新建道路與既有高速公路交叉橋梁設(shè)計(jì)探討

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710000）

高速公路在地區(qū)溝通和經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)踐中發(fā)揮的作用顯著，但是隨著經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展和地區(qū)開發(fā)的持續(xù)性進(jìn)行，既有高速公路成了阻礙沿線地塊開發(fā)利用的主要障礙之一，為了實(shí)現(xiàn)既有高速公路兩側(cè)區(qū)域的溝通，勢(shì)必要新建道路實(shí)現(xiàn)對(duì)既有高速公路的穿越。新建道路在穿越既有高速公路的時(shí)候需要基于高速公路兩側(cè)的地形條件以及高速公路的基本類型做不同的穿越形式選擇。在目前的實(shí)踐中，可供選擇的主要有上跨和下穿兩種方式。研究表明，不管是上跨還是下穿，新建道路均會(huì)與既有高速公路發(fā)生橋梁交叉的情況，而交叉強(qiáng)調(diào)是影響道路溝通的重要保障，所以需要對(duì)交叉強(qiáng)調(diào)做設(shè)計(jì)與分析。

1 工程概況

某新建道路作為該地區(qū)非常重要的南北向快速通道，對(duì)優(yōu)化該地區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)有非常重要的作用，對(duì)于以區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)周邊聯(lián)系性加強(qiáng)也有顯著的意義。該新建道路在建設(shè)的過(guò)程中和某既有高速公路交叉，交叉角度為5 。就新建道路的具體分析來(lái)看，其為雙向四車道的一級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速是80km/h。該道路的路基寬度為25.5m，橋涵設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)。與該新建道路交叉的既有高速公路等級(jí)為雙向四車道，后來(lái)經(jīng)過(guò)改建后成為了雙向八車道。道路的設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h。起初，路基的寬度為28m，在經(jīng)過(guò)改建后達(dá)到了42m，橋涵設(shè)計(jì)的汽車荷載等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

2 交叉方案的擬定

新建道路和既有高速公路存在著交叉?；谛陆ǖ缆返木唧w走向，同時(shí)結(jié)合既有高速公路兩側(cè)的實(shí)際情況可以對(duì)交叉點(diǎn)的位置范圍進(jìn)行確定[1]?；诖_定的具體位置范圍對(duì)相應(yīng)的情況進(jìn)行總結(jié)，這對(duì)于交叉方案的擬定有突出的指導(dǎo)意義。就交叉范圍而言，范圍內(nèi)的高速公路為填方路段，平均填土高度為3m，且不存在水位限制的情況。基于實(shí)際資料分析，在交叉方案選用的時(shí)候，上跨和下穿都是可行的，不過(guò)具體要使用哪種方案還需要做論證。

假設(shè)選用上跨這種交叉方案，那么根據(jù)交叉點(diǎn)范圍區(qū)域的地形情況，需要在高速縱面最低點(diǎn)處設(shè)置分離立交橋上跨高速。如果是采用這個(gè)方案，需要對(duì)橋梁的跨徑標(biāo)準(zhǔn)做界定，交叉的角度為5。在該方案的具體利用上，上部需要采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部需要采用柱式墩、樁基礎(chǔ)。

假設(shè)選用下穿這種交叉方案，那么根據(jù)交叉點(diǎn)范圍區(qū)的平縱情況和地形情況，同時(shí)結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素，需要在新建道路和既有高速正交區(qū)域內(nèi)進(jìn)行小規(guī)模拆遷，同時(shí)要在高速處進(jìn)行一座立交橋的增設(shè)。為了保證增設(shè)立交橋的應(yīng)用效果，要做好橋梁的跨徑布設(shè)。在此種方案的具體實(shí)施中，橋梁上部需要采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部需要采用柱式墩和樁基礎(chǔ)。就具體方案的實(shí)施來(lái)看，新建道路利用增設(shè)的立交實(shí)現(xiàn)下穿高速。

兩種方案在具體實(shí)施中都具有可操作性，不過(guò)兩種方案在實(shí)施的過(guò)程中工程量、施工難度等會(huì)有不同，所以具體要使用何種方案還需要進(jìn)行更加細(xì)致的對(duì)比。就兩種方案的對(duì)比來(lái)看，需要確定基本的對(duì)比指標(biāo)，一般來(lái)講，主要的指標(biāo)內(nèi)容為：1）公路用地。對(duì)比兩種方案的公路用地，上跨方案的用地面積相對(duì)比較少。2）填方和挖方的對(duì)比。就填方而言，下穿方案要明顯的小于上跨方案，但是就挖方來(lái)講，下穿方面明顯的大于上跨方案。3）分離立交。按照原定計(jì)劃和設(shè)計(jì)，下穿方案的分離立交應(yīng)用量要少于上跨方案。4）工程造價(jià)。對(duì)比兩種方案的工程造價(jià)，從最終的造價(jià)分析來(lái)看，下穿方案在造價(jià)節(jié)約方面效果明顯優(yōu)于上跨方案?；诰C合對(duì)比，下穿方案的優(yōu)越性更加突出，經(jīng)濟(jì)性效果也比較突出，所以在橋梁交叉設(shè)計(jì)中采用下穿的方案。

3 下穿橋梁方案及交通組織設(shè)計(jì)

在交叉方案得到確定之后，接下來(lái)的重要工作便是在方案基礎(chǔ)上做更為詳細(xì)的設(shè)計(jì)，從而為施工打好基礎(chǔ)。

因?yàn)榇舜螛蛄航徊娌捎玫氖窍麓┓桨?，所以需要基于交叉下穿的具體特點(diǎn)等做橋梁的詳細(xì)設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，下穿橋梁孔徑布置和橋梁會(huì)受到交叉道路路基斷面寬度和凈空要求的影響，所以需要結(jié)合橋梁架設(shè)位置的地形、地質(zhì)以及場(chǎng)地具體條件對(duì)工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及施工可能性做分析[2]。在綜合分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)更加詳細(xì)的工程方案，工程本身的質(zhì)量建設(shè)效果會(huì)更加地突出。基于綜合考慮，新增分離立交橋梁跨可以執(zhí)行三段式布置，每一段距離保持相同。基于交叉角度的考慮，墩臺(tái)軸線和法線交角可以確定為5。至于橋?qū)?，需要基于雙向四車道的標(biāo)準(zhǔn)做確定。上文提到過(guò)，在下穿方案的具體利用中，橋梁的上部可以采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，至于下部結(jié)構(gòu)則采用柱式墩和樁基礎(chǔ)?；趯?shí)際需要，橋下凈空高度需要不小于5.5m。

在交叉橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中，為了盡可能地減小新增分離立交對(duì)既有高速正常運(yùn)行的影響，需要對(duì)新增分離立交施工組織進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1）對(duì)既有高速進(jìn)行改造，即實(shí)現(xiàn)四道改八道，并且在兩側(cè)路基進(jìn)行拼寬的時(shí)候，利用單側(cè)路基拼寬的方式完成對(duì)增設(shè)分離立交段的拼寬。2）在拼寬工作完成之后進(jìn)行交通轉(zhuǎn)移，強(qiáng)調(diào)高速半幅雙向四車道通行。在施工的過(guò)程中，需要新增分離立交右幅橋梁。3）待新增分離立交橋右幅施工完畢后再次進(jìn)行交通轉(zhuǎn)移，利用新增分離立交右幅橋梁保證既有高速雙向四車道通行，進(jìn)行左幅路基開挖及橋梁施工。4）待左右幅橋梁施工完成后，完善交通標(biāo)志標(biāo)牌等交通安全設(shè)施及中央分隔帶管線改造，全斷面開放八車道通行。

4 設(shè)計(jì)質(zhì)量控制策略

就交叉橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐來(lái)看，影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素是比較多的，所以為了保證橋梁設(shè)計(jì)的具體效果，需要對(duì)橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行強(qiáng)化。結(jié)合此次交叉橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐工作，要提升設(shè)計(jì)效果，需要從如下方面進(jìn)行措施的采取。

4.1 明確設(shè)計(jì)要求

在交叉橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)要求的明確對(duì)設(shè)計(jì)工作的具體開展有非常顯著的價(jià)值，因此在實(shí)踐中必須要明確設(shè)計(jì)要求[3]。就此次的交叉橋梁設(shè)計(jì)來(lái)看，其具體的要求需要從如下幾個(gè)方面強(qiáng)調(diào)：1）橋梁安全性。橋梁安全性是橋梁設(shè)計(jì)需要考慮的第一要素，因?yàn)榘踩杂绊憳蛄旱姆€(wěn)定使用，也會(huì)影響橋梁的經(jīng)濟(jì)價(jià)值發(fā)揮，所以在實(shí)踐中必須要基于安全性對(duì)相應(yīng)內(nèi)容做設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)。就實(shí)踐研究來(lái)看，在橋梁安全性設(shè)計(jì)實(shí)踐中，一方面需要對(duì)橋梁的各方面參數(shù)進(jìn)行明確，比如荷載參數(shù)、橋梁穩(wěn)定系數(shù)等，另一方面需要對(duì)橋梁的組成構(gòu)件進(jìn)行明確，因?yàn)闃?gòu)件的完整和銜接的可靠會(huì)影響到橋梁安全性。2）強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前我國(guó)積極發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，目的是要解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)踐中資源、能源浪費(fèi)問(wèn)題?；诰G色經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，在強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要本著高質(zhì)量、低消耗的原則對(duì)橋梁施工材料性質(zhì)、用量等做明確，同時(shí)要對(duì)施工技術(shù)做分析，這樣，設(shè)計(jì)實(shí)踐中的材料利用、技術(shù)應(yīng)用才會(huì)更具經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)考察

設(shè)計(jì)考察在橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中的影響是顯著的，所以在實(shí)踐中必須要關(guān)注設(shè)計(jì)考察工作。就現(xiàn)階段研究來(lái)看，所謂的設(shè)計(jì)考察指的是橋梁設(shè)計(jì)資料的總結(jié)與實(shí)地調(diào)查[4]。橋梁的運(yùn)行穩(wěn)定和使用安全與區(qū)域環(huán)境有顯著的關(guān)系，比如區(qū)域地形地貌和水文情況等會(huì)影響橋梁的穩(wěn)定性，道路車流量的調(diào)查會(huì)為橋梁標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)設(shè)計(jì)提供參考，因此在交叉橋梁的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，為了保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性與針對(duì)性，需要做好交叉橋梁的施工區(qū)域調(diào)查。一方面，要明確區(qū)域地質(zhì)情況，分析地質(zhì)情況對(duì)橋梁運(yùn)行的影響，然后做針對(duì)性措施的利用。另一方面，要分析施工中可能對(duì)橋梁產(chǎn)生的不利影響，并通過(guò)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行積極的預(yù)防。簡(jiǎn)單來(lái)講，設(shè)計(jì)考察工作是設(shè)計(jì)工作針對(duì)性、有效性提升的有效參考，所以在設(shè)計(jì)考察實(shí)踐中，需要基于橋梁設(shè)計(jì)的相關(guān)要求對(duì)考察的項(xiàng)目進(jìn)行明確，同時(shí)要對(duì)考察項(xiàng)目的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)做明確，這樣，設(shè)計(jì)考察的全面性、專業(yè)性和有效性會(huì)更加的突出。

4.3 關(guān)注設(shè)計(jì)檢驗(yàn)

設(shè)計(jì)檢驗(yàn)可以對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的應(yīng)用情況做分析，這對(duì)于設(shè)計(jì)缺陷的改善有積極意義[5]。在目前的環(huán)境下，各種先進(jìn)技術(shù)的利用越來(lái)越頻繁，尤其是BIM技術(shù)、CAD 等技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，利用這些先進(jìn)的技術(shù)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建模，然后在模型基礎(chǔ)上做橋梁的實(shí)際利用模擬，這樣可以更加真實(shí)地判斷橋梁在未來(lái)使用中的具體情況。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合交叉橋梁的實(shí)際應(yīng)用要求能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橋梁的缺陷改善，這樣，橋梁的最終利用效果會(huì)更加的突出。在橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中，受設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)以及設(shè)計(jì)過(guò)程中材料分析情況的影響，橋梁設(shè)計(jì)可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)節(jié)性問(wèn)題。為了規(guī)避此類問(wèn)題，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)利用進(jìn)行設(shè)計(jì)建模，并在建?；A(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施效果做論證性分析，這樣，設(shè)計(jì)是否合理，存在哪些問(wèn)題，具體需要優(yōu)化哪些內(nèi)容會(huì)一目了然。總之，關(guān)注橋梁的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)工作，通過(guò)檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的改善和優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)踐效果明顯提升。

4.4 橋梁設(shè)計(jì)人員素質(zhì)的整體強(qiáng)調(diào)

在交叉橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員本身的素養(yǎng)對(duì)設(shè)計(jì)效果的影響是顯著的，因此強(qiáng)調(diào)人員素質(zhì)水平意義顯著?；趯?shí)踐做總結(jié)，人員素質(zhì)水平強(qiáng)調(diào)主要包括兩方面：1）專業(yè)設(shè)計(jì)理論強(qiáng)調(diào)。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，理論是指導(dǎo)實(shí)踐工作的重要因素，強(qiáng)調(diào)人員理論專業(yè)性，其工作實(shí)踐的專業(yè)效果會(huì)更加突出。2）設(shè)計(jì)實(shí)操?gòu)?qiáng)調(diào)。設(shè)計(jì)實(shí)操指的是設(shè)計(jì)操作實(shí)踐水平。一般來(lái)講，水平比較高的人員在設(shè)計(jì)中能夠通過(guò)靈活設(shè)計(jì)解決設(shè)計(jì)中的難題，所以為了盡可能地規(guī)避設(shè)計(jì)實(shí)踐中的瑕疵，強(qiáng)調(diào)人員實(shí)際操作水平意義重大。在強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，人員的專業(yè)理論認(rèn)知和規(guī)范性操作是實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)整體效果優(yōu)化的重要影響因素，通過(guò)專業(yè)的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)人員兩方面素養(yǎng)的顯著提升，這樣一來(lái)，人員本身專業(yè)性表現(xiàn)突出，因?yàn)槿藛T問(wèn)題引發(fā)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問(wèn)題自然會(huì)得到規(guī)避，所以最終的橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐效果會(huì)有明顯的加強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高速公路兩側(cè)區(qū)域的連接和利用過(guò)程中，新建道路是非常普遍的一種方式，不過(guò)新建道路會(huì)與既有高速公路發(fā)生交叉，因此需要對(duì)交叉橋梁的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。文章基于具體工程總結(jié)了交叉橋梁的設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題，最終的目的是要指導(dǎo)實(shí)踐工作，從而促進(jìn)交叉橋梁設(shè)計(jì)的整體效果提升。