陽(yáng)鹿高速公路橋涵設(shè)計(jì)原則

趙國(guó)強(qiáng),王海蛟

（黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院）

1 概述

汕頭至昆明高速公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“7918”中的18條東西橫線之一,橫貫廣東、廣西、貴州、云南四省,是西南地區(qū)連接“長(zhǎng)三角”、“珠三角”兩個(gè)經(jīng)濟(jì)圈以及港澳地區(qū)的重要通道之一。汕昆高速公路廣西境內(nèi)段長(zhǎng)度近千公里,是廣西壯族自治區(qū)公路主骨架的重要組成部分,主要服務(wù)于賀州市、桂林市、柳州市、河池市、百色市等區(qū)域中心城市。項(xiàng)目陽(yáng)朔至鹿寨段是汕昆高速公路的重要段落,該段公路將桂梧高速公路和桂柳高速公路連接起來,對(duì)桂東北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

陽(yáng)朔縣境東北和西南部地勢(shì)較高,屬土山地帶,路線位置在陽(yáng)朔縣南部的漓江、遇龍河流域,屬于喀斯特地貌。路線所經(jīng)地帶海拔高度在130～250m之間。荔浦縣境四面環(huán)山,周高中低,自西向東傾斜。中部是起伏的低中丘臺(tái)地,一部分是石山峰林,荔浦河、馬嶺河由西向東流貫全境,形成河谷階地。路線在荔浦境內(nèi)的前部分屬低山丘陵地帶,地形相對(duì)較好；后部分位于廣西弧形山脈—架橋嶺山脈中段,溝谷縱橫,分割強(qiáng)烈,架橋嶺是荔浦縣與鹿寨縣的分界。路線所經(jīng)地帶海拔高度在120～360m之間。

路線長(zhǎng)約44 km,設(shè)有各種橋梁共43座,最大墩高近80m。由于項(xiàng)目路線方案受地形和地質(zhì)、環(huán)境保護(hù)以及特殊的旅游需要等因素制約,橋梁受路線平縱線形影響較為突出,多具有曲線、大縱坡、高墩、長(zhǎng)橋等特征。

2 總體設(shè)計(jì)原則

針對(duì)路線經(jīng)過區(qū)域的地形、地質(zhì)、水文、水利等具體因素,構(gòu)造物類型的選擇遵循“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則,結(jié)合橋位處的施工條件及施工工期等因素,布設(shè)原則如下。

（1）大中橋設(shè)計(jì)考慮路橋配合,注重結(jié)構(gòu)選型與地形的協(xié)調(diào),原則上橋梁布設(shè)服從路線走向。

（2）針對(duì)本合同段地勢(shì)變化大、路線平面基本為曲線、施工運(yùn)輸困難等特點(diǎn),橋梁設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)合理性、施工可行性。

（3）山區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)型式選擇充分考慮橋位特點(diǎn)、地質(zhì)水文條件、當(dāng)?shù)夭牧蟻碓?、施工方法及使用功能等因?遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、因地制宜、就地取材、便于施工養(yǎng)護(hù)的原則,同時(shí)結(jié)合橋梁規(guī)模、路線平縱線形特點(diǎn),采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑、集中預(yù)制,盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,易于養(yǎng)護(hù)且養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。

（4）對(duì)于跨河橋梁,橋墩布置應(yīng)盡量避開水流,減少墩柱的阻水效應(yīng),減少水流對(duì)橋墩的沖刷。對(duì)跨越深溝的橋梁,采用線形優(yōu)美的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁,一跨跨越深溝,減少下部數(shù)量,從而增加道路總體的視覺效果。

（5）橋跨布設(shè)主要考慮上下部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和經(jīng)濟(jì)合理性。橋下有水流時(shí)需考慮建橋?qū)拥赖挠绊?必要時(shí)橋梁采用錯(cuò)孔布置。橋下有公路時(shí),需要對(duì)改路和不改路進(jìn)行比較論證,同時(shí)還需考慮對(duì)被交路的影響,必要時(shí)采用錯(cuò)孔布置或一孔跨越?？缭焦返臉蛄荷行杩紤]被交路上行駛車輛對(duì)墩臺(tái)的撞擊力,并在被交公路上設(shè)置防撞構(gòu)造,確保橋梁的安全。

（6）所有橋梁墩臺(tái)布設(shè)時(shí)均需考慮墩臺(tái)處山坡橫向坡度的影響,當(dāng)橫坡較陡時(shí),可左右幅分別布置并根據(jù)地形各自確定其建設(shè)規(guī)模,也可根據(jù)需要設(shè)置半邊橋。所有設(shè)置在橫坡較大處的墩臺(tái)除保證自身結(jié)構(gòu)安全外,尚需保證邊坡的穩(wěn)定性。

（7）橋長(zhǎng)控制

①橋長(zhǎng)控制是在滿足泄洪排水要求的前提下,綜合考慮橋址處的地形、地質(zhì)、臺(tái)背填土高度以及河溝兩側(cè)通道、等級(jí)公路的凈空要求等因素,合理確定橋長(zhǎng)。

②結(jié)合地質(zhì)條件,橋頭填土高度一般控制在8m以內(nèi),減少因橋頭沉降引起跳車,使行車舒適。

③路線經(jīng)過農(nóng)田水利、排水灌溝渠、魚塘等時(shí),對(duì)于一些不重要的河道及溝渠,為盡量壓縮橋孔,節(jié)省工程造價(jià),采用跨越與改造相結(jié)合的方法；個(gè)別幾乎與路線重合、平行的河流,則采取舒順河道的辦法在保證水流順暢的情況下,以縮短橋梁長(zhǎng)度或減少結(jié)構(gòu)物數(shù)量。

（8）區(qū)域內(nèi)大小蓄水水庫(kù)、水塘等較多,橋涵位置選擇時(shí)應(yīng)充分考慮線位與水利工程的關(guān)系。

（9）區(qū)域內(nèi)耕地面廣,山上遍布耕地、果園,到處都有人行田間耕作道,耕作路網(wǎng)比較發(fā)達(dá),在進(jìn)行橋涵布置時(shí),考慮部分耕作道的需求,適當(dāng)加大跨徑,方便當(dāng)?shù)厝罕姷纳?、生產(chǎn)需要。

3 小橋、涵洞設(shè)計(jì)原則

（1）小橋位置、數(shù)量、跨徑、橋長(zhǎng)等是在外業(yè)資料分析、歸納基礎(chǔ)上確定的,小橋流量是根據(jù)用暴雨徑流公式及地區(qū)流量經(jīng)驗(yàn)公式所進(jìn)行推算,孔徑確定主要以流量計(jì)算結(jié)果為依據(jù)。本設(shè)計(jì)小橋功能主要是行洪,部分小橋兼有通道功能。

（2）小橋上部結(jié)構(gòu)選擇考慮既簡(jiǎn)單又便于標(biāo)準(zhǔn)化施工、經(jīng)濟(jì)合理,一般采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的裝配式預(yù)制結(jié)構(gòu)、橋面連續(xù),下部橋墩一般采用柱式墩,橋臺(tái)處地質(zhì)條件較好時(shí),采用重力式臺(tái)和擴(kuò)大基礎(chǔ)；或薄壁臺(tái)、樁基礎(chǔ)。

（3）涵洞孔徑設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范推薦的小流域經(jīng)驗(yàn)公式推算的設(shè)計(jì)流量確定,并綜合考慮地方的實(shí)際情況。涵洞主要功能為排水和灌溉農(nóng)田,也考慮兼作通道功能使用。

（4）涵洞采用型式綜合填土高度及涵位的實(shí)際地形特點(diǎn),一般采用鋼筋混凝土蓋板涵；涵臺(tái)身、基礎(chǔ)根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧掀焚|(zhì)、來源的實(shí)際情況采用混凝土臺(tái)身和片石混凝土基礎(chǔ)。

高填土涵洞（板頂填土≥10m）采用鋼筋混凝土蓋板,基礎(chǔ)采用整體式。高填土涵洞基底承載力要求較高,部分涵洞基底承載力達(dá)不到要求,采用換填進(jìn)行基底處理。

（5）涵洞洞口型式根據(jù)涵位的實(shí)際地形特點(diǎn)及排水功能,一般采用八字墻、進(jìn)口跌水或集水井、出口跌水等；洞口側(cè)墻及其基礎(chǔ)采用石砌或片石混凝土砌筑。

（6）涵洞設(shè)置結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)用水利、灌溉、管線、以及行人通行需要,凡有上述功能的孔跨徑一般按需要設(shè)置,并盡可能滿足行人要求。

（7）涵洞設(shè)計(jì)時(shí)考慮了與排水溝、通道形成排水系統(tǒng),保證路基排水順暢。

4 分離式立交設(shè)計(jì)原則

（1）結(jié)合現(xiàn)有道路及路網(wǎng)規(guī)劃,根據(jù)被交叉道路的等級(jí),確定凈空標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合地形條件及主線平縱設(shè)計(jì)情況,合理選定主線上跨或下穿的交叉方式。

（2）當(dāng)交叉位置位于大中型橋梁構(gòu)造物附近時(shí),應(yīng)進(jìn)行綜合考慮,盡量采用一橋兼跨的形式通過。

（3）選擇施工方便、經(jīng)濟(jì)合理,上部結(jié)構(gòu)適應(yīng)工廠化集中預(yù)制,現(xiàn)場(chǎng)安裝的橋型結(jié)構(gòu)和整體選形美觀、行車舒適的連續(xù)結(jié)構(gòu)。

（4）對(duì)于被交路上跨主線的橋梁,一般應(yīng)留有邊孔以改善視覺條件,并方便被交路兩側(cè)的通行。

（5）重視美學(xué)設(shè)計(jì)以及橋型和周圍環(huán)境的協(xié)調(diào),特別是跨徑與橋高、梁高的配合。

（6）重視交叉區(qū)域的總體設(shè)計(jì),做好線外工程,綜合考慮與有關(guān)路網(wǎng)、水利設(shè)施、居民居住條件的協(xié)調(diào)。

（7）考慮到被交叉道路今后有可能改建或提高等級(jí),被交道的最大縱坡不宜大于6％,凈空（被交路下穿時(shí)）、橋?qū)挘ū唤宦飞峡鐣r(shí)）均留有余地,以適應(yīng)發(fā)展需要。

5 通道設(shè)計(jì)原則

高等級(jí)公路雖然能帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展,是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求,但其主要功能畢竟是為過境車輛和較大城鎮(zhèn)服務(wù),對(duì)沿途工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民出行、農(nóng)民耕作帶來的消極影響不容忽視；高速公路的修建,不僅占用大量農(nóng)業(yè)土地,而且分割村莊和田地,勢(shì)必影響沿線廣大農(nóng)民正常的耕種、出行活動(dòng),因此在通道布設(shè)時(shí),本著“以人為本,方便群眾生產(chǎn)、生活,又不增加過多工程,同時(shí)又能兼顧農(nóng)田機(jī)械化耕作的需要”的原則,在對(duì)沿線村莊、廠礦企業(yè)通行條件進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查基礎(chǔ)上,充分考慮沿線居民的通行方便、地方發(fā)展前景、近遠(yuǎn)期規(guī)劃等情況,進(jìn)行合理歸類,適當(dāng)合并通道。通道的設(shè)置具有考慮了一定的前瞻性,在有條件的地方,盡量采用大孔徑和較高標(biāo)準(zhǔn),以滿足農(nóng)村土地改造和農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的要求。

通道凈空尺寸應(yīng)滿足沿線生產(chǎn)生活需要,凈空尺寸應(yīng)滿足規(guī)范要求?？紤]地方經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期發(fā)展,人行通道的凈空不小于4.0m×2.5m、機(jī)耕通道的凈空不小于4.0m×4.0m、農(nóng)用汽車通道的凈空不小于6.5m×4.0m。路線跨越等級(jí)公路時(shí)要根據(jù)原路基寬度及規(guī)范規(guī)定的凈空要求進(jìn)行設(shè)置。

6 結(jié)構(gòu)形式選擇

根據(jù)總體設(shè)計(jì)原則結(jié)合沿線橋址處地質(zhì)情況,本路段起終點(diǎn)段,橋梁主要以高架橋?yàn)橹?橋梁長(zhǎng)度受橋址處地形及橋臺(tái)處橫坡控制,橋梁上部構(gòu)造以預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為主,下部構(gòu)造采用柱式墩、矩形墩、樁基礎(chǔ),橋臺(tái)采用U型臺(tái)或柱式臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)；中間段,路線縱斷面路堤段主要由通道高度及洪水位確定,橋梁上部構(gòu)造以20m組合箱梁為主,下部構(gòu)造采用柱式墩、樁基礎(chǔ),橋臺(tái)采用U型臺(tái)、柱式臺(tái)或肋板式臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。

6.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)

根據(jù)合同段地形、地質(zhì)及廣西的具體情況,橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的安全性、整體性、耐久性及施工工藝。上部結(jié)構(gòu)推薦采用技術(shù)成熟、施工簡(jiǎn)單的裝配式空心板、箱梁和T梁先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)方案,并通過調(diào)整現(xiàn)澆橋面板的懸臂和墩頂連續(xù)段長(zhǎng)度,以適應(yīng)山區(qū)高速公路彎道多、半徑小的特點(diǎn)。上部結(jié)構(gòu)主要形式為：13m及16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、20m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)組合箱梁和30m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁,在變寬及平面半徑較小等處,采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,在跨越寬溝深谷處,采用大跨徑連續(xù)剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。

6.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)

路段起終點(diǎn)段的地形起伏較大,且地面橫坡較陡,沖溝發(fā)育復(fù)雜,同一座橋梁橋墩相差也很懸殊,因此橋臺(tái)的填土高度一般盡可能控制在8m以內(nèi),陡坡橋臺(tái)應(yīng)盡可能伸進(jìn)山體,增加其穩(wěn)定性,避免橋頭跳車、橋頭段填土困難或擋土墻設(shè)置困難。橋臺(tái)主要采用樁柱式（橋頭填土≤6m）、肋板式橋臺(tái)、樁基礎(chǔ)或U臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)形式。

在選擇橋梁基礎(chǔ)型式時(shí),應(yīng)考慮橋梁墩、臺(tái)處橫向地形變化的影響。橋墩、臺(tái)位于較陡的山坡上時(shí),還應(yīng)考慮山坡連同基礎(chǔ)的穩(wěn)定性,若基礎(chǔ)位于弱風(fēng)化巖體上,可將基礎(chǔ)作成臺(tái)階型。位于陡坡上的墩、臺(tái)基礎(chǔ),基礎(chǔ)前緣至坡面之間必須預(yù)留適當(dāng)?shù)陌踩嚯x,以確保坡面及基礎(chǔ)穩(wěn)定。

橋墩臺(tái)形式具體選用原則,見表1。

表1 橋梁墩臺(tái)形式選用原則

另對(duì)于跨越國(guó)道橋梁,受凈寬、交角限制時(shí),推薦采用對(duì)橋下凈空占?jí)盒〉莫?dú)柱墩。

7 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速公路橋涵構(gòu)造物的設(shè)置有很多需要特別注意的地方,結(jié)合以往高速公路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)陽(yáng)鹿高速公路橋涵構(gòu)造物設(shè)計(jì)原則提出一些粗淺的認(rèn)識(shí),不當(dāng)之處敬請(qǐng)同行指正。