南京市臨江路工程方案設(shè)計(jì)

張全陽，潘怡宏

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢 430010）

1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

臨江路為規(guī)劃的浦口中心區(qū)西南－東北向主軸(見圖1)。該項(xiàng)設(shè)計(jì)的道路西南起城南河（樁號(hào)為K8+096.048），東北至興浦路（樁號(hào)為 K15+800.304），道路全長(zhǎng) 7.7 km，路幅寬 66 m，兩側(cè)各 10 m 綠化帶。

圖1 臨江路地理位置圖

（1）道路等級(jí)。根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，考慮擬建道路在浦口新城的地位和作用，結(jié)合浦口區(qū)浦口新城規(guī)劃要求，推薦該項(xiàng)目近期按城市Ⅰ級(jí)主干路修建，預(yù)留遠(yuǎn)期快速化改建條件。

（2）設(shè)計(jì)車速。根據(jù)道路等級(jí)，結(jié)合規(guī)范要求，考慮到遠(yuǎn)期快速化改造，推薦該項(xiàng)目設(shè)計(jì)車速主線取 60 km/h，輔道 40 km/h?？紤]到遠(yuǎn)期快速化改造，設(shè)計(jì)中道路平面線形按 80 km/h 進(jìn)行設(shè)計(jì)，縱斷面除七里河大橋主線按 80 km/h 進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)外，其余路段主線按 60 km/h 設(shè)計(jì)，輔道按 40 km/h進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)。

（3）通行凈空。機(jī)動(dòng)車道不小于 5.0 m，非機(jī)動(dòng)車道及人行道不小于 3.5 m，橋梁跨主干路、次干路凈空不小于 5.0 m，橋梁跨支路凈空不小于 4.5 m。

（4）荷載等級(jí)。橋梁設(shè)計(jì)荷載：為公-Ⅰ級(jí)；人群荷載按《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 77-1998）取用；路面結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載：BZZ-100 kN。

（5）地震基本烈度。地震基本烈度Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度為 0.1 g。

（6）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 100 a。

（7）橋梁結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為Ⅰ級(jí)

2 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

2.1 標(biāo)準(zhǔn)段斷面

斷面布置（見圖2）為：3.5 m 人行道+3.5 m非機(jī)動(dòng)車道+1.75 m 分隔帶+7.5 m 輔道+2.5 m側(cè)分隔帶+11.75 m 機(jī)動(dòng)車道+5 m 中央分隔帶+11.75 m 機(jī)動(dòng)車道+2.5 m 側(cè)分隔帶+7.5 m 輔道+1.75 m 分隔帶+3.5 m 非機(jī)動(dòng)車道+3.5 m 人行道=66 m。

圖2 臨江路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（單位：m）

2.2 特殊段斷面

將推薦的 66 m 紅線斷面的側(cè)分隔帶取消，斷面布置為：3.5 m 人行道+3.5 m 非機(jī)動(dòng)車道+1.75 m分隔帶+18.75 m 機(jī)動(dòng)車道+5 m 中央分隔帶+18.75 m 機(jī)動(dòng)車道+1.75 m 分隔帶+3.5 m 非機(jī)動(dòng)車道+3.5 m 人行道=60 m（見圖3）。

圖3 特殊段（華康路-光明路）斷面圖（單位：m）

2.3 跨七里河落地?cái)嗝?/h3>

斷面布置為：4 m 人行道（非機(jī)動(dòng)車道）+6 m 輔道+0.5 m 安全距離+7.5 m 人行道（非機(jī)動(dòng)車道）+15.5 m 機(jī)動(dòng)車道+5 m 中央分隔帶+15.5 m 機(jī)動(dòng)車道+7.5 m 人行道（非機(jī)動(dòng)車道）+0.5 m 安全距離+6 m 輔道+4 m 人行道（非機(jī)動(dòng)車道）=72 m（見圖4）。

圖4 跨七里河段斷面圖（單位：m）

3 軟基處理

3.1 溝塘分布

軟基處理方法多種多樣，在各種處理方法中，軟弱土層的工程特性、分布范圍及厚度通常是軟基處理首先考慮的重要因素。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的工程經(jīng)驗(yàn)，軟基處理方法的選擇一般按照不處理—>淺層處理方法—>排水預(yù)壓方法—>樁基或輕質(zhì)填料的順序來考慮。不同的方法所解決的主要問題各異，但亦可針對(duì)某一地質(zhì)狀況采用幾種方法達(dá)到綜合處理效果。

道路沿線溝塘分面較廣，從“溝塘分布圖”（見圖5）中可以看出，興隆路至規(guī)劃支路四、規(guī)劃支路五至商務(wù)大街、規(guī)劃支路七至商務(wù)東街分布有成片溝塘。

圖5 沿線溝塘分布圖

3.2 軟基處理方案

3.2.1 排水固結(jié)堆載預(yù)壓法

塑料排水板是一種復(fù)合型土工合成材料，它由塑料制成的排水芯帶和外包的土工織物濾膜組成，將其打入地基之中，作為排水通道，可使軟土地基加速排水固結(jié)。具有排水效率高、投資省、施工簡(jiǎn)單、速度快、對(duì)周邊土層擾動(dòng)較小等優(yōu)點(diǎn)。在工期允許的情況下，排水固結(jié)堆載預(yù)壓法是一種經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保的軟土地基加固方法。

3.2.2 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁是用帶有回轉(zhuǎn)、翻松、噴粉與攪拌功能的機(jī)械，將軟土地基局部范圍的某一深度、某一直徑內(nèi)的軟土用水泥漿噴射以改良、加固，形成加固土樁體。改良后的加固土樁體只考慮樁的置換作用，應(yīng)力集中效應(yīng)，進(jìn)而減少總沉降，但不考慮加固土樁地基的排水固結(jié)速度和對(duì)地基的擠密作用。水泥土攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和黏性土地基。

3.2.3 PTC 樁

在工廠里采用先張預(yù)應(yīng)力成型工藝經(jīng)過養(yǎng)護(hù)而制成的一種空心圓筒型混疑土預(yù)制構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，通過錘擊或靜壓的方法沉入到地下，再在管樁頂部及樁間土上設(shè)置樁帽和褥墊層形成復(fù)合地基。樁體承載以端承力為主，一般樁長(zhǎng)超過12 m 時(shí)，需要焊接。

3.2.4 現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁(PCC 樁)

現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（簡(jiǎn)稱 PCC 樁），采取振動(dòng)沉管灌注樁的機(jī)械設(shè)備和成樁施工工藝形成混凝土大直徑現(xiàn)澆管樁，再配合樁帽和褥墊層而形成復(fù)合地基。施工工藝簡(jiǎn)述如下：在設(shè)備底盤和龍門支架的支撐下，依靠上部振動(dòng)頭的振動(dòng)力，將雙層鋼質(zhì)套管組成的空腔結(jié)構(gòu)及焊接成一體的下部活瓣樁靴沉入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度，形成地基中空的環(huán)形域，在腔體內(nèi)均勻灌注混凝土，之后邊振動(dòng)拔管邊繼續(xù)澆注混凝土，從而在內(nèi)管中土體和外部土體之間形成了混凝土管樁。再在管樁頂部及樁間土上設(shè)置樁帽和褥墊層形成復(fù)合地基。

常用地基處理方案比較見表1所列。

4 路面結(jié)構(gòu)

4.1 機(jī)動(dòng)車道、輔道路面

路面結(jié)構(gòu)各層由上至下依次為：

4 cm 改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA-13）；

6 cm 中粒式改性瀝青混凝土（AC-20C）；

8 cm 粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）；

0.6 cm 改性乳化瀝青稀漿封層；

18 cm 5%水泥穩(wěn)定碎石上基層；

17 cm 4%水泥穩(wěn)定碎石下基層；

表1 常用地基處理方案比較表

20 cm 碎石土底基層。

4.2 非機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)

路面結(jié)構(gòu)各層由上至下依次為：

1.5 cm 彩色瀝青混凝土磨耗層；

5 cm 細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13C）；

20 cm 厚 5%水泥穩(wěn)定碎石基層；

15 cm 碎石土底基層。

4.3 人行道路面結(jié)構(gòu)

6 cm 透水磚；

3 cm 干硬性水泥砂漿墊層；

15 cm 4%大空隙水泥穩(wěn)定碎石基層；

15 cm 碎石土底基層。

5 平面交叉口

道路沿線共有 26 個(gè)平面交叉口，與臨江路主線相接的路口有：珠泉東路、總部大道、天浦路、七里河路、石佛路、中央大道、商務(wù)東街、吉慶路、珍珠南路、興浦路等 10 個(gè)路口；與橋下輔道相接的丁字路口有：下河路、同心路、興隆路、規(guī)劃支路一、規(guī)劃支路二等 5 個(gè)路口；與地面輔道相接的右進(jìn)右出路口有：康華路、光明路、鎮(zhèn)南河路、規(guī)劃支路三、規(guī)劃支路四、規(guī)劃支路五、規(guī)劃支路六、商務(wù)大街、規(guī)劃支路七、規(guī)劃支路八、規(guī)劃支路九等 11個(gè)路口。圖6為大型交叉效果圖，圖7為交叉口的不同處理方案圖。

圖6 大型交叉效果圖

6 橋梁工程

6.1 橋梁概況

該工程范圍內(nèi)，跨越河道主要有鎮(zhèn)北河、七里河、勝利河、中心景觀水面、定向河、大興十字河、北十字河（見圖8）。 其中，七里河、定向河為現(xiàn)狀河流。河道均無通航要求。重點(diǎn)橋梁為七里河橋梁，見圖9所示。

圖7 交叉口的不同處理方案圖

圖8 沿線河道位置圖

圖9 七里河斷面圖

6.2 七里河橋方案

6.2.1 拱形連續(xù)梁(見圖10)

圖10 拱形連續(xù)橋效果圖

主梁采用 28 m+43 m+28 m 拱形連續(xù)斜梁，斜度為-18°。主梁寬 23.4 m，單箱四室，中墩根部梁高 5 m，邊墩根部梁高 4.8 m，跨中梁高 1.5 m，梁底曲線為二次拋物線。箱梁頂板厚 0.25 m，底板由跨中的 0.25 m 二次拋物線漸變至根部的 0.70 m，腹板厚 0.50 m。

下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，施工方法采用“支架現(xiàn)澆”。

6.2.2 分聯(lián)布跨（見圖11）

圖11 橋梁分聯(lián)布跨示意圖

跨徑布置為：（5× 32）+（30+35+35+32+24）+（28+43+28）+（24+34+34+35+30）+（3× 32）＝668（m），橋梁寬 48.5 m，分兩幅布置（見圖12）。

圖12 主橋斷面方案圖（單位：cm）

橋梁寬 48.5 m，橫向分兩幅布置，橋梁斷面布置為:3.0 m 人行道+3.5 m 非機(jī)動(dòng)車道+1.0 m 機(jī)非分隔帶+15.5 m 機(jī)動(dòng)車道+2.5 m 中央分隔帶+15.5 m 機(jī)動(dòng)車道+1.0 m 機(jī)非分隔帶+3.5 m 非機(jī)動(dòng)車道+3.0 m 人行道=48.5 m

每幅箱梁寬 23.8 m，單箱四室。

6.3 七里河橋設(shè)計(jì)體會(huì)

6.3.1 景觀橋梁設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)闃I(yè)主的要求，需要橋梁達(dá)到某種景觀效果，設(shè)計(jì)中應(yīng)貫徹“橋梁的主體輪廓應(yīng)由結(jié)構(gòu)形成”，而不應(yīng)留在后期裝飾。

6.3.2 梁底曲線

設(shè)計(jì)中對(duì)變截面連續(xù)箱梁的幾種常用曲線進(jìn)行了比較：（1）二次拋物線；（2）異形二次拋物線；（3）橢圓，見圖13 所示。二次拋物線變化比較平緩，混凝土用量大，橢圓和異形二次拋物線均具有中部平緩、根部變化較大的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)的前期參考了南通長(zhǎng)岸路十里坊大橋的結(jié)構(gòu)尺寸，該橋跨徑布置為 28.85 m+42.5 m+28.85 m，橋?qū)?37 m，底梁曲線為橢圓形。通過對(duì)橢圓進(jìn)行幾何分析可知：橢圓拱在梁的根部斜率成 90°，梁根部尺寸變化太過劇烈，對(duì)受力不利。綜合考慮，梁底曲線采用異形二次拋物線。

圖13 梁底曲線比較圖

AutoCAD 中，spline 線實(shí)際上是非均勻有理 B樣條曲線，常用的二次曲線如圓、橢圓、雙曲線、拋物線等均能有 spline 精確表示。該工程采用的異形二次拋物線可采用三個(gè)控制點(diǎn)的二次樣條曲線精確表示，給設(shè)計(jì)帶來極大方便，見圖14 所示。

6.3.3 拱形連續(xù)梁計(jì)算注意事項(xiàng)

6.3.3.1 力學(xué)模型

該橋橋面寬 23.8 m，同時(shí)又是斜橋（斜度為18°），理論上應(yīng)采用梁格法建立空間模型得出的結(jié)論才比較可靠。在 MIDAS/CIVIL 中用梁格法中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

圖14 各種曲線比較圖

（1）將多室箱梁分隔為梁格時(shí)，注意縱梁的中心和軸位置應(yīng)盡量一致。

（2）每跨內(nèi)的虛擬的橫向聯(lián)系梁數(shù)量不應(yīng)過少(劃分為 1.5 m 左右一個(gè)在精度上應(yīng)能滿足要求)。

（3）虛擬的橫向聯(lián)系梁之間盡量要設(shè)為鉸接(可將縱梁之間的虛擬橫梁分隔為兩個(gè)單元，將其中一個(gè)釋放梁端約束)。

（4）虛擬的橫向聯(lián)系梁的剛度可按一字或二字形矩形截面計(jì)算。

（5）虛擬的橫向聯(lián)系梁的重量應(yīng)設(shè)為零(可在截面剛度調(diào)整系數(shù)中調(diào)整)。

（6）當(dāng)虛擬的橫向聯(lián)系梁懸挑出邊梁外時(shí)，應(yīng)設(shè)置虛擬的邊縱梁(為了準(zhǔn)確地計(jì)算自振周期和分配荷載)，此時(shí)可將虛擬的邊縱梁作為一個(gè)梁格進(jìn)行劃分。

（7）定義移動(dòng)荷載的車道時(shí)，應(yīng)盡量選擇按“橫向聯(lián)系梁”方法分布移動(dòng)荷載，此時(shí)應(yīng)將所有的橫向聯(lián)系梁定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)組，并在定義車道時(shí)選擇該結(jié)構(gòu)組。

（8）MIDAS/CIVIL 自帶的梁格法建模助手在等高度連續(xù)箱梁中計(jì)算中誤差較小，在變高度連續(xù)箱梁中建議不要用程序自帶的梁格法建模助手，需用梁格法進(jìn)行計(jì)算的橋梁，最好先采用單梁模型進(jìn)行計(jì)算，以便從總體上對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行把握。

該工程主要采用單梁模型進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)用節(jié)點(diǎn)彈性連接模擬支座反力。

6.3.3.2 參數(shù)取值

橋規(guī)中對(duì)采用“水泥混凝土（調(diào)平層）＋瀝青混凝土”雙層鋪裝的溫度梯度取值沒有具體明確，而溫度梯度是一個(gè)可變作用，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的計(jì)算結(jié)果有很大影響。理論上，水泥混凝土調(diào)平層對(duì)橋梁箱梁梁頂?shù)臏囟葓?chǎng)有影響，為了避免審查單位提出不同的看法，建議瀝青混凝土鋪裝層用到 10 cm。

7 結(jié)語

臨江路為南京市規(guī)劃的浦口中心區(qū)西南－東北向主軸，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)具有工期緊、地質(zhì)條件復(fù)雜、橋梁設(shè)計(jì)景觀要求高等重難點(diǎn)。結(jié)合施工圖階段設(shè)計(jì)體會(huì)，本文著眼介紹工程總體設(shè)計(jì)方案及重點(diǎn)橋型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

[1] JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 [S].

[2] CJJ37-2012，城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].

[3] CJJ129-2009，城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程 [S].