁的可利用性做出評(píng)價(jià)，提出維修加固、改建等建議[6]。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢查中難以判明損壞原因及程度的橋梁、橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)為4類、5類的橋梁、擬通過加固手段提高荷載等級(jí)的橋梁、遭受重大自然災(zāi)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(yīng)進(jìn)行橋梁特殊檢查，詳細(xì)檢測(cè)有效預(yù)應(yīng)力、材料劣化、隱蔽病害等。

涵洞技術(shù)狀況評(píng)價(jià)參照現(xiàn)行的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》進(jìn)行評(píng)價(jià)，分為好、較好、差、較差、危險(xiǎn)五個(gè)等級(jí)，對(duì)既有涵洞的可利用性做出評(píng)價(jià)，提出維修加固、改建等建議。

③橋涵勘察、資料收集與調(diào)查

橋涵調(diào)查的工作方法及要求應(yīng)在滿足《公路勘測(cè)規(guī)范》中定測(cè)階段有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)調(diào)查既有橋涵的缺損狀況、使用狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形式和適應(yīng)性等。搜集有關(guān)舊橋的設(shè)計(jì)資料、圖紙、設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、養(yǎng)護(hù)維修情況等[7]。

④大跨徑復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋梁制定改造方案時(shí)，考慮對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能和安全的影響，必要時(shí)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

大跨徑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行各階段的不利應(yīng)力驗(yàn)算、動(dòng)力性能評(píng)估等， 按 《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》要求對(duì)原有橋梁做出科學(xué)評(píng)估。

⑤質(zhì)量提升改造設(shè)計(jì)遵照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，施工過程中發(fā)現(xiàn)橋梁現(xiàn)狀與原設(shè)計(jì)狀態(tài)不符的保證及時(shí)調(diào)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(cè)，在施工中常發(fā)現(xiàn)打開的隱蔽工程等與原設(shè)計(jì)狀態(tài)不符，設(shè)計(jì)單位進(jìn)行核驗(yàn)、進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

⑥改造設(shè)計(jì)一般原則釆用一階段施工圖設(shè)計(jì)，技術(shù)特別復(fù)雜的，設(shè)計(jì)單位內(nèi)部采用增設(shè)技術(shù)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位要求國(guó)內(nèi)外頂級(jí)專家協(xié)助設(shè)計(jì)單位解決設(shè)計(jì)技術(shù)問題[9]。

⑦質(zhì)量提升改造設(shè)計(jì)承諾做好交通保障方案設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)方案設(shè)計(jì)和配套附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)。

按照《公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)施工標(biāo)志設(shè)置指南》等要求，進(jìn)行相應(yīng)的方案、配套設(shè)施、交通組織與施工組織等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

⑧對(duì)于有歷史、文化價(jià)值的橋梁宜采用保護(hù)性改造方案。

⑨橋涵質(zhì)量提升改造設(shè)計(jì)施工應(yīng)急預(yù)案。

依據(jù)國(guó)務(wù)院：《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》 (2004版國(guó)務(wù)院令第393號(hào))、交通運(yùn)輸部：《公路水運(yùn)工程安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦法》(中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部令2017年第25號(hào))進(jìn)行編制[10]。

編制內(nèi)容包括不良地質(zhì)條件下有潛在危險(xiǎn)性的土方、石方開挖工程；水深超過5米的樁基礎(chǔ)；超高、超長(zhǎng)、大噸位及特殊結(jié)構(gòu)模板；非常規(guī)起重設(shè)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(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備及尚無相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)性較大工程；施工臨時(shí)用電工程(用電設(shè)備5臺(tái)以上或總?cè)萘?0KW以上)等危險(xiǎn)性較大工程[11]。

3 國(guó)省道危橋質(zhì)量提升改造勘察設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)

2016年至2020年，交通運(yùn)輸部持續(xù)進(jìn)行三基建設(shè)，制定修訂《公路橋梁養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)知應(yīng)會(huì)手冊(cè)》，省部?jī)杉?jí)開展全國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)工程師培訓(xùn)7萬人次，分多批組織重點(diǎn)橋梁檢測(cè)監(jiān)測(cè)專家服務(wù)指導(dǎo)，多次開展梁式橋梁、拱橋、纜索體系橋梁養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，國(guó)省道橋梁質(zhì)量提升行動(dòng)得到徹底落實(shí)及較大提高，在高性能材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)加固等方面均得到較大提升。

加強(qiáng)橋梁工程基礎(chǔ)理論研究，完善我國(guó)橋梁建設(shè)養(yǎng)護(hù)理論體系。建設(shè)全國(guó)范圍橋梁長(zhǎng)期性能觀測(cè)網(wǎng)。加快推動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、北斗導(dǎo)航等新技術(shù)與公路建管養(yǎng)深度融合，發(fā)揮重大工程科技示范與帶動(dòng)作用，在高性能材料、應(yīng)用軟件、智能裝備等方面取得新突破[12]。

4 結(jié)語

國(guó)省道公路橋梁，是國(guó)省道公路的重要組成部分。國(guó)內(nèi)很多地區(qū)國(guó)省道橋梁由于建設(shè)年代，建設(shè)水平和標(biāo)準(zhǔn)的原因，同時(shí)橋梁橋面系設(shè)施的設(shè)置根據(jù)地域不同而多種多樣，防護(hù)能力各異。同時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，行車速度提高，車輛載重量增大，社會(huì)公眾對(duì)運(yùn)營(yíng)橋梁行車安全防護(hù)能力提出更高的要求。橋梁質(zhì)量提升勘察設(shè)計(jì)旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久、安全防護(hù)能力，緊扣“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)要求，系統(tǒng)提升該項(xiàng)目所在地區(qū)國(guó)省道橋梁運(yùn)營(yíng)質(zhì)量要求。通過“抓建設(shè)、重管養(yǎng)、防風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)治理、促創(chuàng)新、強(qiáng)保障“，系統(tǒng)解決橋梁老化周期性問題。

結(jié)合國(guó)省道危舊橋梁勘察設(shè)計(jì)特點(diǎn)，充分認(rèn)識(shí)危橋改造關(guān)鍵技術(shù)，提出針對(duì)性的對(duì)策措施，解決部分早期橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低，承載能力不足、國(guó)省道部分橋梁行車不滿足通行能力要求、部分橋梁使用設(shè)計(jì)壽命短、部分橋梁超載車輛較多、部分橋梁使用時(shí)，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，橋梁長(zhǎng)期在重載作用下使用。 自然因素、不可抗力對(duì)橋梁的損壞、部分橋梁設(shè)計(jì)、施工先天不足、部分橋梁孔徑偏小、部分橋梁建設(shè)年代較早，橋位處路線平、縱面線形亟需改善等問題。