杭新景高速公路管村桥(寿昌溪)大桥设计与施工要求

侯玉成

摘要:目前在公路桥梁结构的设计中,桥基方案设计有着决定性影响。在岩溶区域建设桥梁，地质勘探深度，桥位、桥型选择，基础设计与施工合理与否，不仅对桥梁建设能否如愿开展，还会对日后交通运营与安全产生深刻影响。通过对杭(州)新(安江)景(德镇)高速公路岩溶区域新建管村桥（寿昌溪）大桥的设计与施工要求分析，为在岩溶区建设桥梁提供几点建议供参考。

关键词: 高速公路；桥梁设计; 不良桥基; 岩溶区域；桩基;施工

Abstract: Based on analyzes the Hangxinjing Expressway karst region new village bridge ( Shou Changxi ) bridge design and construction requirements, provide some suggestions for construction of bridge in karst area, only for reference.

Key words: highway; bridge design; adverse foundation; pile foundation; construction in karst region

中图分类号：U491.1+2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

前言

公路线位布设受其功能、使用任务、城镇规划和地形地质等条件控制，有时不得不从岩溶区域穿过。而溶洞隐藏于地下，分布有极大不确定性。在岩溶区域建设桥梁，地质勘探深度，桥位、桥型选择，基础设计与施工合理与否，不仅对桥梁建设能否如愿开展，还会对日后交通运营与安全产生深刻影响。本文通过对杭(州)新(安江)景(德镇)高速公路建德寿昌至开化白沙关(浙赣界)段公路工程岩溶区域新建管村桥（寿昌溪）大桥的设计与施工分析，为在岩溶区建设桥梁提供几点建议供参考。

1工程概况

1.1地貌和地质概况[1]

管村桥位于低山间冲洪积平原区，较为宽阔，为北东向沟谷和北西向沟谷交汇处。北西向沟谷中有寿昌溪自西北向东南流动，常年流水，降雨时水量暴涨暴落，流速急。

线路处受构造作用强烈，线路左侧发育F12断裂，与线路近于平行延伸。结合钻探和物探资料，桥址处受到近东西向构造作用，构造与线路小角度相交，线路处横向、纵向地质条件差异大：左边桩全～强风化层厚度大于右边桩，景德镇端全～强风化厚度远大于杭州端。在中风化灰岩面附近有岩溶发育，溶洞规模一般不大，下部岩体完整性较好。

本桥桥址岩土地质主要特征：

全风化及强风化层为条带状灰岩夹泥岩,褐黄色，岩石风化强烈，风化物似全风化泥岩、页岩状；中风化层为条带状灰岩夹泥岩, 青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩体完整性总体较好，以柱状为主，岩质硬，锤击声脆，局部夹少量深灰色泥灰岩条带，上部溶蚀现象明显，部分钻孔中溶洞规模较大；局部炭质含量较高，灰黑色，部分为炭质灰岩。

本桥桥基溶洞特征,钻孔ZKS44、ZKS43A、ZKS44A、ZKS44C、ZKS44D、ZKS45中揭露，洞高0.2～4.6m，多有充填，充填物似灰黄色、紫红色全风化页岩，钻孔岩芯呈碎块夹土状，碎块可见原岩结构；少量溶洞无充填，钻探时钻具直接掉落。工程地质纵断面见图1～2。

1．荷载等级:公路－Ⅰ级；桥面净宽:2x净11.25m。

2．本桥平面分别位于圆曲线（起始桩号：K151+836.9，终止桩号:K151+918.549，半径R=1600，右偏)和缓和曲线（起始桩号：K151+918.549，终止桩号:K151+970.1，参数A：536.656，右偏)上；纵断面位于R=10000m的竖曲线上，桥面横坡为单向3%，纵断面纵坡3.5%；墩台等角度布置。

3桥梁设计

3.1 桥梁布跨

桥梁基本跨径的选择：基本跨径的选择需综合考虑经济性、整体协调性、施工难度等诸多因素。过大或过小的跨径对桥梁经济性与美观性带均来一定影响。

管村桥（寿昌溪）大桥采用整体式断面，本桥全桥共1联： 5x25m。

本桥4号墩处桥梁高度小于5号桥台，再结合桥位平面图分析，看似终点处可取消一孔，这样既可减小桥梁规模，同时也能降低桥台填土高度，但考虑到寿昌溪泄洪需要，不宜缩短一跨。

3.2 桥型布置

桥型方案设计主要考虑的是：在满足桥梁使用功能的前提下，力求安全、环保、经济、适用，布局合理以及便于施工及养护。

上部结构形式的选择：

本桥所处主要为乡镇村落，对景观要求相对城市桥梁要弱，因此上部结构不考虑采用工期长、施工复杂、造价高的现浇预应力混凝土箱梁，而采用施工方便、快捷、造价省的预制拼装结构。

空心板主要适用于跨径≤16m（20m及以上跨径空心板梁存在的病害较多）的桥梁，20m及以上跨径的标准桥跨主要有小箱梁和预制T梁两种。对不同跨径小箱梁和T梁两种结构进行比选[2]，见表2。

从比较结果来看，各种跨径小箱梁呈现跨径越大，造价越贵的趋势。T梁梁高较小箱梁高，上部结构造价较同等跨径小箱梁高约12.3～37.2％，施工相对复杂。T梁横向通过横隔板刚性连接，整体性好；主梁采用现场预制，架桥机架设施工，工期短，吊装重量小，工艺成熟；适合25～50m。寿昌溪没有通航要求，梁高不受限制。全线桥梁的标准化设计，综合考虑确定上部结构采用预应力砼(后张)T梁。

本桥桥基处于岩溶区，其溶洞分布位置具有较强的不确定性。本桥原设计为上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续的超静定结构；为减小桥基这种隐蔽的、随机发生的地质问题对桥梁结构的影响，考虑到地基中有溶洞可能产生的不均匀沉降，采用特殊设计，更改上部结构为结构简支，桥面连续跨径小的静定结构[3]。这样好处是结构受力明确，消除桩基不均匀沉降影响。

因柱式墩经济性好，工艺成熟，施工方便，与桩基础衔接性好。下部结构桥墩采用柱式墩，桥台采用肋板台，墩台基础均采用钻孔灌注桩。

虽然本桥桥墩高度不大，最大桥墩高度为6.1m，也不存在软土层，但考虑到本桥桥址区水位随季节变化暴涨暴落，桥梁墩台易受水流冲刷；为能有效抵抗山区河流强力冲刷，增强桥墩整体受力，本桥设置底系梁。

桥型布置见图3～4。

3.3 桩基设计

在桥梁下部结构设计中,因桩基础以承载力高、不均匀沉降少、施工简单等优点,本桥采用桩基础。本桥桩基设计与施工是建设难点。

本桥场地内基岩面起伏大，右幅桥桩基大多基岩埋深浅，但左幅桥桩基全～强风化层厚度大，且在中风化基岩上部有溶洞发育；若均采用端承桩，则左幅桥3、4号墩桩长深度将超过60m，而部分桩长约15m，桩长差异很大。依本桥地质实际，部分采用端承桩、部分采用摩擦桩。具体分三种情况设计：

(1)按端承桩设计，遇溶洞穿过，嵌入中风化灰岩

本桥左幅1号墩和右幅2、3、4号墩桩基穿过溶洞,防止塌孔和漏浆。溶洞区域应逐桩钻孔，确保桩端以下8米无溶洞。此类桩基中风化层上部有岩溶发育，应穿过溶洞进入下部完整基岩。

左幅1号墩桩基，ZKS43A钻孔表明在高程95.1～99.7位置出现溶洞，洞高4.6m，洞跨较大，充填。该处溶洞上持力层不足，为全风化及强风化层条带状灰岩夹泥岩。该桩基穿过溶洞，嵌入中风化条带状灰岩夹泥岩。