高速公路優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

常福寬

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

隨著設(shè)計(jì)的精細(xì)化與標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系會(huì)越來越密切。設(shè)計(jì)者需要有一定施工經(jīng)驗(yàn)，施工人員也需要了解設(shè)計(jì)者的意圖。設(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)施工的綱領(lǐng)性文件，沒有設(shè)計(jì)圖紙施工就無從談起[1]。同樣施工要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖也需按照圖紙要求、依據(jù)國家相關(guān)施工規(guī)范、條文等并綜合現(xiàn)場實(shí)際綜合考慮。

根據(jù)山西省山區(qū)高速公路工程實(shí)際情況，結(jié)合各項(xiàng)目后續(xù)服務(wù)和設(shè)計(jì)變更表現(xiàn)較為突出的問題，總結(jié)出以下的實(shí)際體會(huì)，需要在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮并進(jìn)一步細(xì)化完善，以便減少設(shè)計(jì)變更，完善工程措施，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，創(chuàng)造精品工程。

1 路線專業(yè)[2]

1.1 黃土丘陵區(qū)路線線位沿沖溝的布設(shè)

黃土區(qū)的路線布設(shè)在后續(xù)施工建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到排水不暢、行人通行困難等問題，主要是由于在路線方案總體設(shè)計(jì)中考慮欠缺、不全面所致，在路線總體設(shè)計(jì)中應(yīng)調(diào)查清楚實(shí)地情況，以便在后續(xù)內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)中充分考慮各方面因素，保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2 靈活運(yùn)用路線專業(yè)知識解決實(shí)際工程問題[3]

由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺、考慮不周全，場區(qū)拐角區(qū)域土方計(jì)算存在遺漏的問題，對于高邊坡開挖的場區(qū)，該挖方工程量相當(dāng)可觀。經(jīng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后，場區(qū)拐角區(qū)域土方計(jì)算可采取下述辦法：場區(qū)無論處于何種地形，場區(qū)土方計(jì)算時(shí)要對場區(qū)邊緣四周進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，拐角處要擬合小半徑曲線，以便保證拐角處土方不遺漏，在進(jìn)行橫斷面戴帽時(shí)要求路線樁號以0.2 m（或更小樁號間距）為間距。確保計(jì)算土方的斷面盡可能反映實(shí)地的地形情況，利于土方的準(zhǔn)確計(jì)算。

路線專業(yè)知識解決場區(qū)挖方邊坡土方計(jì)算的方法與步驟如下：

按3部分計(jì)算（區(qū)域①+區(qū)域②+區(qū)域③）如圖1。

圖1 服務(wù)區(qū)場區(qū)挖方邊坡區(qū)劃圖

1.2.1 對區(qū)域①的計(jì)算方法

場區(qū)邊界寬度計(jì)入匝道橫斷面中，如圖2橫線寬度，在緯地程序中編入高速公路主線附加寬度中，在“1”斷面上讀橫斷面并計(jì)土石方量。

圖2 區(qū)域①計(jì)算示意圖

1.2.2 對區(qū)域②的計(jì)算方法

沿場區(qū)邊界（粗線）做緯地線型，如圖3區(qū)域②編入邊坡數(shù)據(jù)并讀數(shù)模成橫斷面圖，計(jì)算土石方量，其他段落設(shè)為橋隧段落不予考慮。

圖3 區(qū)域②計(jì)算示意圖

1.2.3 對區(qū)域③的計(jì)算方法

邊角部分計(jì)算按錐體的體積近似計(jì)算：V=F×h/3，式中：F為底面積；h為棱錐高。具體為：F=區(qū)域③的水平投影面積；h=兩邊挖方邊坡的h的平均值（圖 4）。

圖4 邊角部分計(jì)算示意圖

2 路基專業(yè)[4]

a）地基處理方式 路基工程大部分變更是由于地質(zhì)勘探不足或路基處理方式不當(dāng)引起的。建議以后的設(shè)計(jì)工作中一方面增加必要的勘探工作量。另一方面根據(jù)實(shí)際情況，采用恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸绞健?/p>

例如：山西省臨縣至離石高速公路部分路段上的路基，由于水文、地形等因素的制約，采用換填砂礫或灰土的處治方式時(shí)，施工質(zhì)量難以保證。所以對不同地基條件下的路基處治需靈活運(yùn)用不同的地基處理方式方法。

山西省比較典型的地基為濕陷性黃土地基，我們在地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)公路的等級、濕陷等級、地基處理深度的要求、施工的條件等，按表1采取合理的處理措施。

表1 濕陷性黃土地基常用處理措施[4]

b）路基增設(shè)保護(hù)層 路基建成后由于與路面施工具有一定的時(shí)間差，且部分施工標(biāo)段會(huì)利用路基作為運(yùn)輸便道，對路基的破壞較為嚴(yán)重，建議設(shè)計(jì)時(shí)考慮施工不規(guī)范的因素增設(shè)一定量的路基保護(hù)層。

c）路堤排水 由于設(shè)計(jì)理念的差異，部分設(shè)計(jì)院大部分填方路段采取對路堤水散排的排放方式，但山區(qū)高速公路匯水而積較多樣性，散排水不現(xiàn)實(shí)，建議增設(shè)排水溝等。

d）漿砌片石擋土墻或砌體結(jié)構(gòu) 漿砌片石砌體的施工質(zhì)量已是行業(yè)內(nèi)常年存在的問題，其砌筑質(zhì)量較難保證，某高速公路多處路基擋墻、涵洞均有不同程度損壞，嚴(yán)重段甚至完全坍塌。建議以后在造價(jià)允許的范圍內(nèi)，采取片石混凝土等替換結(jié)構(gòu)。

e）邊坡防護(hù) 隧道洞口外邊坡建議采取漿砌片石滿護(hù)或砌筑第一級邊坡；紅黏土段落，在不考慮是否存在膨脹性等情況，也易采取滿護(hù)；強(qiáng)風(fēng)化石質(zhì)段落不易采取框架錨桿，由于框架錨桿需要刻槽、開挖等，施工難度較大，施工過程中往往會(huì)省略一些步驟，建議今后對強(qiáng)風(fēng)化石質(zhì)段落采取護(hù)面墻防護(hù)。

f）路基排水 蒸發(fā)池在山區(qū)高速公路中實(shí)際效果很差，且平常會(huì)成為附近居民取水、游泳等地點(diǎn)，易造成人員傷亡。如果條件容許，可考慮取消；山區(qū)高速公路隧道中央排水管，由于距排水點(diǎn)較遠(yuǎn)，往往要在路基下布設(shè)較長，易出現(xiàn)堵塞等病害，建議路線選線上綜合考慮；裝砌片石排水溝、槽的質(zhì)量難以保證，建議采取預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土；反坡排水由下往往會(huì)加深邊溝尺寸，易造成上部挖方邊坡垮塌等，建議慎用，若必須設(shè)置，則應(yīng)采取埋管等形式。

3 橋涵專業(yè)

3.1 橋梁

a）溝壁多為濕陷性黃土土質(zhì)的山區(qū)“V”型沖溝，如果橋梁跨越此類沖溝，在進(jìn)行橋梁布孔時(shí)，要盡量增加橋長。將橋臺(tái)置于挖方段，以確保橋臺(tái)穩(wěn)定。

b）橋梁橋面鋪裝設(shè)置的泄水孔，如果正下方處于黃土斜坡上或挖方段的邊坡上時(shí)，泄水孔宜采用集中排水引至橋下溝心，或結(jié)合路基排水在橋下增設(shè)綜合排水工程。

c）斜坡處橋墩考慮施工平臺(tái)等因素，選擇合理的承臺(tái)標(biāo)高，不能一味為了減少開挖工程，將承臺(tái)設(shè)置太高，導(dǎo)致施工平臺(tái)無法設(shè)置。

d）落石段的橋墩墩身需設(shè)防護(hù)工程，根據(jù)實(shí)地情況為防止黃土邊坡橋墩沖刷，河道應(yīng)考慮是否設(shè)置一定的導(dǎo)流防護(hù)工程。

e）石質(zhì)挖方橋臺(tái)臺(tái)背填料需考慮蓋梁施工平臺(tái)開挖引起的臺(tái)背填料工程量，臺(tái)背填料可考慮采用一定量的漿砌片石。

f）橋頭挖方，大型錐坡防護(hù)，橋墩承臺(tái)開挖放坡的線外占地需單獨(dú)計(jì)列，統(tǒng)一匯入征地拆遷量表。

g）寒冷地區(qū)冬季融雪劑的使用，對橋梁防撞墻、路緣石等附屬設(shè)施會(huì)造成腐蝕，建議高寒地區(qū)所有橋梁防撞墻、路緣石表面噴涂滲入式防腐蝕涂料。

3.2 通道、涵洞

a）考慮到取材、地基、施工質(zhì)量等綜合因素，石拱涵機(jī)械化程度低，施工速度慢，取材運(yùn)料困難。原則上涵洞結(jié)構(gòu)不宜選擇石拱涵。

b）對于涵洞出水口為農(nóng)田耕地的，需增加線外排水設(shè)施，將涵洞水引入就近河道。

c）對于通道兼排水的構(gòu)造物需在涵底考慮人水分離設(shè)計(jì)，充分考慮通行的使用功能[5]。

d）以通行為主的涵洞涵底標(biāo)高設(shè)計(jì)時(shí)建議比原地面高20～30 cm，以防通道積水。

e）對于淤地壩處的構(gòu)造物建議基礎(chǔ)采用深處理，采用水泥攪拌樁或CFG樁。

f）對于濕陷性黃土地基采用強(qiáng)夯的，須注重土的物理指標(biāo)，特別是含水量，高于18%的不得采取強(qiáng)夯處理。

g）對于大型的改造工程及線外工程，特別土方較大，挖方較深須實(shí)地核實(shí)土石類別如有必要可進(jìn)行鉆探或地質(zhì)挖探。

4 隧道專業(yè)[6]

a）隧道洞口 堅(jiān)持“早進(jìn)洞，晚出洞”的設(shè)計(jì)原則，可減少征地和開挖土石方量。同時(shí)對于灰?guī)r質(zhì)隧道洞口，在坡面陡峭、整體穩(wěn)定的情況下，中、短隧道獨(dú)頭掘進(jìn)時(shí)，可將洞口的超前管棚預(yù)注漿加固進(jìn)洞方案調(diào)整為雙排小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固進(jìn)洞方案。

b）隧道開挖 隧道設(shè)計(jì)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測的總體方案；地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)制定地質(zhì)預(yù)測方案，以及時(shí)評判設(shè)計(jì)的合理性，調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方案。通過動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于圍巖實(shí)際情況，更加安全、經(jīng)濟(jì)。石質(zhì)隧道往往采取礦山法，應(yīng)考慮放炮對山體上部土體的影響，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控與測量；土質(zhì)隧道應(yīng)對隧道及周邊范圍內(nèi)落水洞、陷穴等認(rèn)真勘察，并對落水洞、陷穴進(jìn)行相應(yīng)的處治。

c）隧道仰坡 隧道仰坡由于開挖后直接施做隧道等，仰坡往往出現(xiàn)開裂、垮塌等病害，建議增設(shè)臨時(shí)防護(hù)，且仰坡的排水設(shè)置要充分做好設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

作為設(shè)計(jì)人員，專業(yè)技術(shù)水平高低與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富與否直接關(guān)系到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞。在日常的工作中，要遵守國家的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，加強(qiáng)學(xué)習(xí)并進(jìn)一步理解，常思考，多請教，深刻總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使自己的設(shè)計(jì)產(chǎn)品既符合規(guī)范，又在施工中比較方便、可行、經(jīng)濟(jì)。本著設(shè)計(jì)人員的職業(yè)道德，有高度的對工程負(fù)責(zé)的責(zé)任心，不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。