陈连海
(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)
随着经济的发展，我国高速公路建设日趋完善，交通量的增加对交通运输能力的需求日益严峻，为保证高速公路的通行和服务水平，对高速公路进行加宽改扩建是非常重要和行之有效的方式。
通道桥是高速公路与低等级公路、乡村道路、机耕道相交的立体交叉方式，平原地区的路网密集、发达，通道桥所占比重较多，每公里可达2～3座，因此通道桥的改扩建设计对沿线居民出行有着巨大影响。作者结合自身在设计过程中的体验和理解，对东北平原地区高速公路改扩建中的通道桥设计方案进行分析介绍，以便提供参考。
通道桥改扩建方案主要考虑桥梁技术状况评价，以及通行现状与功能适应性方面。并应在调查、评价的基础上，结合改扩建需求，予以充分利用[1]。技术状况评价可通过对桥梁的现场检测、计算分析等工作确定。通过几个改扩建项目的工作体会，作者认为技术状况评价是桥梁改扩建方案的重要因素，这方面工作是必不可少的，在设计中，通道桥的通行现状和功能要求会影响到每座桥梁的具体加宽改造方案，下面主要针对这方面工作进行分析介绍。
2.1 针对原桥的现状和功能要求方面，通道桥改扩建设计应符合的原则
(1)既有桥梁应本着“节约资源、避免污染、节省投资”的原则尽量考虑利用。
(2)设计时应结合现有地方路网情况、城镇规划情况、施工期地方路网保通方案、纵断拟合设计等因素综合考虑。对被交叉公路尽量不改变现有的位置，必须改造的尽量做到直捷、 顺适，同时满足交叉角度的要求，避免大的弯曲和起伏。
(3)通道设置应根据沿线村屯和原有路网的分布，按照“以人为本”的指导思想，最大限度地减少对沿线居民出行的影响。
(4)对于桥下积水的通道，应采用措施加强桥下防排水。
(5)对于桥下净宽、净空不满足使用要求且路线纵断抬高不大的通道桥，可考虑采用维持甚至降低既有通道标准并增设天桥的设计方案，必要时原桥也可加大孔径拆除重建。
根据现场调查，平原区高速公路通道桥普遍存在桥下易积水、淤积严重、通行净空受限等问题。这些问题与原桥设计理念有一定关系，由于这些高速公路沿线地形平缓，多为基本农田，路基高度受占地、取土等限制填高一般较低，这就制约了通道桥底高程和通行净空的设置，据调查既有通道中很多桥梁采用下挖被交道方案，桥下净空普遍没有预留提升空间。而且桥梁加宽时由于桥面横向坡度顺延，还有上部结构拆除新建后建筑高度增加的影响，桥下净空将进一步被压缩，桥梁的通行能力更加降低。另外随着沿线经济发展，路网逐步完善，现有通道桥净空和跨径也有很多不能满足地方路网的发展要求。
2.2 针对发现的问题，通道桥的加宽改造设计可采用的方案
(1)方案一。原桥完全利用或完全拟合既有标高拼宽改造方案。当通道桥净空满足要求仅需处理通道积水时，首先应改善通行条件，重新设置铺砌；
对存在少量积水的通道为方便行人通行可设置人行平台；
对排水困难积水严重的通道除改善铺砌外，还可采取加深边沟兼做蒸发池方式；
对于桥址处地下水位较深且地下有良好渗水土层时，也可设置渗井将雨水引入地下渗水层排出[2]。
当拼宽通道桥净空不满足要求时，应采取原桥下挖至设计高程的方案。该方案需要先挖除旧桥铺砌再降至设计标高，如果下挖较多则需切除原桥外露的支撑梁等基础部分，然后重新铺设混凝土铺砌，通道铺砌形成支撑板并配置受力钢筋兼做支撑梁作用见图1，同时应参照上述原则处理好通道积水。
图1 旧桥铺砌和支撑梁拆除并设置支撑板
(2)方案二。原桥拆除新建、或上部结构通过顶升和拆除新建的方式抬高桥面标高方案。本着“原桥尽量利用”的原则，对原桥是否拆除新建或部分拆除应慎重确定，如旧桥利用价值很低或无法利用时采用拆除新建方案为宜。顶升方案对旧桥利用率高、施工工期短、可节省投资，但对旧桥自身结构能否经得起顶升过程有很大不确定性，需要进行现状检测评价和荷载试验。通过桥面标高抬高，桥下在满足净空要求的同时桥底高程也可合理抬高，原桥下铺砌拆除新建，以改善道路通行条件，必要时还可设置桥下排水沟，避免桥下出现积水问题。
(3)方案三。既有通道桥维持现状或降低功能标准，在临近位置增加天桥方案。高速公路改扩建中的路线纵断设计虽然原则上应遵守“宁填勿挖”设计理念，但过大的纵断抬高调整不利于旧路利用，增加了占地面积和土石方工程量，还会影响施工组织设计，增加施工期交通组织的难度，所以设计中应尽量考虑纵断拟合旧路，减少纵断抬高段落。当纵断无法抬高，原桥仍需提升通行条件时，可考虑原桥利用旧桥拟合标高加宽，桥下净空和积水问题适度处理，对桥下铺砌适当改善即可，该方案重点在于合理确定天桥位置，合理布设天桥引线等。
通道桥改扩建须根据被交道路通行等级和规划要求，并结合路线纵断线拟合、调整情况采用合理的设计方案。
方案一适用于既有通道桥净空满足要求或纵断设计只拟合旧路的情况，该方案在节省造价、节约占地、充分利用旧桥方面有一定优势，但该方案对桥下通行状况改善不足，平原地区本身排水困难，为满足净空要求原桥继续下挖，更容易造成桥下积水，即便采取排水措施，也只能起到缓解作用，如果现场与设计不符或措施处理不当，对沿线群众的生产生活影响很大。另外东北属于季冻地区，基础埋深需要考虑地基冻胀影响，埋深一般控制在1.5～1.8m左右，对于辽宁南部埋深不小于1.0m，而黑龙江可达2.0m以上，这也制约了旧桥下挖空间。而且积水在冬季结冰后更不利于通行，也降低了净空标准。所以采用方案一应考虑通道桥现状与路网规划要求的适应程度，并做好防排水设计。
当桥下道路现状很差、桥下净空严重不足时，宜考虑采用方案二或方案三。方案二更适用于净空需要提高较多，或原桥孔径不满足规划要求，且路线纵断可抬高的情况。该方案可有效改善通道桥的通行状况，对桥下道路改善可达到最大化处理。方案三适用于路线纵断无法抬高，且现场有条件设置天桥，以改善地方路网的情况。该方案虽然对通道桥功能没有改善甚至会有所降低，但通过设置天桥，将桥下道路改为上跨高速公路，最大程度地回避了旧桥净空和跨径不足，以及桥下积水问题。
上述三种方案适用条件不同也各具优势，需要结合实际情况进行分析选取。方案比选时应从定性分析和定量分析两方面考虑。定性分析主要是考虑方案的可行性，定量分析主要是考虑方案的造价、占地、工程量、施工难度以及工期影响等方面。以东北某高速公路改扩建项目为例，原路通道桥孔径为1-10m，现状净空为3.0m，桥下积水严重且铺砌已破损。经调查，该通道桥为村民主要通行道路，根据地方路网规划该路规划为乡道，净高要求为4.5m，并且地方要求桥下铺砌应抬高来解决桥下积水问题。
该通道桥如果采用前述旧桥下挖方案(即方案一)设计，为满足规划净空要求并考虑桥面横坡对加宽的影响，原桥则需要下挖2.0m左右。采用该方式会造成原桥基础、支撑梁等完全外露(原桥埋深1.8m)，将给桥梁结构安全带来隐患，而且由于下挖深度较大桥下积水问题无法解决，还可能给居民出行带来更大不便。通过分析，该通道桥改扩建设计不宜采用下挖方式，所以设计时主要针对另外两个方案进行了比较，以确定更加经济、合理的方案，具体比较情况如下：
方案A(见图2)：增设天桥方案，即原通道保留(即方案三)，原桥仅满足机耕道的通行能力，同时桥下铺砌适当抬高，改善桥下排水条件，净高调整为2.7m。并在主线合适位置增设天桥，以满足地方规划要求。天桥引线设置原则应遵循与原地方路顺接，且纵坡满足规范要求(纵坡不大于3%为宜)，同时也尽可能减少村民绕行距离。经详细核查，天桥位置确定距离原通道约380m处。
图2 方案A平面示意
方案B(见图3)：原通道纵断抬高(即方案二)，通道净高按4.5m控制，并抬高桥下铺砌避免桥下积水，为满足要求，经核实纵断最大需要抬高2.1m，涉及主线长度2.2km。
图3 方案B通道纵断图
两个方案的主要工程量和概算造价比较见表1。
从表1中可以看出：方案A与方案B相比土方基本相同，旧路加铺面积增加2091m2，新建路面面积减少20910m2，征地面积多1.619公顷，虽然增加天桥一座，但总概算造价减少约110万元。
表1 路线方案比较表
另外，若抬高通道处纵断，需抬高2.2km主线纵断，最大抬高2.1m，造成施工工期增长。由于项目工期安排紧凑，施工期间采用半幅封闭半幅通车的施工组织方案，而抬高主线纵断不利于施工期的保通安全和工期安排，因此应尽量避免大段落的纵断抬高，故经综合比较设计推荐采用方案A。
综上所述，方案选取需要结合通行现状、路网规划要求和路线纵断设计情况。设计时优先考虑方案一的可行性，尽量考虑原桥利用。当旧桥现状与预期的功能要求差距较大，方案一不能满足时，应分别考虑方案二和方案三的适应性。
无论采用何种方案，对通道桥下积水的情况，应根据实际情况考虑采用加强纵横向排水、抬高被交路标高、设置大边沟蒸发池等相结合的设计方案进行改善。
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