靈山高速公路創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念的嘗試

張振宇

國(guó)家高速公路網(wǎng)榮成至烏海公路山西境靈丘至山陰段高速公路，橫貫山西省北部地區(qū)，本項(xiàng)目被交通運(yùn)輸部列為勘察設(shè)計(jì)典型示范工程。路線起點(diǎn)位于晉冀界驛馬嶺，經(jīng)過(guò)靈丘、渾源、應(yīng)縣、山陰四縣，終點(diǎn)位于大運(yùn)高速公路與本項(xiàng)目相交的立交樞紐，路線全長(zhǎng)154.4 km。

1 總體設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)以科學(xué)的發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)全局，突出以人為本、以質(zhì)量為命脈、以科技為先導(dǎo)、以生態(tài)環(huán)保為主線、以歷史文化旅游特色為重點(diǎn)，在充分結(jié)合晉北地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)、水文、氣候、植被、人文和自然景觀等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分貫徹“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的總體設(shè)計(jì)原則，遵循“六個(gè)堅(jiān)持、六個(gè)樹(shù)立”的設(shè)計(jì)新理念。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1 )堅(jiān)持地形選線、地質(zhì)選線的原則，在深刻理解標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)涵的前提下，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，做到因地制宜，順應(yīng)地勢(shì)，合理避讓不良地質(zhì)，力求路線線形連續(xù)、均勻、流暢以及與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)、貼切;運(yùn)用“運(yùn)行速度”的概念進(jìn)行檢驗(yàn)，并結(jié)合我省運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)際情況，對(duì)長(zhǎng)大下坡路段，設(shè)置爬坡或避險(xiǎn)車(chē)道及降溫池等，以消除運(yùn)營(yíng)安全隱患。

2 )加強(qiáng)環(huán)保選線，保持自然景觀的完整性，降低公路建設(shè)對(duì)原始地形、地貌的自然性和穩(wěn)定性的影響，減少對(duì)原生生態(tài)環(huán)境的破壞。充分利用自然環(huán)境，提高道路抗災(zāi)能力，保持公路交通可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

3 )用橫斷面設(shè)計(jì)校正平縱面線位，使平縱面線形更加合理，空間線位達(dá)到最佳。同時(shí)用橋梁、隧道、路線交叉等構(gòu)筑物的要求，去衡量線位的經(jīng)濟(jì)合理性、生態(tài)環(huán)保性。杜絕大填大挖，并把路基土石方數(shù)量作為控制線位的依據(jù)。

4 )總體路線方案和互通立交位置與沿線市、縣規(guī)劃相結(jié)合，體現(xiàn)公路服務(wù)于地方的功能;方便出入，吸引交通，提高擬建公路的營(yíng)運(yùn)效益;同時(shí)考慮汽車(chē)尾氣、噪聲等對(duì)沿線居民的污染，將高速公路對(duì)沿線環(huán)境的影響降到最低。

5 )盡量少占良田、果園和經(jīng)濟(jì)林地，避免大量拆遷，并盡量保持原有水利系統(tǒng)的完整性，減少對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娎娴那謹(jǐn)_，把節(jié)約土地、壓占礦產(chǎn)資源等作為方案選擇的重要指標(biāo)，牢固樹(shù)立節(jié)約資源的理念。

6 )在設(shè)計(jì)中，通過(guò)放緩路基邊坡、設(shè)置必要的緊急避險(xiǎn)車(chē)道、爬坡車(chē)道、緊急停車(chē)帶、公共汽車(chē)停靠站、增設(shè)標(biāo)志等手段，體現(xiàn)對(duì)人的關(guān)愛(ài)，體現(xiàn)人性化的服務(wù)，注重公路安全性、舒適性、愉悅性的和諧統(tǒng)一，為人們提供最大限度的出行便利。

2 路基工程

1 )濕陷性黃土路段，首先加強(qiáng)防排水設(shè)計(jì)，采取增設(shè)灰土隔水墻等措施，使路基處于良好的工作狀態(tài);其次按自重濕陷、非自重濕陷的劃分和濕陷等級(jí)的不同，采取沖擊碾壓、強(qiáng)夯等措施提高地基壓實(shí)度進(jìn)行處理，但對(duì)采取強(qiáng)夯的段落加以控制，不大范圍采用，對(duì)于無(wú)法實(shí)施強(qiáng)夯的路段，采用灰土墊層或灰土樁處理。

2)為增強(qiáng)路堤的穩(wěn)定性及避免差異沉降的產(chǎn)生，在路基縱、橫向填挖交界處采用重錘夯實(shí)和土工格柵加筋處理。開(kāi)挖臺(tái)階分層填筑，填方區(qū)提高壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)行摻灰處理。當(dāng)挖方區(qū)為土質(zhì)時(shí)，對(duì)挖方區(qū)路床80 cm范圍內(nèi)土體進(jìn)行超挖回填碾壓;當(dāng)挖方區(qū)為堅(jiān)硬巖石時(shí)，采用填石路堤。

3 )土質(zhì)路塹路基，采用弧形緩和邊坡，坡腳、坡頂處采用圓弧形過(guò)渡，減少方正、棱角分明的邊坡給人產(chǎn)生的呆板、生硬之感，使邊坡形態(tài)更貼近自然，讓公路盡可能融入自然環(huán)境。在深挖邊坡和橋頭兩側(cè)設(shè)階梯式排水急流槽，既起到排水作用，又方便養(yǎng)護(hù)。

4 )由于路塹邊坡大部分已設(shè)計(jì)不同形式的防護(hù)，邊坡碎落已很少發(fā)生，碎落臺(tái)的功能已逐漸減少。只在必須設(shè)置碎落臺(tái)的路段，結(jié)合路基邊溝、矮護(hù)面墻等形成碎落臺(tái)，或兼作綠化平臺(tái);部分挖方路段，碎落臺(tái)通過(guò)邊溝加蓋實(shí)現(xiàn)，以減小挖方數(shù)量，不破壞自然邊坡。

5 )土質(zhì)路段采用集中排水，排水路段土路肩培土植草，不硬化處理。挖方路段邊溝斷面形式采用矩形加蓋板，可減小開(kāi)挖面積，取消鋼板防護(hù)欄，提高道路安全性能。

3 路面工程

根據(jù)本地區(qū)的交通組成特性，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中山左、右幅采用不同的路面結(jié)構(gòu)組合。山陰至靈丘方向?yàn)檫\(yùn)煤出省方向，重載車(chē)輛多，經(jīng)軸載計(jì)算并充分考慮全壽命周期成本理念按特重交通進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì);靈丘至山陰方向經(jīng)軸載計(jì)算按重載交通進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

4 橋涵工程

本項(xiàng)目的橋梁大部分布設(shè)于溝谷和河流之上，以中小跨徑和中低橋高的橋跨結(jié)構(gòu)為主，不等跨結(jié)構(gòu)和斜、彎、坡橋梁居多，對(duì)局部結(jié)構(gòu)的精細(xì)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)新理念的具體體現(xiàn)。

1 )由于空心板結(jié)構(gòu)整體性能較差，在重載條件下容易損壞，設(shè)計(jì)時(shí)采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)以提高其承載能力;增加成孔內(nèi)模定位鋼筋，加強(qiáng)骨架鋼筋固定措施，防止混凝土振搗時(shí)內(nèi)模帶動(dòng)鋼筋骨架整體上浮;采取有效措施保證板間的可靠連接，避免單板受力。2)水泥混凝土橋面鋪裝內(nèi)設(shè)置冷軋焊接鋼筋網(wǎng)，采用橋面錨固鋼筋與行車(chē)道板連接為整體，以加強(qiáng)板頂與鋪裝層混凝土間的連接、提高橋面抗剪切能力、減少變形破壞、延長(zhǎng)橋面使用壽命。3)布設(shè)于山區(qū)河流的橋梁，由于水流流速較大，洪水期間河中漂、滾石會(huì)對(duì)墩臺(tái)產(chǎn)生較大的沖擊力，通過(guò)計(jì)算分析對(duì)橋墩產(chǎn)生的沖擊破壞作用，采取相應(yīng)措施進(jìn)行防護(hù)，在水流上游設(shè)置防撞墩。4)考慮橋梁養(yǎng)護(hù)維修的要求，增加了墊石高度，便于支座檢查更換;對(duì)于墩高超過(guò)20 m的橋梁，均設(shè)置了可從橋面直接下到蓋梁檢查維修的檢修平臺(tái);橋頭設(shè)置方便養(yǎng)護(hù)人員上下的踏步。5)重視橋梁耐久性設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，力求應(yīng)力分布均勻，控制重點(diǎn)部位應(yīng)力幅度，防止結(jié)構(gòu)疲勞;設(shè)計(jì)中采用高品質(zhì)混凝土;增強(qiáng)防裂鋼筋設(shè)置，減少微小裂縫，減小裂縫寬度;增加關(guān)鍵部位鋼筋保護(hù)層厚度，延緩鋼筋被腐蝕時(shí)間，從多方面考慮以保證橋梁的耐久性。6)樁頂承臺(tái)或系梁設(shè)置注重環(huán)保經(jīng)濟(jì)，地面橫坡較陡時(shí)，樁頂系梁埋深過(guò)大，會(huì)造成大量開(kāi)挖，破壞植被太多，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用錯(cuò)孔布置、左右幅基礎(chǔ)不等高等措施，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)盡量提高系梁標(biāo)高，可不設(shè)時(shí)盡量取消。

5 隧道工程

樹(shù)立尊重自然、保護(hù)環(huán)境理念，謹(jǐn)慎確定分離、小凈距、連拱隧道三種基本形式，繼而依據(jù)“不破壞就是最大的保護(hù)”理念，進(jìn)行多方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)、環(huán)保比較，使隧道設(shè)計(jì)符合安全實(shí)用、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的要求。

1 )隧道的整體設(shè)計(jì)樹(shù)立全壽命周期成本的理念，對(duì)特長(zhǎng)隧道精心考慮主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等營(yíng)運(yùn)設(shè)施設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)，在確保安全、滿足規(guī)范的前提下，通過(guò)提高技術(shù)質(zhì)量，靈活設(shè)計(jì)達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2)隧道設(shè)計(jì)時(shí)，貫徹“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則，采取零開(kāi)挖進(jìn)洞的方式，取消深挖路段，保護(hù)自然坡體與植被。洞門(mén)順應(yīng)自然邊坡靈活選擇洞門(mén)形式，優(yōu)先考慮削竹式洞門(mén)、盡可能減少洞門(mén)圬工防護(hù)。3)驛馬嶺隧道、云彩嶺隧道處于石灰?guī)r等碳酸巖巖床中，巖溶現(xiàn)象較發(fā)育，對(duì)隧道施工運(yùn)營(yíng)的安全造成影響。設(shè)計(jì)時(shí)，先超前探水查明前方地下水分布與水量后輔以預(yù)注漿堵水與排放相結(jié)合的措施，將絕大部分地下水盡可能封堵在圍巖外，少量水由隧道排放，避免洞室內(nèi)出現(xiàn)大量涌水而影響施工。隧道跨越巖溶時(shí)采取跨越、加固洞穴、引排截流巖溶水、清除或加固充填物、回填夯實(shí)、封閉地表塌陷、疏排地表水等綜合處置方案。4)隧道開(kāi)挖石渣，盡可能縱向調(diào)配，作路基填料。不得不棄方者，根據(jù)各工點(diǎn)的實(shí)際情況，集中棄方。棄渣在保護(hù)環(huán)境的前提下，合理選擇棄渣場(chǎng)，并采取一定的技術(shù)措施，減少?gòu)U氣、廢水、廢渣對(duì)環(huán)境的破壞。同時(shí)因地制宜實(shí)現(xiàn)渣場(chǎng)的綠化和復(fù)耕，增加當(dāng)?shù)氐母孛娣e。

6 交叉工程

1 )互通式立交進(jìn)行多方案比較，緊密結(jié)合公路沿線城鎮(zhèn)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，合理選擇立交位置，適度超前地確定連接線的等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn);服務(wù)性互通式立交，優(yōu)先選擇主線下穿A形單喇叭方案，嚴(yán)格控制立交標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模，節(jié)約土地資源。2)主線上跨分離式立交、天橋，其結(jié)構(gòu)形式和跨徑的選擇以突出公路的立體感、層次感，給公路提供更豐富的視覺(jué)安全空間為原則。設(shè)計(jì)中選擇了合理美觀的連續(xù)箱梁、連續(xù)剛構(gòu)、箱拱等橋型結(jié)構(gòu)，中央分隔帶不設(shè)墩，幾種橋型交錯(cuò)設(shè)置，形成“一橋一景”的景觀效果。3)妥善解決被交線兩側(cè)村民的出行，下挖通道內(nèi)考慮設(shè)置人行道，加強(qiáng)排水工程措施，不得已時(shí)采用臺(tái)階式橫斷面。考慮到農(nóng)業(yè)機(jī)械的通行，在1 km范圍內(nèi)設(shè)置能夠通行農(nóng)業(yè)機(jī)械的通道或跨線橋。4)交叉工程設(shè)置與沿高速公路設(shè)置輔道相結(jié)合，以盡可能降低主線的填土高度。結(jié)合農(nóng)村公路建設(shè)規(guī)劃，將施工便道與輔道連通，施工完成后，交地方政府養(yǎng)管，使當(dāng)?shù)卮迕癯鲂懈臃奖悖纳乒方ㄔO(shè)和運(yùn)行期間的社會(huì)環(huán)境。

7 結(jié)語(yǔ)

質(zhì)量是工程的生命，設(shè)計(jì)是工程的靈魂，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是提高整個(gè)工程質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)?？辈煸O(shè)計(jì)創(chuàng)新、提升設(shè)計(jì)理念，就是要樹(shù)立保護(hù)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)思想，重視地質(zhì)選線和生態(tài)選線，各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)要適應(yīng)自然環(huán)境的要求，符合社會(huì)環(huán)境發(fā)展的需要，要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，提倡采用新技術(shù)、新工藝、新材料，突出功能設(shè)計(jì)，靈活、合理掌握技術(shù)指標(biāo)，更新思想觀念，體現(xiàn)以人為本、以車(chē)為本，貫徹全壽命設(shè)計(jì)思想，并將之貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，全面提高公路勘察設(shè)計(jì)水平，建設(shè)安全、舒捷、生態(tài)、和諧的公路交通，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全局服務(wù)。

［1］ 交通部公路司.降低造價(jià)公路設(shè)計(jì)指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］ 交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［3］ 阿布扎爾.關(guān)于高速公路線形設(shè)計(jì)的探討［J］.山西建筑，2010，36(14)：250-251.