劉立博

（石家莊市交通設計咨詢集團有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

隨著我國對河道管理的日益重視，很多河道進行了防洪整治規(guī)劃，重新規(guī)劃后的河道斷面比既有河道斷面寬，導致一些既有橋梁的橋頭引道落在規(guī)劃河道行洪斷面內(nèi)，行洪期間橋頭引道存在被沖毀的安全隱患。同時，既有的橋頭引道也阻礙了規(guī)劃加寬后河道的正常行洪，因此，對既有跨河橋梁接長的要求越來越高。

1 工程概述

某國道跨河大橋現(xiàn)狀為雙幅橋梁，建于2010 年，橋長505m，跨徑為20×25m，橋梁全寬25.5m。其中，每幅橋梁寬為凈11.25+2×0.5m，兩幅中間間隔1m。上部結(jié)構(gòu)為裝配式預應力混凝土簡支變連續(xù)小箱梁，梁高1.4m，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，柱徑1.4m，樁徑1.5m，設計荷載標準為公路-Ⅰ級。橋梁設計時既有河道寬約460m，橋梁長度505m 滿足當時防洪評價的要求。2020 年根據(jù)該河道最新綜合整治規(guī)劃及防洪評價單位要求，橋梁長度應不小于1 100m，河道整治后需對原有橋梁接長。

本文以該橋梁接長工程為背景，提出了四種接長方案并進行對比，分析了各接長改造方案的優(yōu)缺點。

2 接長方案

根據(jù)該河道規(guī)劃要求，河道加寬后需在北側(cè)橋臺處對橋梁接長，接長后的橋梁長度不小于1 100m，接長段橋梁跨徑采用與既有橋梁相同的跨徑。

既有橋梁設計時未考慮后期接長，橋臺處樁基承載力比橋墩處樁基承載力小，且橋臺背墻處寬度為40cm，接長段橋梁上部結(jié)構(gòu)梁端至蓋梁邊緣距離不滿足橋梁抗震規(guī)范要求。因此，橋梁接長的關(guān)鍵在于對既有橋梁北側(cè)橋臺的改造。

2.1 改造方案一：增設一孔過渡跨

北側(cè)增設1～5m過渡跨。原設計橋臺樁基承載力只考慮了邊跨上部荷載，橋臺改造為橋墩后，若直接增設一孔25m跨徑橋梁，橋臺樁基礎(chǔ)承載力肯定不夠，故在北側(cè)橋臺以北增設的跨徑越短越好，上部荷載越小越好，綜合考慮新舊樁基距離、支座距梁端距離等，鑿除原北側(cè)橋臺背墻，在北側(cè)增設1～5m過渡跨，過渡跨北側(cè)正常布孔。立面示意圖見圖1。

圖1 改造方案一立面示意圖（單位：cm）

本方案需對既有橋臺蓋梁進行改造，鑿除既有橋臺的耳墻及一部分背墻，將既有橋臺的蓋梁及背墻改造為“L”形橋墩蓋梁，將新增的過渡跨現(xiàn)澆板放置于改造后的“L”形蓋梁較高一側(cè)，同時在改造背墻時植入抗震錨栓，對新增的過渡跨現(xiàn)澆板起到保護作用。

2.2 改造方案二：拆除最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，廢掉既有橋臺并新做橋墩

拆除最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，廢掉既有橋臺并新做橋墩。既有橋梁不能直接接長的關(guān)鍵在于既有橋臺處樁基承載力不滿足，因此將原橋臺樁基廢掉不用，橋臺處重新鉆孔布設橋墩樁基，同時由于上部結(jié)構(gòu)最后一聯(lián)為一整體，需將最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)全部拆除新建。

根據(jù)現(xiàn)行的《公路橋涵地基與基礎(chǔ)規(guī)范》（JTG 3363—2019）第6.2.6 條規(guī)定，摩擦型鉆孔樁的中距不應小于樁徑的2.5 倍，即鉆孔樁中距大于2.5×1.5m=3.75m。既有橋梁每幅寬度為12.25m，橋臺樁基間距6.6m，若在既有兩樁基之間加設1根樁基，樁間距3.3m＜3.75m，無法滿足規(guī)范要求；同時既有橋臺內(nèi)側(cè)兩樁基間距6.65m，最多只能新增1 根樁基，且需將新增的橋墩蓋梁作為整體式蓋梁，整體式蓋梁下部設置5根橋墩樁基。改造方案二立面示意圖見圖2。

圖2 改造方案二立面示意圖（單位：cm）

本改造方案適用范圍有限，對既有橋臺樁基間距較小的橋梁，中間新增橋墩后，樁基間距不能滿足規(guī)范要求的最小間距，因此，本方案僅適用于既有橋梁寬度較寬的橋梁改造。且本方案需拆除既有橋梁最后一聯(lián)，同時廢掉既有橋臺，改造成本較高，存在浪費。

2.3 改造方案三：北側(cè)增設一段路基過渡段

由于方案二需廢掉既有橋梁的北側(cè)橋臺及最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，改造成本較高。在條件允許的情況下可在橋臺北側(cè)增設一段6～8m路基過渡段，路基過渡段北側(cè)再新建橋梁，即新舊橋梁分開，兩橋臺可共用一個橋頭搭板。改造方案三立面示意圖見圖3。

圖3 改造方案三立面示意圖

為保證行洪期間過渡段路基不被沖毀，對該段路基可采取加強措施，如在上游設置圓弧形防沖刷擋墻或鉛絲石籠等，下游也需設置相應防沖刷措施。

本方案在河道內(nèi)設置一段過渡路基，路基本身存在被沖毀的風險，設計時需加強抗沖設計，同時河道內(nèi)設置的路基存在一定程度的阻水，防洪評價單位需要模擬建模，并評價其是否滿足河道管理部門的要求。過渡路基上、下游可設置重力式擋墻或鉛絲石籠。

本方案適用于河道較為平緩、水流速度不大的河段，不適用于山區(qū)河道縱坡較大、水流速度較大的河段。

2.4 改造方案四（北側(cè)增設雙懸臂梁過渡段）

在新舊橋梁之間設置一雙懸臂梁過渡段。在既有橋梁北側(cè)增設一雙懸臂梁過渡段，即可減少對既有橋臺的改造工程量，盡可能減少既有橋臺處新增荷載，也可滿足既有橋臺樁基與新建樁基之間的距離要求。

對既有橋臺的背墻進行簡單改造，原搭板處改造為一小跨徑現(xiàn)澆板，現(xiàn)澆板北側(cè)搭在新建的雙懸臂梁上，另一側(cè)與之對稱。

本方案對河道行洪影響小，對既有橋臺的改造也較少，既有橋梁上部結(jié)構(gòu)均可利用。但建成后有3孔跨徑與其他孔跨徑不同，視覺上不美觀；懸臂梁與短跨現(xiàn)澆板之間的接縫距伸縮縫較近，短距離內(nèi)存在4 道縫，行車不舒適；同時由于懸臂梁結(jié)構(gòu)存在一定缺陷，實際工程中應用較少。

3 方案對比

本文主要在河道行洪、后期運營安全性、施工便利性、投資估算、工期長短等方面對以上四種方案進行對比。

3.1 施工方案對比

3.1.1 方案一（增設一孔過渡跨）

優(yōu)點：（1）僅需拆除既有橋臺耳墻，對背墻進行簡單改造，將既有橋臺蓋梁改造為L 形橋墩蓋梁即可；（2）改造后運營期間對河道行洪影響很??；（3）既有橋梁上部結(jié)構(gòu)可完全利用。

缺點：（1）改造前需驗算既有橋臺樁基承載力是否能滿足新增1孔過渡跨后的荷載；（2）需對既有橋臺蓋梁進行改造，使上部結(jié)構(gòu)梁端至墩、臺蓋梁邊緣距離a滿足《公路橋梁抗震設計規(guī)范》（JTG/T 2231—01—2020）中式（11.2.1）[2]的規(guī)定，但實際改造中很難滿足。

式（1）中：a為簡支梁橋和連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)梁端至墩、臺蓋梁邊緣距離（cm）；L為一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)總長度（m）；H為支撐一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)橋墩的平均高度（m），橋臺的高度取值為0；Lk為一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)的最大單孔跨徑（m）。

3.1.2 方案二（拆除最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，廢掉既有橋臺并新做橋墩）

優(yōu)點：（1）新做過渡墩樁基承載力可按正常設計；（2）全橋統(tǒng)一跨徑設置，無須過渡跨，建成后統(tǒng)一美觀。

缺點：（1）需廢掉既有橋梁最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)及一側(cè)橋臺，改造成本高；⑵既有橋臺廢掉后新做橋墩樁基距離原橋臺樁基較近，樁間距很難滿足規(guī)范中對樁間距的要求；（3）由于左右兩幅橋臺樁基間距較小，兩幅內(nèi)側(cè)樁基間僅能增設1根，導致此處無法按分幅設計，改造后此處為整體式橋墩蓋梁，與其他橋墩處分幅設計體系不同。

3.1.3 方案三（北側(cè)增設一段路基過渡段）

優(yōu)點：（1）無須改造既有橋臺的耳背墻、蓋梁等結(jié)構(gòu)，上部機構(gòu)可全部利用；（2）對既有橋臺樁基無影響。

缺點：（1）兩橋之間修建過渡段路基，河道阻水，需由防洪評價單位對其進行計算分析，并征得河道管理部門的同意；（2）過渡段路基外側(cè)需修建擋墻，對于水流速度較大的河段，行洪期間過渡段路基有被沖毀的風險。

3.1.4 方案四（北側(cè)增設雙懸臂梁過渡段）

優(yōu)點：（1）過渡跨處可正常布設橋孔，對河道行洪影響??；（2）僅需對既有橋臺的耳背墻進行簡單改造即可，改造工程量??；（3）過渡段可與其他新建部分同時施工，工期短；（4）懸臂梁橋一般為靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響，對基礎(chǔ)要求較低；（5）懸臂梁橋與簡支梁相比，墩上均只需設置一個支座，減小了橋墩尺寸，節(jié)省了基礎(chǔ)工程量。

缺點：（1）懸臂梁橋雖然在力學性能上優(yōu)于簡支梁橋，可適用于更大跨徑的橋梁方案，但由于懸臂梁的某些區(qū)段同時存在正、負彎矩，無論采用何種主梁截面形式，其構(gòu)造較為復雜；（2）跨徑增大以后，梁體重量快速增加，不宜采用裝配式施工，往往要在費用昂貴、速度緩慢的支架上現(xiàn)澆；（3）鋼筋混凝土懸臂梁因支點負彎矩的存在，不可避免地在梁頂產(chǎn)生裂縫，雖有橋面防水措施，但仍由于支點為單點簡支，施工時必須采用臨時固結(jié)措施；（4）由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工方法等方面的問題，無論是鋼筋混凝土懸臂梁還是預應力混凝土懸臂梁，在實際橋梁工程中較少采用。

3.2 施工工期對比

方案一僅需簡單改造既有橋臺耳背墻及蓋梁即可，施工用時較少；方案二需拆除既有橋梁最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，且需廢掉既有橋臺，用時最多；方案三直接進行接長即可，接長段施工期間可同時修筑過渡段路基，總工期最短；方案四雙懸臂梁橋?qū)扔袠蚺_的改造較少，但上部結(jié)構(gòu)需現(xiàn)澆，所需工期比方案一長，但比方案二短。

四個接長改造方案施工工期對比：方案三＜方案一＜方案四＜方案二。

3.3 投資估算對比

方案一僅需簡單改造既有橋臺耳背墻及蓋梁，過渡段之間跨徑較小，改造成本低；方案二需拆除既有橋梁最后一聯(lián)上部結(jié)構(gòu)，且需廢掉既有橋臺，在既有橋臺處增設5 根橋墩樁基，同時將蓋梁作為整體式蓋梁，所需費用最多；方案三在過渡段內(nèi)設置路基和擋墻，所需費用介于方案一和方案二之間；方案四對既有橋臺改造較少，所需費用少，但雙懸臂結(jié)構(gòu)需要現(xiàn)澆，所需費用比方案一高，與方案三接近。

四個接長改造方案投資估算對比：方案一＜方案四＜方案三＜方案二。

3.4 綜合評價

本文所述四種改造方案各有優(yōu)缺點和適用范圍。

方案一：僅需拆除既有橋臺耳墻，對背墻進行簡單改造，施工工期短，投資少，既有結(jié)構(gòu)利用率高，適用于工期緊張，投資有限制的項目。

方案二：對既有橋臺進行了徹底改造，改造后的橋墩樁基長度按新做設計，結(jié)構(gòu)安全方面有保證，但是需拆除既有橋梁最后一聯(lián)，存在浪費，投資費用較高，且既有橋臺處橋墩蓋梁需做成整體式。本方案建成后橋梁跨徑均為25m，對河道的阻水最小，適用于投資和工期均較富裕，防洪評價中對該段河道要求較高的項目。

方案三：無需改造既有橋臺的耳背墻、蓋梁等結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)可全部利用；且接長段施工期間可同時修筑過渡段路基，總工期最短；但該方案在河道內(nèi)設置過渡段路基，對河道的阻水較大。本方案適用于總投資適中，工期要求短，河道平緩，水流速度較小，對河道阻水要求不高的項目。

方案四：對河道行洪影響小，對既有橋臺的改造也較少，施工時可與其他部分同期實施，所需工期短，適用于河道行洪要求高，改造投資受限，道路等級不高的項目。但由于懸臂梁結(jié)構(gòu)力學上存在一些缺陷，實際工程中應用較少，因此設計時應對懸臂梁細部進行認真計算，多方案比選，慎重選擇。

設計時可根據(jù)投資估算、工期、河道部門要求、橋型應用范圍、后期運營養(yǎng)護成本等多方面進行比選，選擇合適的方案。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過以上對比分析可見，本文所述四種既有橋梁接長改造方案在河道行洪、投資估算、施工便利性、工期長短等方面各有優(yōu)缺點，具體項目可根據(jù)具體情況選擇不同的接長改造方案。

4.2 建議

（1）既有跨河橋梁接長方案應盡可能減少對河道行洪的影響，符合河道規(guī)劃，保證行洪期間橋梁運營安全。

（2）既有跨河橋梁接長改造方案的確定應綜合考慮河道行洪、投資估算、施工便利、工期、后期運行養(yǎng)護等多方面因素，可根據(jù)項目具體情況選擇相應的接長改造方案。