道路橋梁設(shè)計中的安全隱患及預(yù)防措施分析

陳智光

（天尚設(shè)計集團有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

道路橋梁工程在整個交通體系中發(fā)揮著重要作用，所以有關(guān)道路橋梁的設(shè)計與施工都是行業(yè)研究的重點。近年來，隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，道路橋梁工程項目的數(shù)量有所增加，道路橋梁設(shè)計獲得了更好的發(fā)展，重要性也更加凸顯，并在設(shè)計過程中積累了一些成功經(jīng)驗。在道路橋梁設(shè)計工作取得較好成效的同時，也存在著一些問題，其中一點便是設(shè)計工作存在一定的安全隱患，道路橋梁設(shè)計質(zhì)量無法得到有效的保障，對道路橋梁工程的使用有較大影響。因此，必須明確道路橋梁設(shè)計中存在的安全隱患，在此基礎(chǔ)上采取針對性的預(yù)防措施，保證和提升道路橋梁工程的設(shè)計質(zhì)量?；诖耍^系統(tǒng)地分析探討道路橋梁設(shè)計中的安全隱患及預(yù)防措施，現(xiàn)作如下的論述。

1 道路橋梁設(shè)計中的安全隱患

目前來看，道路橋梁設(shè)計中不可避免地存在安全隱患，不利于道路橋梁事業(yè)的發(fā)展。道路橋梁設(shè)計中常見的安全隱患主要有四種，一是設(shè)計活動形式化，二是設(shè)計過于追求經(jīng)濟效益，三是設(shè)計活動缺乏監(jiān)督，四是結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系有待完善。

1.1 設(shè)計活動形式化

道路橋梁設(shè)計具有專業(yè)性、復(fù)雜性的特點，涉及多個方面的知識，對設(shè)計人員的專業(yè)能力有很高的要求，必須嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計活動[1]。在道路橋梁設(shè)計前期，設(shè)計人員必須深入施工現(xiàn)場，全面勘察，掌握現(xiàn)場的水工環(huán)信息，為后續(xù)設(shè)計提供科學(xué)決策的依據(jù)。但在一些道路橋梁工程的設(shè)計中，設(shè)計人員未按照要求深入一線開展勘察作業(yè)，只是憑自己的經(jīng)驗進行設(shè)計，或者現(xiàn)場勘察作業(yè)不扎實，只是簡單了解現(xiàn)場情況便著手設(shè)計，導(dǎo)致設(shè)計方案的參數(shù)產(chǎn)生誤差，存在安全隱患[2]。以道路橋梁工程設(shè)計中的最大承受超載量、承重量這些指標(biāo)為例，均需要設(shè)計人員進行現(xiàn)場勘察和試驗，精準(zhǔn)計算后方可確定，若是未能按照規(guī)范要求開展設(shè)計作業(yè)，勢必存在安全隱患，在施工過程中誘發(fā)安全事故。

1.2 設(shè)計過于追求經(jīng)濟效益

道路橋梁屬于民生工程，為滿足人民群眾的出行需求發(fā)揮著重要作用，必須同時確保經(jīng)濟效益、社會效益。一些設(shè)計單位與施工單位為了追求工程的經(jīng)濟效益，在設(shè)計和施工環(huán)節(jié)“大做文章”。設(shè)計單位為了節(jié)約道路橋梁工程的成本，設(shè)計時往往沒有應(yīng)用先進科學(xué)的理念與方法，導(dǎo)致橋梁工程的結(jié)構(gòu)與參數(shù)存在一定的安全隱患。比如，不注重BIM（建筑信息模型）技術(shù)與傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用，未能及時發(fā)現(xiàn)道路橋梁工程設(shè)計中所存在的問題，對于橋梁工程施工作業(yè)和后續(xù)使用均有不利影響。

1.3 設(shè)計活動缺乏監(jiān)督

考慮到道路橋梁設(shè)計的復(fù)雜性與專業(yè)性，為有效控制設(shè)計風(fēng)險，確保設(shè)計質(zhì)量，必須對設(shè)計活動進行全過程和動態(tài)化的監(jiān)督管理?？傮w來看，國家相關(guān)部門對道路橋梁工程的設(shè)計質(zhì)量十分重視，提出的監(jiān)管措施可以很大程度地保證道路橋梁工程的設(shè)計質(zhì)量。但道路橋梁設(shè)計監(jiān)管也存在一定的缺位，一些監(jiān)管部門未能充分認(rèn)識到自身的職責(zé)，監(jiān)督活動流于形式，未能凸顯道路橋梁設(shè)計質(zhì)量監(jiān)管的權(quán)威性和嚴(yán)肅性，在一定程度上助長了道路橋梁設(shè)計人員的不合理設(shè)計行為，造成道路橋梁工程存在安全隱患。

1.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系有待完善

在道路橋梁工程的設(shè)計作業(yè)中，最為重要的任務(wù)是設(shè)計出經(jīng)濟且合理的結(jié)構(gòu)方案，做好結(jié)構(gòu)分析，確保道路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)固性。在當(dāng)前的道路橋梁工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計還有一些地方需要改進，一些設(shè)計人員未能掌握道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論知識，對道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)耐久性、結(jié)構(gòu)體系這些專業(yè)知識理解不夠深入，設(shè)計過程中容易出現(xiàn)人為失誤。比如，在現(xiàn)有的一些道路橋梁工程中，設(shè)計未重視結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性，導(dǎo)致后續(xù)運行出現(xiàn)安全性問題，整體結(jié)構(gòu)缺乏強度和耐久性。因此，在道路橋梁工程的設(shè)計中，依然有設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系缺乏深刻認(rèn)識，沒有認(rèn)真考慮道路橋梁工程的實際情況，導(dǎo)致道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏科學(xué)性，存在一定的安全隱患。

2 強化道路橋梁設(shè)計質(zhì)量的對策

2.1 重視結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性

道路橋梁工程在投入使用后，會受到多種外來因素的影響與作用，主要有地震、車輛、風(fēng)、荷載，同時道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)與材料性能也處于退化狀態(tài)，不可避免地出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷問題，安全性與耐久性均受到影響。針對一些公路橋梁工程所出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)耐久性不足的問題，應(yīng)該在設(shè)計階段給予高度的重視，結(jié)合施工現(xiàn)場情況優(yōu)化耐久性參數(shù)，確保道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性?？偟膩碚f，為了保證和提升道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性，設(shè)計人員可以重點從以下方面著手。

2.1.1 控制水灰比

道路橋梁工程以混凝土結(jié)構(gòu)為主，穩(wěn)定性、強度、耐久性很大程度上取決于水灰比。為此，在道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要將水灰比的設(shè)計與質(zhì)量放在重要位置上，通過試驗得出最佳水灰比，保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。具體來說，當(dāng)水灰比較小時，混凝土的穩(wěn)定性和強度均可以得到保證和提升，但同時水灰比較小時，容易導(dǎo)致環(huán)境中的腐蝕性氣體對鋼筋造成銹蝕[3]。當(dāng)水灰比較大時，混凝土的強度和結(jié)構(gòu)均會受到不利影響。因此，科學(xué)控制水灰比控制非常重要，設(shè)計人員要認(rèn)真做好水灰比的試驗。

2.1.2 選擇恰當(dāng)?shù)乃嗖牧?/p>

水泥是混凝土結(jié)構(gòu)的主要原料，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、穩(wěn)定性與強度均易受到水泥質(zhì)量和強度等級的影響。所以，設(shè)計人員在設(shè)計前便需要確定水泥材料的型號，確保所選用的水泥材料質(zhì)量滿足道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。在此基礎(chǔ)上，要對道路橋橋梁結(jié)構(gòu)開展整體性的優(yōu)化設(shè)計，保證各個結(jié)構(gòu)的完整性與科學(xué)性。

2.1.3 橋面鋪裝層的防水

橋面的滲水問題會影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，而橋面鋪裝層起著防護橋面的重要作用，所以要重視橋面鋪裝層的防水設(shè)計。具體來說，在道路橋梁的橋面鋪裝層防水設(shè)計中，應(yīng)選用密實性良好的C30 以上等級的混凝土，且在混凝土鋪裝層內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂風(fēng)險。另外，橋面鋪裝層要按照要求設(shè)計防水層，連續(xù)梁的負(fù)彎矩段必須設(shè)計防水層。為防止水分由伸縮縫滲入梁部結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮在伸縮縫處進行排水設(shè)計，有效控制水分滲漏問題?？偟膩碚f，道路橋梁的橋面鋪裝層應(yīng)具有三個方面的特性：一是橋面鋪裝層和橋面混凝土有良好的黏結(jié)性，不存在脫落和起皮的問題；二是橋面鋪裝層能夠與瀝青混凝土橋面形成一個整體；三是橋面鋪裝層具有良好的抗拉強度和延展性。

2.2 重視附屬工程設(shè)計

附屬工程是道路橋梁設(shè)計與運行的重要組成，可直接影響道路橋梁工程的安全性和通行的方便性。為保證和提升道路橋梁的設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計人員應(yīng)重視附屬工程的設(shè)計，在大型和特大型的道路橋梁工程設(shè)計中，橋頭位置應(yīng)該增設(shè)緊急停車帶，便于后續(xù)開展養(yǎng)護施工作業(yè)，對于橋下可以通機動車的部分，可以考慮將橋頭的隔離柵設(shè)計為“活動門”。

2.3 強化下部構(gòu)造設(shè)計質(zhì)量

在道路橋梁工程的設(shè)計中，下部構(gòu)造發(fā)揮著重要作用，設(shè)計人員應(yīng)高度重視。下部構(gòu)造設(shè)計時要把握好三個方面的要點：一是對于同一道路橋梁工程，下部構(gòu)造結(jié)構(gòu)形式必須保證統(tǒng)一，原因是下部構(gòu)造結(jié)構(gòu)形式不統(tǒng)一時容易誘發(fā)不均勻沉降的問題；二是一些橋臺的高度大，且臺后土壓力大，為確保結(jié)構(gòu)安全，必須對臺身受力做好驗算；三是當(dāng)橋梁工程采用擴大基礎(chǔ)的橋涵設(shè)計方式時，必須明確對地基承載力的要求，并寫進設(shè)計文件中。若是道路橋梁工程存在軟弱地基，則需要做好地基處理。

2.4 考慮超載問題

超載問題對道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性會造成很大的危害，且往往無法得到有效的彌補與修繕，不利于延長道路橋梁工程的使用壽命。因此，在設(shè)計的早期階段，設(shè)計人員必須認(rèn)真考慮超載問題。關(guān)鍵點是明確道路橋梁工程的設(shè)計目標(biāo)和要求，同時深入一線調(diào)查車流量，預(yù)估出道路橋梁的通車量和最大流量值，科學(xué)應(yīng)對超載問題。結(jié)合道路橋梁最大流量值開展設(shè)計作業(yè)，可以很好地應(yīng)對超載問題，道路橋梁的耐久性也可以得到保證，有助于消除安全隱患。

2.5 重視疲勞損傷的研究

疲勞損傷會導(dǎo)致道路橋梁工程的鋼材開裂，嚴(yán)重時引起橋梁坍塌事故，所以疲勞損傷一直都是設(shè)計人員的設(shè)計重點。在道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要重點考慮風(fēng)荷載、車輛荷載，這兩類動荷載會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)振動和累積疲勞損傷。更為不利的是，道路橋梁施工所使用的材料多不是均勻和連續(xù)的，微小的缺陷在循環(huán)荷載作用下會逐漸合并與發(fā)展，繼而形成損傷，結(jié)構(gòu)材料會隨之出現(xiàn)裂紋。裂紋未得到有效處理時，會導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全問題。正是因為如此，在道路橋梁的設(shè)計中，設(shè)計人員要重視疲勞損傷，但道路橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能和疲勞性的研究較為復(fù)雜與專業(yè)，所以要進一步加大研究力度。

3 道路橋梁設(shè)計的再思考

道路橋梁設(shè)計的重要性是毋庸置疑的，必須做好設(shè)計工作，確保后續(xù)施工活動的順利開展，從整體上確保質(zhì)量。BIM 技術(shù)在道路橋梁設(shè)計中發(fā)揮著重要作用，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的特點。使用BIM 技術(shù)進行道路橋梁設(shè)計，可以建立三維模型直觀呈現(xiàn)設(shè)計信息，設(shè)計人員可以及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，尤其是發(fā)現(xiàn)隱蔽部位的設(shè)計問題，對于提升設(shè)計質(zhì)量十分有益，圖1是道路橋梁的BIM 技術(shù)設(shè)計圖。

道路橋梁設(shè)計的細節(jié)內(nèi)容較多，均直接關(guān)乎最終的設(shè)計質(zhì)量，必須確保每個細節(jié)設(shè)計的質(zhì)量?？偟膩碚f，道路橋梁設(shè)計過程中要重點考慮四個方面的細節(jié)內(nèi)容：一是要將道路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性設(shè)計始終作為重點，視為設(shè)計的基本原則，綜合考慮多種設(shè)計要素，并借鑒國內(nèi)外的優(yōu)秀道路橋梁工程，進一步完善設(shè)計方案。二是道路橋梁設(shè)計前要做好各項準(zhǔn)備工作，關(guān)鍵是做好施工現(xiàn)場地質(zhì)地形條件的調(diào)查，設(shè)計人員要深入一線，認(rèn)真勘察現(xiàn)場，查閱重要資料，充分掌握現(xiàn)場的情況，便于后續(xù)設(shè)計的精準(zhǔn)與科學(xué)。三是橋上排水設(shè)計對于道路橋梁非常重要，而橋面的綠化帶不僅有著裝飾的功能，同時也會加大橋體滲水風(fēng)險，所以在設(shè)計階段要充分重視。目前來看，很多設(shè)計人員在設(shè)計橋上排水時，會選擇在綠化帶的部位進行局部專項防水設(shè)計，可以有效控制雨季時綠化帶位置的滲水，不會加重橋面的阻水，設(shè)計效果值得肯定。四是在道路橋梁的橋型設(shè)計時，要重點考慮兩方面要素，一方面是后期養(yǎng)護維修，另一方面是檢測的費用問題。設(shè)計人員應(yīng)弘揚本土文化理念，在地質(zhì)環(huán)境條件允許的情況下優(yōu)先設(shè)計技術(shù)成熟的橋型，確保橋體牢固且維修費用較少。除此之外，道路橋梁的裝飾設(shè)計不僅要考慮美觀性，而且要兼顧安全性和易損性，選用合理的裝飾材料。比如，應(yīng)減少石材板的使用，原因是石材板的安全性較差，容易誘發(fā)安全事故。

4 結(jié)語

道路橋梁設(shè)計的專業(yè)性較強，對設(shè)計人員的專業(yè)能力和責(zé)任意識均有很高的要求，必須認(rèn)真做好設(shè)計方案的優(yōu)化。為了保證和提升道路橋梁的設(shè)計質(zhì)量，應(yīng)從多個方面著手，將技術(shù)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢、理論優(yōu)勢結(jié)合起來，尤其是應(yīng)用好現(xiàn)有的設(shè)計理念和技術(shù)，包括BIM 技術(shù)與傾斜攝影技術(shù)，借助技術(shù)優(yōu)勢降低道路橋梁設(shè)計的安全隱患。