岳西至武漢高速公路安徽段設(shè)計亮點綜述

胡銀祥， 曹樹志

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

岳西至武漢高速公路安徽段設(shè)計亮點綜述

胡銀祥， 曹樹志

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

山區(qū)高速公路地形多變、地質(zhì)復(fù)雜，橋梁、隧道及高邊坡多，安全、環(huán)保要求高，設(shè)計難度較大。該文對岳西至武漢高速公路安徽段勘察設(shè)計的亮點進行了總結(jié)介紹，以便對以后的山區(qū)高速公路設(shè)計及建設(shè)提供參考借鑒。

山區(qū)高速；安徽段；設(shè)計亮點

1 概 述

岳西至武漢高速公路安徽段(以下簡稱本項目)地處皖西大別山區(qū)，是溝通安徽、湖北兩省的重要省際區(qū)域干線(圖1)，是《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013～2020)》中滬武高速G42S的重要組成路段，也是連接中部地區(qū)和東部地區(qū)的重要高速公路大通道，項目的建設(shè)對于完善安徽省高速公路網(wǎng)，加強皖鄂兩省的交通經(jīng)濟聯(lián)系具有重要意義。

圖1 岳武高速安徽段項目地理位置

本項目全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路線全長46.235 km，設(shè)計速度80 km/h，路基寬度24.5 m,分離式路基寬12.25 m。全線設(shè)置橋梁7 329 m/24座,隧道19 204 m/10座，橋隧占路線總里程的57.4%，30 m高度以上邊坡610 m/10處，互通立交3處。

設(shè)計時較好地吸收了國內(nèi)已建和在建高速公路的經(jīng)驗成果。從路線指標(biāo)選用、路基邊坡高度控制和處理、橋梁、涵洞、分離式立交、通道、天橋布置和結(jié)構(gòu)形式選擇、互通立交的選型和互通區(qū)的景觀處理、隧道洞口設(shè)置、環(huán)境保護和人文、自然景觀處理、資源示范工程要求的要素加以細化和落實。體現(xiàn)了“安全、舒適、環(huán)保、和諧”的設(shè)計理念。

2 因地制宜，科學(xué)選線

本項目位于安徽省大別山東南腹地，沿線地勢變化多端，高山峽谷、坡陡谷深、河流深切、溝壑縱橫，地形條件復(fù)雜，路線布設(shè)空間狹小。設(shè)計采取科學(xué)合理的選線，降低了拆遷量，減輕了項目建設(shè)難度，節(jié)約了土地資源，減少了對環(huán)境的破壞。

2.1 堅持地質(zhì)選線原則，避讓不良地質(zhì)區(qū)域

項目所處區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害多。通過合理優(yōu)化線位，避讓沿線分布的4處滑坡和4處崩塌；對于1處危巖堆積體，考慮其規(guī)模小，若完全避讓則工程規(guī)模增加過大，將其爆破后清除，徹底消除安全隱患；對軟弱土分布路段進行縱橫向加密鉆孔，采用軋制后的隧道棄渣換填處理，合理消化隧道棄渣。

2.2 堅持地形選線原則，路線布設(shè)與地形相協(xié)調(diào)

路線走向盡量與河流、山川相吻合，順勢而行，線形連貫，平順平滑，自然流暢，給人良好的視覺效果[1-4]。除隧道段多采用直線外，其他路段均充分結(jié)合實際地形，選用與地勢吻合的曲線半徑扣除長隧道段直線外，非隧道路段曲線占里程比重達87%，線形優(yōu)美，順應(yīng)山體，與路域自然環(huán)境融合度極高(圖2(a))。

2.3 環(huán)保選線，減少高填深挖、降低邊坡高度

路線布設(shè)時盡可能避免高填深挖，通過優(yōu)化縱坡和路基高度控制路基填高和挖深[5-7]。本項目中線最大挖深控制在30 m以內(nèi)，最大挖方邊坡高度控制在43 m以內(nèi)，避免深挖對環(huán)境造成更大的破壞或誘發(fā)新的地質(zhì)病害。一般路段填高控制在15 m以內(nèi)，對于地質(zhì)條件好、地形較緩的開闊地帶，尤其是隧道棄渣較多時，可控制在25 m以內(nèi)。同時采用曲線邊坡，做好工程項目與自然邊坡的順利過渡，融入自然(圖2(b))。

圖2 高速線形示意圖

3 考慮山區(qū)特點，突出細節(jié)設(shè)計

3.1 路基、路面設(shè)計

(1) 隧道出渣利用：隧道出渣量大，盡量用于路基填筑和部分漿砌工程。部分地形地勢平坦寬闊的隧道進出口處，利用隧道出渣填筑路基，縮短橋長，降低造價。

(2) 生態(tài)防護技術(shù)：工程防護與生態(tài)防護相結(jié)合，在保證安全的基礎(chǔ)上保持路域環(huán)境與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。對于山區(qū)高速個別路基邊坡較高、植被恢復(fù)困難路段，設(shè)計采用PMS植生基質(zhì)噴射技術(shù)，在不具備植物生存條件的高陡巖石邊坡上創(chuàng)造客土環(huán)境，利用活性植物生長、結(jié)合土工材料對坡面加以穩(wěn)定和防護，逐步恢復(fù)坡面植被生態(tài)環(huán)境(圖3)。

圖3 路基生態(tài)防護示意圖

(3) 棄土場：加強取棄土場的綜合設(shè)計，做好恢復(fù)利用工作。

(4) 路面設(shè)計：遵循因地制宜、合理選材、節(jié)約資源的理念，深化路面面層材料試驗研究，通過多方案比選，采用耐久性路面結(jié)構(gòu)，提高山區(qū)高速公路行車安全和運營安全。

3.2 橋梁、涵洞設(shè)計

(1) 加強高墩橋梁(圖4)設(shè)計：本項目曹河大橋、崔畈河大橋、余河大橋等橋墩高度較高(>30 m)，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析、施工便利、經(jīng)濟成本等因素綜合考慮，選用合適的橋墩型式。對于墩高30 m至40 m的橋墩采用矩形實體墩，對于墩高超過40 m的橋墩采用空心薄壁墩[8]。

圖4 高墩橋梁示意圖

(2) 涵洞的設(shè)置：涵洞的設(shè)置結(jié)合地形、地勢以及周邊的耕地基本建設(shè)綜合考慮，充分考慮溝渠以及山坳泄洪、灌溉的需要，以方便群眾生產(chǎn)、生活為原則。根據(jù)地質(zhì)條件，進行地基與基礎(chǔ)的聯(lián)合設(shè)計。

3.3 隧道設(shè)計

(1) 隧道結(jié)構(gòu)形式：隧道結(jié)構(gòu)形式的選擇將從占地、造價、施工速度等方面綜合考慮確定[9]。

(2) 隧道洞門設(shè)計：應(yīng)貼近自然環(huán)境，要“安全、簡潔、實用”，優(yōu)先采用不受力洞門。洞口位置應(yīng)遵循“早進晚出”“零埋深”“零開挖”的原則，并結(jié)合洞外構(gòu)造物分布情況、洞外路基邊坡穩(wěn)定性與高度合理確定。洞口設(shè)計注意和周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，洞口邊仰坡開挖嚴禁放大炮，并作永久護坡工程，采用綠色植物防護(圖5)。

圖5 隧道外形示意

(3) 隧道防排水設(shè)計：遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。隧道內(nèi)排水至洞外，同道路排水設(shè)計一并考慮，防止洞外水倒灌入隧道。

3.4 其他細節(jié)設(shè)計

設(shè)計中充分考慮橋-橋、橋-隧間短路基的施工難度，根據(jù)實際情況采用合理的路面銜接方案。對橋隧結(jié)合處橋臺進行特殊設(shè)計，做好橋隧銜接；對路橋連接部通過控制臺后填土高度、臺后處理等措施做好路橋銜接；路基填挖交界部縱向開挖臺階，填挖交界處設(shè)置過渡段。全面調(diào)查地方現(xiàn)有道路資源，充分結(jié)合地方路網(wǎng)及道路改移工程進行山區(qū)便道綜合設(shè)計。

4 提高景觀效果，實施專項設(shè)計

本項目注重公路建成后整條景觀綠色通道的展示示范效果，全線綠化景觀開展專項設(shè)計(圖6)。以“越巍巍大別山，天塹變通途；晰栩栩山水景，潑墨繪畫卷”為設(shè)計總體定位，把岳西北樞紐互通立交和司空山互通立交，作為重要景觀節(jié)點打造，服務(wù)區(qū)結(jié)合服務(wù)及旅游需求，設(shè)計形成特色突出、功能齊備、環(huán)境宜人、利于使用的服務(wù)區(qū)外環(huán)境[7,10-10]。

圖6 景觀專項設(shè)計

5 結(jié)合項目特點，開展設(shè)計創(chuàng)新

本項目勘察設(shè)計中，大力推廣和應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝，開展了以下設(shè)計創(chuàng)新及研究：

5.1 特長隧道運營通風(fēng)及防災(zāi)救災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)

通過特長公路隧道施工與運營通風(fēng)方式技術(shù)研究，總結(jié)出了“安全、快速、優(yōu)質(zhì)、高效”的特長公路隧道施工與運營通風(fēng)關(guān)鍵技術(shù)[9]。

5.2 溫拌排水瀝青路面在長大隧道中的運用

探索出了適于我國道路交通狀況及建設(shè)施工條件的隧道阻燃、抗滑、降噪的溫拌排水瀝青路面材料及技術(shù)。

5.3 分區(qū)排水系統(tǒng)中新型可排水止水帶的應(yīng)用

采用新型可排水背貼止水帶以解決傳統(tǒng)中埋式止水帶只堵不排引起高水壓以及傳統(tǒng)背貼式止水帶不能排水、凸楞過小、質(zhì)地過軟、不便施工的問題。

5.4 采用懸澆變截面連續(xù)梁體內(nèi)外混合配束設(shè)計

本項目13 km+670 m處曹河大橋主橋孔徑采用120 m，采用懸澆變截面剛構(gòu)，針對此類橋梁后期易產(chǎn)生的跨中下?lián)系牟『?，該橋主梁采用體內(nèi)-體外混合配束方式，以體內(nèi)束承擔(dān)恒載，體外束承擔(dān)活載。與傳統(tǒng)的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)相比，此項技術(shù)具有以下優(yōu)勢：① 體外預(yù)應(yīng)力筋的狀態(tài)易于檢查，可以補張拉或更換，可補償體內(nèi)束的預(yù)應(yīng)力長期損失。② 體外預(yù)應(yīng)力線形選擇余地大，可以通過調(diào)整體外束的線形來控制橋梁的受力狀態(tài)。③ 將一部分鋼束布置在截面之外，混凝土內(nèi)部通過的管道與鋼筋減少，易保證混凝土澆筑質(zhì)量。④ 能夠綜合兩種預(yù)應(yīng)力體系各自的優(yōu)點，體內(nèi)束也彌補了體外束的極限承載力低、附加構(gòu)造復(fù)雜等一些不足之處。

此項技術(shù)的采用,彌補了同類技術(shù)的空白，具有以下創(chuàng)新：① 將建成華東地區(qū)首座100 m跨徑以上采用體內(nèi)-體外混合配束方式的混凝土梁橋。② 以體內(nèi)束承擔(dān)恒載，體外束承擔(dān)活載的理念合理確定體內(nèi)、體外束的比例。③ 摒棄了以往體外束僅作為安全儲備或加固手段的常規(guī)做法，以體外束承擔(dān)部分荷載，節(jié)省了工程造價。④ 體外束的設(shè)置，改善了橋梁后期的運營、養(yǎng)護條件，有助于克服管道灌漿不實、預(yù)應(yīng)力束張拉不到位等弊病，為后期預(yù)應(yīng)力束的補充張拉、更換等養(yǎng)護維修措施提供了條件，大大減少了橋梁跨中開裂、下?lián)系痊F(xiàn)象的發(fā)生，提高了橋梁的安全性、行車舒適性，節(jié)約了橋梁管養(yǎng)資金[10-11]。

6 結(jié)束語

山區(qū)高速公路地形多變、地質(zhì)復(fù)雜，橋梁、隧道占比大，邊坡多而高，設(shè)計難度較大，岳西至武漢高速公路安徽段通過深入細致的方案研究，設(shè)計時對建設(shè)過程中可能存在的技術(shù)問題有了較準(zhǔn)確的把握，為工程的順利實施提供了較為合理的方案。

[1] 王 超,王明星.山區(qū)高速公路設(shè)計淺談[J].黑龍江科技信息, 2011(26):1～10.

[2] 余景順，林國濤，蘇永和.基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計及實例[J].公路, 2005(1):24～29.

[3] 李曉新.關(guān)于高速公路路線設(shè)計的幾點思考[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2011(19)：135.

[4] 潘 鐵.汾離高速公路設(shè)計綜述[J].山西交通科技,2005(10)：95～97.

[5] 盧劍橋.山區(qū)公路大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵問題的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2012(14)：129.

[6] 謝茂林.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計[J].廣東建材, 2005(6):21～31.

[7] 葉亞麗.山區(qū)高速公路景觀設(shè)計與評價[J].長安大學(xué)學(xué)報，2006,3(2)：10～15.

[8] 祝敏方. 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計探討[J]. 公路, 2003(5): 33～37.

[9] 羅遠慶. 山區(qū)高速公路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)[J]. 交通世界：運輸,2015(9)：131～132.

[10] 黎小漢. 基于以人為本的高速公路創(chuàng)新設(shè)計初探[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展,2009(12)：11～12.

[11] 馬惠民，王恭先. 山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實例[M].北京：人民交通出版社,2006．

2016-09-06；修改日期：2016-09-18

胡銀祥(1977-)，男，安徽懷寧人，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司高級工程師．

U412.366

A

1673-5781(2016)05-0598-04