陽鹿高速公路橋涵設計原則

趙國強,王海蛟

（黑龍江省公路勘察設計院）

1 概述

汕頭至昆明高速公路是《國家高速公路網規劃》“7918”中的18條東西橫線之一,橫貫廣東、廣西、貴州、云南四省,是西南地區連接“長三角”、“珠三角”兩個經濟圈以及港澳地區的重要通道之一。汕昆高速公路廣西境內段長度近千公里,是廣西壯族自治區公路主骨架的重要組成部分,主要服務于賀州市、桂林市、柳州市、河池市、百色市等區域中心城市。項目陽朔至鹿寨段是汕昆高速公路的重要段落,該段公路將桂梧高速公路和桂柳高速公路連接起來,對桂東北地區的經濟發展起到積極的推動作用。

陽朔縣境東北和西南部地勢較高,屬土山地帶,路線位置在陽朔縣南部的漓江、遇龍河流域,屬于喀斯特地貌。路線所經地帶海拔高度在130～250m之間。荔浦縣境四面環山,周高中低,自西向東傾斜。中部是起伏的低中丘臺地,一部分是石山峰林,荔浦河、馬嶺河由西向東流貫全境,形成河谷階地。路線在荔浦境內的前部分屬低山丘陵地帶,地形相對較好；后部分位于廣西弧形山脈—架橋嶺山脈中段,溝谷縱橫,分割強烈,架橋嶺是荔浦縣與鹿寨縣的分界。路線所經地帶海拔高度在120～360m之間。

路線長約44 km,設有各種橋梁共43座,最大墩高近80m。由于項目路線方案受地形和地質、環境保護以及特殊的旅游需要等因素制約,橋梁受路線平縱線形影響較為突出,多具有曲線、大縱坡、高墩、長橋等特征。

2 總體設計原則

針對路線經過區域的地形、地質、水文、水利等具體因素,構造物類型的選擇遵循“安全、適用、經濟、美觀”的原則,結合橋位處的施工條件及施工工期等因素,布設原則如下。

（1）大中橋設計考慮路橋配合,注重結構選型與地形的協調,原則上橋梁布設服從路線走向。

（2）針對本合同段地勢變化大、路線平面基本為曲線、施工運輸困難等特點,橋梁設計方案應充分考慮設計合理性、施工可行性。

（3）山區橋梁結構型式選擇充分考慮橋位特點、地質水文條件、當地材料來源、施工方法及使用功能等因素,遵循技術可行、經濟合理、因地制宜、就地取材、便于施工養護的原則,同時結合橋梁規模、路線平縱線形特點,采用標準跨徑、集中預制,盡量做到標準化、系列化,易于養護且養護費用低。

（4）對于跨河橋梁,橋墩布置應盡量避開水流,減少墩柱的阻水效應,減少水流對橋墩的沖刷。對跨越深溝的橋梁,采用線形優美的大跨徑連續剛構橋梁,一跨跨越深溝,減少下部數量,從而增加道路總體的視覺效果。

（5）橋跨布設主要考慮上下部結構的協調性和經濟合理性。橋下有水流時需考慮建橋對河道的影響,必要時橋梁采用錯孔布置。橋下有公路時,需要對改路和不改路進行比較論證,同時還需考慮對被交路的影響,必要時采用錯孔布置或一孔跨越。跨越公路的橋梁尚需考慮被交路上行駛車輛對墩臺的撞擊力,并在被交公路上設置防撞構造,確保橋梁的安全。

（6）所有橋梁墩臺布設時均需考慮墩臺處山坡橫向坡度的影響,當橫坡較陡時,可左右幅分別布置并根據地形各自確定其建設規模,也可根據需要設置半邊橋。所有設置在橫坡較大處的墩臺除保證自身結構安全外,尚需保證邊坡的穩定性。

（7）橋長控制

①橋長控制是在滿足泄洪排水要求的前提下,綜合考慮橋址處的地形、地質、臺背填土高度以及河溝兩側通道、等級公路的凈空要求等因素,合理確定橋長。

②結合地質條件,橋頭填土高度一般控制在8m以內,減少因橋頭沉降引起跳車,使行車舒適。

③路線經過農田水利、排水灌溝渠、魚塘等時,對于一些不重要的河道及溝渠,為盡量壓縮橋孔,節省工程造價,采用跨越與改造相結合的方法；個別幾乎與路線重合、平行的河流,則采取舒順河道的辦法在保證水流順暢的情況下,以縮短橋梁長度或減少結構物數量。

（8）區域內大小蓄水水庫、水塘等較多,橋涵位置選擇時應充分考慮線位與水利工程的關系。

（9）區域內耕地面廣,山上遍布耕地、果園,到處都有人行田間耕作道,耕作路網比較發達,在進行橋涵布置時,考慮部分耕作道的需求,適當加大跨徑,方便當地群眾的生活、生產需要。

3 小橋、涵洞設計原則

（1）小橋位置、數量、跨徑、橋長等是在外業資料分析、歸納基礎上確定的,小橋流量是根據用暴雨徑流公式及地區流量經驗公式所進行推算,孔徑確定主要以流量計算結果為依據。本設計小橋功能主要是行洪,部分小橋兼有通道功能。

（2）小橋上部結構選擇考慮既簡單又便于標準化施工、經濟合理,一般采用后張法預應力混凝土空心板的裝配式預制結構、橋面連續,下部橋墩一般采用柱式墩,橋臺處地質條件較好時,采用重力式臺和擴大基礎；或薄壁臺、樁基礎。

（3）涵洞孔徑設計依據規范推薦的小流域經驗公式推算的設計流量確定,并綜合考慮地方的實際情況。涵洞主要功能為排水和灌溉農田,也考慮兼作通道功能使用。

（4）涵洞采用型式綜合填土高度及涵位的實際地形特點,一般采用鋼筋混凝土蓋板涵；涵臺身、基礎根據當地材料品質、來源的實際情況采用混凝土臺身和片石混凝土基礎。

高填土涵洞（板頂填土≥10m）采用鋼筋混凝土蓋板,基礎采用整體式。高填土涵洞基底承載力要求較高,部分涵洞基底承載力達不到要求,采用換填進行基底處理。

（5）涵洞洞口型式根據涵位的實際地形特點及排水功能,一般采用八字墻、進口跌水或集水井、出口跌水等；洞口側墻及其基礎采用石砌或片石混凝土砌筑。

（6）涵洞設置結合當地的農用水利、灌溉、管線、以及行人通行需要,凡有上述功能的孔跨徑一般按需要設置,并盡可能滿足行人要求。

（7）涵洞設計時考慮了與排水溝、通道形成排水系統,保證路基排水順暢。

4 分離式立交設計原則

（1）結合現有道路及路網規劃,根據被交叉道路的等級,確定凈空標準,結合地形條件及主線平縱設計情況,合理選定主線上跨或下穿的交叉方式。

（2）當交叉位置位于大中型橋梁構造物附近時,應進行綜合考慮,盡量采用一橋兼跨的形式通過。

（3）選擇施工方便、經濟合理,上部結構適應工廠化集中預制,現場安裝的橋型結構和整體選形美觀、行車舒適的連續結構。

（4）對于被交路上跨主線的橋梁,一般應留有邊孔以改善視覺條件,并方便被交路兩側的通行。

（5）重視美學設計以及橋型和周圍環境的協調,特別是跨徑與橋高、梁高的配合。

（6）重視交叉區域的總體設計,做好線外工程,綜合考慮與有關路網、水利設施、居民居住條件的協調。

（7）考慮到被交叉道路今后有可能改建或提高等級,被交道的最大縱坡不宜大于6％,凈空（被交路下穿時）、橋寬（被交路上跨時）均留有余地,以適應發展需要。

5 通道設計原則

高等級公路雖然能帶動沿線經濟發展,是經濟發展的必然要求,但其主要功能畢竟是為過境車輛和較大城鎮服務,對沿途工農業生產、居民出行、農民耕作帶來的消極影響不容忽視；高速公路的修建,不僅占用大量農業土地,而且分割村莊和田地,勢必影響沿線廣大農民正常的耕種、出行活動,因此在通道布設時,本著“以人為本,方便群眾生產、生活,又不增加過多工程,同時又能兼顧農田機械化耕作的需要”的原則,在對沿線村莊、廠礦企業通行條件進行了詳細的調查基礎上,充分考慮沿線居民的通行方便、地方發展前景、近遠期規劃等情況,進行合理歸類,適當合并通道。通道的設置具有考慮了一定的前瞻性,在有條件的地方,盡量采用大孔徑和較高標準,以滿足農村土地改造和農業機械化發展的要求。

通道凈空尺寸應滿足沿線生產生活需要,凈空尺寸應滿足規范要求。考慮地方經濟的長期發展,人行通道的凈空不小于4.0m×2.5m、機耕通道的凈空不小于4.0m×4.0m、農用汽車通道的凈空不小于6.5m×4.0m。路線跨越等級公路時要根據原路基寬度及規范規定的凈空要求進行設置。

6 結構形式選擇

根據總體設計原則結合沿線橋址處地質情況,本路段起終點段,橋梁主要以高架橋為主,橋梁長度受橋址處地形及橋臺處橫坡控制,橋梁上部構造以預應力混凝土T梁為主,下部構造采用柱式墩、矩形墩、樁基礎,橋臺采用U型臺或柱式臺、擴大基礎或樁基礎；中間段,路線縱斷面路堤段主要由通道高度及洪水位確定,橋梁上部構造以20m組合箱梁為主,下部構造采用柱式墩、樁基礎,橋臺采用U型臺、柱式臺或肋板式臺、擴大基礎或樁基礎。

6.1 橋梁上部結構

根據合同段地形、地質及廣西的具體情況,橋梁結構應充分考慮結構的安全性、整體性、耐久性及施工工藝。上部結構推薦采用技術成熟、施工簡單的裝配式空心板、箱梁和T梁先簡支后結構連續方案,并通過調整現澆橋面板的懸臂和墩頂連續段長度,以適應山區高速公路彎道多、半徑小的特點。上部結構主要形式為：13m及16m預應力混凝土空心板、20m預應力混凝土先簡支后結構連續組合箱梁和30m預應力混凝土先簡支后結構連續T梁,在變寬及平面半徑較小等處,采用現澆連續箱梁,在跨越寬溝深谷處,采用大跨徑連續剛構的結構形式。

6.2 橋梁下部結構

路段起終點段的地形起伏較大,且地面橫坡較陡,沖溝發育復雜,同一座橋梁橋墩相差也很懸殊,因此橋臺的填土高度一般盡可能控制在8m以內,陡坡橋臺應盡可能伸進山體,增加其穩定性,避免橋頭跳車、橋頭段填土困難或擋土墻設置困難。橋臺主要采用樁柱式（橋頭填土≤6m）、肋板式橋臺、樁基礎或U臺擴大基礎形式。

在選擇橋梁基礎型式時,應考慮橋梁墩、臺處橫向地形變化的影響。橋墩、臺位于較陡的山坡上時,還應考慮山坡連同基礎的穩定性,若基礎位于弱風化巖體上,可將基礎作成臺階型。位于陡坡上的墩、臺基礎,基礎前緣至坡面之間必須預留適當的安全距離,以確保坡面及基礎穩定。

橋墩臺形式具體選用原則,見表1。

表1 橋梁墩臺形式選用原則

另對于跨越國道橋梁,受凈寬、交角限制時,推薦采用對橋下凈空占壓小的獨柱墩。

7 結語

山區高速公路橋涵構造物的設置有很多需要特別注意的地方,結合以往高速公路設計經驗,對陽鹿高速公路橋涵構造物設計原則提出一些粗淺的認識,不當之處敬請同行指正。