山區(qū)路橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王建清

（中榕規(guī)劃有限設(shè)計(jì)公司福建分公司，福建 漳州 363000）

0 引言

在山區(qū)中，地形較為復(fù)雜，而且經(jīng)常伴隨地面陡峭、凹凸不平的特點(diǎn)，因此在山區(qū)建設(shè)路橋是當(dāng)前路橋建設(shè)施工的一大難點(diǎn)。針對(duì)這一情況，在山區(qū)中實(shí)際進(jìn)行路橋施工建設(shè)之前，需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，進(jìn)而與該地區(qū)的地形相吻合。除此之外也需要考慮到該山區(qū)的地質(zhì)情況，因?yàn)樵趯?shí)際進(jìn)行路橋施工建設(shè)的過(guò)程中，通常面臨許多地質(zhì)問(wèn)題，比如滑坡、泥石流、坍塌等，而這類問(wèn)題也會(huì)嚴(yán)重影響路橋施工的安全性，同時(shí)在路橋投入使用之后，對(duì)后續(xù)的維護(hù)、保養(yǎng)以及運(yùn)行也造成了嚴(yán)重的影響。

1 山區(qū)公路橋梁特征

目前我國(guó)山區(qū)公路施工建設(shè)主要特點(diǎn)為施工機(jī)械設(shè)備資金投入較多，施工工期較長(zhǎng)，且在實(shí)際施工的過(guò)程中需要考慮到周圍的環(huán)境因素以及自然因素，大部分的機(jī)械設(shè)備需要用到水資源以及電力資源。而且在山區(qū)公路建設(shè)的過(guò)程中，最為重要的一點(diǎn)就是克服高差，比如盤(pán)山路。這種類型的山區(qū)公路沒(méi)有辦法依靠普通的橋梁或者隧道解決，只能按照山形修建公路，但是其困難可想而知。此外，路橋施工通常會(huì)伴隨高空作業(yè)，通常橋梁模板受力自成體系，因此在實(shí)際進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，需要考慮到模板的實(shí)際受力情況。一般來(lái)說(shuō)，每次進(jìn)行高墩柱混凝土澆筑時(shí)高度通常保持在4～6m 左右。從當(dāng)前墩柱施工工期來(lái)看，其施工所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且在實(shí)際進(jìn)行模板配置的過(guò)程中，路橋墩柱只能應(yīng)用平行作業(yè)的方式進(jìn)行工作，這樣才能保證模板配置的質(zhì)量和效率，而且由于計(jì)量支付的周期比較長(zhǎng)，因此會(huì)導(dǎo)致施工企業(yè)出現(xiàn)資金周轉(zhuǎn)困難的情況。一般來(lái)說(shuō)，路橋在建設(shè)施工的過(guò)程中需要按照規(guī)定完成整根高墩柱的施工，但是混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)為28 天，由于在整體施工中需要多次進(jìn)行高墩柱施工，因此這也造成施工工期較長(zhǎng)的情況發(fā)生。

除此之外，在實(shí)際進(jìn)行路橋施工建設(shè)的過(guò)程中通常受到山區(qū)地形的影響，大部分山區(qū)地形較為復(fù)雜。在山區(qū)公路結(jié)構(gòu)之中，路橋占據(jù)較大的比例，而且橋梁與公路之間也存在較大的差異性，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中既需要考慮山區(qū)橋梁在跨過(guò)山澗處是否架設(shè)、如何架設(shè)的問(wèn)題，同時(shí)也需要根據(jù)實(shí)際情況考慮架設(shè)后兩側(cè)是否有施工平臺(tái)的問(wèn)題，此外還需要注意施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境是否滿足施工條件。各類不同的橋梁之間可能存在較為頻繁的變化，同時(shí)由于地質(zhì)情況的影響，部分山區(qū)也會(huì)出現(xiàn)滑坡、泥石流等問(wèn)題，因此在施工建設(shè)的過(guò)程中，不可以忽視這方面的問(wèn)題。由于現(xiàn)階段路橋存在多種多樣的形式，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)山區(qū)路橋的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到彎坡、墩臺(tái)的影響，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要將其納入重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象之中，并進(jìn)行一定的協(xié)調(diào)。此外在施工建設(shè)的過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，促進(jìn)建筑與自然和諧發(fā)展，這也符合我國(guó)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略要求，同時(shí)避開(kāi)一些重要文物以及古建筑。

2 山區(qū)路橋設(shè)計(jì)的原則

在實(shí)際進(jìn)行山區(qū)路橋設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真貫徹“安全、耐久、節(jié)約、和諧”的工作原則，全面貫徹以人為本的設(shè)計(jì)理念，盡量減少高填深挖的操作，同時(shí)也需要與規(guī)劃緊密結(jié)合，最大限度地保護(hù)原有環(huán)境，避免對(duì)周圍古建筑以及文物造成破壞，追求公路建設(shè)與自然景觀的完美結(jié)合，這樣才能促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。山區(qū)路橋設(shè)計(jì)主要是為了串聯(lián)各個(gè)村落，有效減緩交通通行壓力，滿足周邊居民出行需求；同時(shí)在原鎮(zhèn)區(qū)中心基礎(chǔ)上，擴(kuò)大用地規(guī)模，帶動(dòng)沿線工農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)活力，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要按照以下幾個(gè)原則進(jìn)行。

2.1 結(jié)合山區(qū)地形地貌實(shí)際情況，保證設(shè)計(jì)方案的可行性

山區(qū)與平原地區(qū)在地形上存在較大的差異性，山區(qū)地形較為復(fù)雜，通常存在陡峭、凹凸不平的情況，而且施工也會(huì)受到周邊環(huán)境因素的影響。部分山區(qū)沒(méi)有修建公路主要原因是其修建難度較大，受到盤(pán)山公路的影響，其具有一定的高度差，且簡(jiǎn)單的隧道無(wú)法滿足出行需求，需要按照山形建設(shè)公路。因此在實(shí)際進(jìn)行山區(qū)路橋設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行實(shí)地考察，并進(jìn)行過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，這樣也可以保證資料的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行全面性、系統(tǒng)性的論證和探究。除了需要考慮技術(shù)方面的因素之外，還需要考慮人文因素，因?yàn)樵趯?shí)際進(jìn)行山區(qū)路橋施工的過(guò)程中，對(duì)周邊的居民會(huì)造成一定的影響，比如可能對(duì)房屋進(jìn)行拆除，需要居民搬家至其他地區(qū)生活，如果溝通不當(dāng)很容易引發(fā)居民的抵觸心理，因此設(shè)計(jì)人員也需要注重人文因素的影響，盡可能少拆房屋，凈化環(huán)境，保護(hù)文物。

2.2 注重使用后的安全性

在山區(qū)進(jìn)行路橋施工建設(shè)的主要目的在于其功能性，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將山區(qū)與現(xiàn)代化城市進(jìn)行連接，這樣也可以滿足人們生活需求，使其交通出行更加便利，同時(shí)也需要考慮與現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)的連接，要妥善處理相互的關(guān)系。如果山區(qū)長(zhǎng)期處于閉塞的狀態(tài)，同時(shí)又受到惡劣情況的影響，必然造成山區(qū)內(nèi)居民生活較差的情況。因此，加強(qiáng)山區(qū)路橋的建設(shè)，可以在一定程度上提升居民的生活條件，改善交通出行情況。當(dāng)山區(qū)內(nèi)居民遇見(jiàn)惡劣情況無(wú)法通行時(shí)，如滑坡、橋梁坍塌等，這時(shí)新建路橋可作為第二通道。除此之外，山區(qū)路橋的建設(shè)可以將山區(qū)景點(diǎn)進(jìn)行多點(diǎn)串聯(lián)，打通一些通道，可以大大減少兩個(gè)山區(qū)村落的通行時(shí)間。但是根據(jù)目前施工建設(shè)的情況來(lái)看，山區(qū)路橋數(shù)量較少的原因主要是在施工投入使用之后，很長(zhǎng)一段時(shí)間無(wú)法及時(shí)收回建設(shè)成本，一方面山區(qū)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的能力有限；另一方面由于受到地理環(huán)境和自然環(huán)境的影響，在施工的過(guò)程中易出現(xiàn)意外事故，無(wú)法保證車輛的運(yùn)行安全，這也在一定程度上降低了路橋的實(shí)際價(jià)值。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)考慮到使用后的安全性。

2.3 加強(qiáng)山區(qū)路橋建設(shè)階段的合理性

目前大部分山區(qū)公路坎坷，這也導(dǎo)致部分極端特殊的自然環(huán)境屬于“絕境”。且大部分山區(qū)內(nèi)都存在盤(pán)山路，對(duì)于這類山路而言，其建設(shè)的難度更大，不僅需要克服高度差的問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)施工人員的人身安全造成一定的影響。此外，此類山路還無(wú)法做到公路的延伸。針對(duì)這一類的山區(qū)而言，一般需要采用道路和橋梁混合建設(shè)的方式，這樣也可以在一定程度上降低成本投入，在施工建設(shè)的過(guò)程中，在工程量增加不大的情況下，盡量采用高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，少用最小指標(biāo)與極限指標(biāo)。除此之外，需要在滿足總體走向的前提下結(jié)合沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃，以快捷、安全、降低工程造價(jià)為目的，同時(shí)兼顧自然環(huán)境平衡。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要加強(qiáng)山區(qū)路橋建設(shè)階段的合理性，同時(shí)也需要合理選擇線形，克服地形盤(pán)山而上的問(wèn)題，而不是一味地架橋修隧增加施工成本，有效地避免由于銜接不順暢造成過(guò)往車輛的損傷。

3 山區(qū)路橋設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

3.1 注重橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性

在山區(qū)路橋設(shè)計(jì)中，最重要的就是公路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。當(dāng)進(jìn)入山區(qū)雨季時(shí)，暴雨對(duì)橋面長(zhǎng)期進(jìn)行沖刷，而且由于降雨會(huì)造成路面積水，雨水中通常含有一定的酸性，路面長(zhǎng)時(shí)間浸泡在積水之中，積水會(huì)對(duì)路面和路基孔隙造成一定的侵蝕，進(jìn)而對(duì)山區(qū)路橋的耐久性造成了嚴(yán)重的影響。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮山區(qū)路橋的材料和外觀。例如，如果山區(qū)橋梁位置的曲線半徑超過(guò)正常范圍，可選擇簡(jiǎn)支梁橋類型，并將橋梁兩端固定在支架上。支架僅起到抑制橋梁垂直移動(dòng)的作用，兩端可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。投入使用后，系統(tǒng)的溫度變化、混凝土的收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力和支架的移動(dòng)不會(huì)對(duì)橋梁自身的應(yīng)力產(chǎn)生影響，從而以相對(duì)“替代”的方式減少損失，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。此外，當(dāng)橋面損壞嚴(yán)重時(shí)，維修更換過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，成本投資低于其他形式的橋梁。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)計(jì)算，如果設(shè)計(jì)者認(rèn)為橋梁半徑較小，可以更靈活地規(guī)劃具體形狀。在保證安全的前提下，采用現(xiàn)澆連續(xù)梁的設(shè)計(jì)思想，使車輛通過(guò)更加順暢，有效降低事故發(fā)生的概率。但是，公路和橋梁是“消耗品”，隨著使用時(shí)間的積累，橋面和路基支護(hù)結(jié)構(gòu)的平整度會(huì)在一定程度上惡化，因此設(shè)計(jì)人員可以在特定區(qū)域增加監(jiān)控功能，以盡可能延長(zhǎng)山區(qū)公路和橋梁的使用壽命。

3.2 注重路橋結(jié)構(gòu)的荷載以及損耗

路橋結(jié)構(gòu)與人體骨骼類似，其“支撐”功能“恢復(fù)”曲線類似于彈簧。在路橋使用的初期，無(wú)論外部作用力多大（在承受范圍內(nèi)），路橋都可以依靠自身的恢復(fù)能力得到相應(yīng)的緩沖。但是，施加在路橋之上的作用力也是不可忽視的，通常在路橋表面留下一定的“痕跡”，尤其是作用力累積到一定程度時(shí)，就會(huì)造成“應(yīng)力”損傷。這一理論對(duì)于山區(qū)公路和橋梁的性能設(shè)計(jì)也同樣適用。山區(qū)路橋組合的設(shè)計(jì)效果如圖1 所示。

圖1 山區(qū)路橋結(jié)合設(shè)計(jì)效果

圖1 中，上部橋面與山體隧道相連（隧道出口處路橋之間有一個(gè)“連接位置”），下方公路以山體為“基地”。如果通過(guò)公路和橋梁的交通流量能夠保持一致，在相同荷載下，上部橋梁的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部道路的損失。主要原因在于下方公路依靠山體作為整體支撐，因此過(guò)往車輛施加的外部荷載力大部分轉(zhuǎn)移到山體上，路面和路基需要承受的荷載較??；而上部橋梁的支撐結(jié)構(gòu)肯定需要承受較大的荷載力，而且隨著時(shí)間的推移，橋梁可能出現(xiàn)震動(dòng)的情況，導(dǎo)致其穩(wěn)定性降低（雖然橋梁支架下方也是一座山，但橋面壓力作用于橋梁支架后，在不同位置產(chǎn)生的壓力差異很大，在這種不平度和不平衡的影響下，橋體的損失程度必須大于下面公路的損失程度）。

3.3 考慮過(guò)往車輛行駛安全

山區(qū)地勢(shì)蜿蜒，存在陡坡。特別在貨物運(yùn)輸方面，山區(qū)開(kāi)車的危險(xiǎn)性比平原地區(qū)高得多?；诖耍O(shè)計(jì)師必須關(guān)注山區(qū)公路和橋梁上過(guò)往車輛的駕駛安全。山路的視覺(jué)示意圖如圖2 所示。傳統(tǒng)路橋施工建設(shè)中山路靠近懸崖一側(cè)，沒(méi)有緩沖帶和屏障，一旦車輛發(fā)生事故（如雨天打滑或速度過(guò)快導(dǎo)致慣性無(wú)法控制等），很可能直接“沖出”公路，造成極其嚴(yán)重的后果。圖2 中懸崖一側(cè)有許多障礙物，如果車輛失控撞上障礙物，可以有效緩沖，降低車輛“掉下懸崖”的概率。

圖2 山區(qū)道路直觀圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，山區(qū)復(fù)雜的地形和水文條件給公路和橋梁的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難，該研究在明確以及注重相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行山區(qū)路橋設(shè)計(jì)，不僅有效提高了設(shè)計(jì)的合理性，而且能夠保證設(shè)計(jì)效果符合山區(qū)地形。未來(lái)，為了進(jìn)一步提高山區(qū)路橋設(shè)計(jì)質(zhì)量，有關(guān)領(lǐng)域還需進(jìn)一步從經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)，全面梳理現(xiàn)有技術(shù)，并加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，盡可能提高山區(qū)路橋梁抵御自然災(zāi)害侵蝕的能力，保證過(guò)往車輛的安全行駛。