非洲某山區(qū)高速公路吻合性檢查設(shè)計實踐

（中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

一、工程背景

非洲法語區(qū)國家的高速公路勘察設(shè)計項目基本沿襲了法國的管理及規(guī)范體系，過程較國內(nèi)復(fù)雜，一般劃分為EF(可行性研究)、EP(項目預(yù)先研究)、APS(簡明初步設(shè)計)、APD(詳細(xì)初步設(shè)計)、APA(APD吻合性檢查設(shè)計)、EXE(施工圖設(shè)計)6個階段。在APD詳細(xì)初步設(shè)計后，一般采用EPC（設(shè)計-采購-施工）總承包模式進(jìn)行招標(biāo)確定承包商。APA文件即APD吻合性檢查設(shè)計后的輸出文件，由承包商完成。承包商在吻合性檢查設(shè)計時應(yīng)指出、分析原APD文件的不足，然后充分地比選論證，提出替換的工程方案，再根據(jù)業(yè)主的批準(zhǔn)進(jìn)行必要的測量、勘察，重新完成APD文件的編制，實際上APA的設(shè)計過程比APD還要復(fù)雜。吻合性檢查設(shè)計有利于承包商控制工程投資，滿足業(yè)主在工期方面的要求，有利于規(guī)避投資風(fēng)險。

本文以阿爾及利亞某繞城高速公路項目為例，闡述對APD吻合性檢查設(shè)計的實踐過程。在APA階段通過對原APD工程方案的優(yōu)化，不僅提高了公路技術(shù)指標(biāo)，還大幅度降低了工程規(guī)模及投資，規(guī)避了實施過程中的風(fēng)險，體現(xiàn)了吻合性設(shè)計階段在北非法語區(qū)項目中的重要性。

二、項目簡介

該項目路線起點位于北非某市東郊約1.5km處，終點位于該市西部重鎮(zhèn)Sidi Ghiles，路線全長約18.3km。項目APD階段主要設(shè)計指標(biāo)及工程規(guī)模如表1所示。

表1 APD設(shè)計方案主要技術(shù)指標(biāo)及工程規(guī)模一覽

三、APD文件中工程方案存在的不足

通過對APD文件的復(fù)讀，結(jié)合沿線地形地物特點，發(fā)現(xiàn)APD方案在PK2～PK7存在以下缺陷：APD方案過度追求較高的平面線形指標(biāo)，即便采用了3714m的長大縱坡，依然無法避免越嶺段約67m高的挖方，土石方量大；跨峽谷段未能充分利用地形，設(shè)置了過長的橋梁，工程規(guī)模及投資指標(biāo)過大；設(shè)置了325m的短隧道，增加了工程投資；方案未充分考慮地物控制因素，導(dǎo)致橋梁上跨220kV國際高壓輸電線，施工及運(yùn)營過程中存在重大安全隱患；橋梁采用150m大跨度連續(xù)剛構(gòu)復(fù)雜上部結(jié)構(gòu)，且整體均位于平曲線上，橋墩最高達(dá)82m，受施工設(shè)備和現(xiàn)場條件的限制，施工難度大；填方較挖方多136萬m3，填挖嚴(yán)重失衡。

四、吻合性檢查設(shè)計

（一）吻合性檢查設(shè)計思路

結(jié)合APD方案中的不足，優(yōu)化工作需著力解決以下問題：力求平、縱指標(biāo)均衡，減小路基填挖高度；減少構(gòu)筑物占比和類型，方便施工；在保證工程結(jié)構(gòu)安全、功能使用的前提下，優(yōu)化選擇造價較低、方便施工的橋型方案；改善路線縱斷面設(shè)計指標(biāo)，以提高行車舒適性和安全性；根據(jù)路基填挖高度和地層巖性的變化合理地確定路基邊坡坡率。

（二）方案優(yōu)化比選

1. 平面優(yōu)化

原APD線位從PK2開始跨谷，橋梁段較長。優(yōu)化后路線從PK2順地形繼續(xù)向北延伸約1.0km后跨谷，改善了與峽谷的交叉關(guān)系，縮短了1號高架橋長度約840m，隨著縱斷面的抬高，隧道也隨之取消。優(yōu)化平面采用了半徑500m的圓曲線，設(shè)置超高3.5%，緩和曲線長度120m，滿足規(guī)范要求。

圖1 APD線位與優(yōu)化線位對比

圖2 優(yōu)化線位與高壓線位置關(guān)系

此外，優(yōu)化路線在PK3+300處由高架橋上跨高壓線走廊變?yōu)槁坊麓└邏壕€走廊，路基距離高壓鐵塔最小距離為39m，路面距離高壓線懸高為14m，滿足凈空及安全距離要求，改善了路線與高壓線空間交叉關(guān)系，減少施工難度及協(xié)調(diào)工作量。

2. 縱斷面優(yōu)化

APD路線縱斷面PK2～PK7（越嶺段），從山谷至埡口設(shè)計的平均縱坡為5.19%，其中兩段6%極限縱坡總長為3714m，最大挖方邊坡高度67m，最大填方高度40.5m。

由于線位較APD延伸約1km，越嶺段平均縱坡減小至4.48%，6%極限縱坡坡長縮減至2500m，雖未能避免出現(xiàn)長大縱坡，但大幅縮減了爬坡車道長度，且路基最大挖方邊坡高度減小至58.6m，通過對比，縱斷面的各項指標(biāo)較APD方案有較大優(yōu)化。

3. 橋型方案優(yōu)化

該工程橋梁和橋位存在以下特點：工程所在場地位于歐亞地震帶，地震發(fā)生頻率高，地震加速度達(dá)0.3g，抗震要求高，不宜采用大跨度橋型；橋梁跨越地形起伏較大，平均橋墩高度在50m以上，最大墩高達(dá)82m，不利于吊裝，高空作業(yè)風(fēng)險大；橋梁位于曲線上，且有3.5%的超高，結(jié)構(gòu)形式對橋梁在運(yùn)營和施工期間的受力影響大，不宜采用受力復(fù)雜的上部結(jié)構(gòu)；合同工期緊張，不僅要保證工程進(jìn)度，還要控制施工質(zhì)量和精度，則不宜采用復(fù)雜的變截面梁。

通過上述分析認(rèn)為，項目施工條件及設(shè)備基本無法滿足150m大跨度連續(xù)剛構(gòu)方案的實施，進(jìn)而提出了簡支T梁橋型方案，T梁的施工具有標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、可裝配化三大特點，統(tǒng)一了橋梁跨度及構(gòu)件的尺寸；T梁的預(yù)制減少了現(xiàn)場澆筑混凝土量，降低了運(yùn)輸、吊裝及高空作業(yè)難度；上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及重量相比大幅減少，更利于抗震和裝配，此外，結(jié)構(gòu)受力和傳力形式相對簡單清晰，方便施工及后期維護(hù)。

圖3 采用50m簡支T梁橋型方案的1號橋

五、方案對比論證

方案的論證采用多標(biāo)準(zhǔn)決策分析法如表2所示，將路線方案按多個指標(biāo)加權(quán)評分并求和后，APD方案和優(yōu)化方案得分分別為3.6和6.4，優(yōu)化方案的指數(shù)相對較高，具有較強(qiáng)的說服力。

表2 APD方案與優(yōu)化方案量化指標(biāo)分析表