長江中下游圩區(qū)段高等級公路總體設(shè)計(jì)

劉 杰 （安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

擬剖析項(xiàng)目S208無為段位于安徽省蕪湖市無為縣境內(nèi)，總體呈南北走向。項(xiàng)目起于無為縣與巢湖市行政分界處，后沿S208老路走向自北向南分別經(jīng)過石澗、無城、福渡、泥汊、姚溝、高溝等地，終于無繁汽渡，路線全長約56km。

無為市內(nèi)地貌總的特征是“山環(huán)西北，水驟東南”。大體可分為平原區(qū)和低山丘陵區(qū)。平原區(qū)又可分為：低圩、洲地、平畈。低圩平原以市境東部圩區(qū)為主，沿西河延伸到市境西部。

本項(xiàng)目路線大部途經(jīng)圩區(qū)，建設(shè)條件復(fù)雜，存在許多控制因素，對勘察設(shè)計(jì)要求高，總體設(shè)計(jì)在項(xiàng)目的推進(jìn)過程中極其重要。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)

路線全長約56km，里程較長，工程規(guī)模大，且沿線水文地質(zhì)復(fù)雜，影響因素較多。

2.1 地處圩區(qū),地質(zhì)條件較差

項(xiàng)目區(qū)域?qū)儆诘哇灼皆瓍^(qū)，根據(jù)區(qū)域資料及鄰近項(xiàng)目資料，沿線主要揭示地層為淺表分布第四系全新統(tǒng)粘性土層，淺部及中上部分布淤泥質(zhì)土層，分布較連續(xù)，層厚起伏變化大，工程性質(zhì)差（為主要的不良土層）。

2.2 沿線水系復(fù)雜,構(gòu)筑物布設(shè)較多

據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場踏勘，項(xiàng)目路線共跨越河流18道，溝渠185道，其中西河為規(guī)劃Ⅳ級通航；為保障水系的暢通，需大量布設(shè)橋涵構(gòu)筑物。

2.3 交叉情況復(fù)雜

結(jié)合項(xiàng)目特性，本項(xiàng)目里程較長，交叉較多，且路線分別在K44+058、K46+095處下穿現(xiàn)狀銅陵長江公鐵大橋公路接線及在建廬銅鐵路，且該路段均位于圩區(qū)段，存在一定的設(shè)計(jì)難度。

3 總體設(shè)計(jì)原則

根據(jù)本項(xiàng)目所處的區(qū)域工程特點(diǎn)，總體方案設(shè)計(jì)全面考慮地形、地質(zhì)、水文條件和土地、規(guī)劃等工程建設(shè)環(huán)境，貫徹“技術(shù)可行、實(shí)施可能、經(jīng)濟(jì)合理”的基本原則，注重“以人為本、安全至上”的設(shè)計(jì)理念。

3.1 路線設(shè)計(jì)

考慮傳統(tǒng)的選線原則的前提下，認(rèn)真做好路線方案比選，積極進(jìn)行實(shí)地地質(zhì)調(diào)查，對明顯地質(zhì)不良、處理難度大、費(fèi)用高的路段進(jìn)行合理規(guī)避，同時(shí)靈活選取路線平縱指標(biāo)，力求路線線形與地形、環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.2 路基設(shè)計(jì)

合理確定路基形式，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)域特點(diǎn)，優(yōu)化路基排水和軟基處理設(shè)計(jì)，以體現(xiàn)“質(zhì)量保證、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、生態(tài)自然”的設(shè)計(jì)思想。

3.3 橋梁

符合“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理、美觀示范”的要求，同時(shí)還要遵循美觀和有利環(huán)保的原則，綜合考慮因地制宜、便于施工、可檢測、可維護(hù)、可更換等因素，體現(xiàn)節(jié)約型交通和可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念。

3.4 環(huán)保景觀

堅(jiān)持人和自然相和諧，尊重自然，堅(jiān)持最大限度的保護(hù)、最小程度的破壞、最強(qiáng)力度的恢復(fù)，塑造自然與文化相融合的道路景觀，體現(xiàn)斷面、平面、空間三位一體的綜合效果和動靜結(jié)合、時(shí)空轉(zhuǎn)換全方位立體環(huán)境景觀。

4 總體設(shè)計(jì)內(nèi)容

加強(qiáng)總體設(shè)計(jì)，堅(jiān)持多方案比選論證，確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，提高公路的使用質(zhì)量，能有效降低工程建設(shè)及運(yùn)營成本，兼顧交通需要和城市發(fā)展。

4.1 路線設(shè)計(jì)

4.1.1 路線方案布置

初步設(shè)計(jì)階段依據(jù)工程報(bào)告推薦的路線走廊帶，盡可能地列舉有比較價(jià)值的路線方案進(jìn)行比選。根據(jù)道路線形指標(biāo)、工程造價(jià)、房屋拆遷、沿線地形、地質(zhì)及水文等要素進(jìn)行綜合比選，以確定最優(yōu)路線方案。

S208無為段一級公路改建工程位于蕪湖市無為縣境內(nèi)，總體呈南北走向。項(xiàng)目起于無為縣與巢湖市行政分界處-石澗鎮(zhèn)打鼓村大埠（起點(diǎn)樁號K0+000，對應(yīng)老S208養(yǎng)護(hù)樁號K43+030），沿S208老路走向自北向南至草鞋嶺，在草鞋嶺南側(cè)偏離老路向西改線繞行于石澗鎮(zhèn)街道西側(cè)，采用新線經(jīng)高鼓村西側(cè)，梁碾東側(cè)至吳家莊接S208老路；向南利用S208老路經(jīng)范莊村、福路社區(qū)下穿在建北沿江高速至無城規(guī)劃北外環(huán)，路線向東偏離S208老路，利用無城規(guī)劃北外環(huán)線位自西向東經(jīng)無城鎮(zhèn)，于后河小學(xué)附近跨越西河，至福渡鎮(zhèn)林家莊路線轉(zhuǎn)向南利用規(guī)劃時(shí)龍路，路線自北向南沿京福高鐵與高新大道之間布線，經(jīng)福渡、泥汊、姚溝、高溝等地，接石板洲大道至無繁汽渡，路線全長56.1km。

4.1.2 路線平、縱面設(shè)計(jì)

依據(jù)初步設(shè)計(jì)批復(fù)確定的路線走廊帶，進(jìn)一步細(xì)化路線方案。通過加大實(shí)地勘察，結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)規(guī)劃、現(xiàn)有道路現(xiàn)狀、土地、自然條件及影響路線方案的諸多因素，綜合分析，進(jìn)一步優(yōu)化、比選論證，減少拆遷。

①平面設(shè)計(jì)

控制路線走向的主要因素：項(xiàng)目各路段起訖點(diǎn)的銜接、路段地質(zhì)情況、無為縣石澗鎮(zhèn)總體規(guī)劃、無為縣城市總體規(guī)劃、合福鐵路、現(xiàn)狀通江大道、沿線鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃等。

路線平面線形設(shè)計(jì)綜合考慮以上因素，盡量縮短里程，靈活運(yùn)用直線、圓曲線、緩和曲線等線形要素，使線形均衡、順暢。

②縱斷面設(shè)計(jì)

縱面設(shè)計(jì)中，由于路段軟基較多，不宜采用高填方，故在滿足內(nèi)澇洪水位、路基最小填高（臨界高度）及構(gòu)造物凈空要求的情況下，最大限度降低填高。本項(xiàng)目一般路段路基填方高度控制在1.5～2m。

跨西河規(guī)劃Ⅳ級航道最高通航水位控制及下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線及下穿廬銅鐵路處按相應(yīng)的通航要求和凈空高度要求進(jìn)行考慮。

4.1.3 路線重難點(diǎn)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目路線經(jīng)泥汊鎮(zhèn)時(shí)分別與銅陵長江公鐵大橋公路接線及廬銅鐵路交叉。根據(jù)現(xiàn)場勘察本項(xiàng)目需采用兩孔下穿。

①下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線段

項(xiàng)目在K44+060處與銅陵長江公鐵大橋公路接線相交，高速此段為3～20m預(yù)應(yīng)力T梁橋；設(shè)計(jì)采用下穿方式通過，為保證線形順暢，行車舒適、過渡自然，減小對高速橋樁基承臺的影響，設(shè)計(jì)采用兩條設(shè)計(jì)線進(jìn)行控制，其中下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線段左幅樁號為 K43+600～K44+460，右幅樁號為YK43+600～YK44+459.514，為與原道路中線合理順接，左右幅設(shè)計(jì)線距離相應(yīng)幅路面邊緣均為1m。

②下穿廬銅鐵路段

項(xiàng)目在K45+100處下穿廬銅鐵路，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查鐵路橋此處凈跨為30m；本處設(shè)計(jì)亦采用兩條設(shè)計(jì)線進(jìn)行控制（自廬銅鐵路034-035號墩與035-036號墩之間下穿）；下穿廬銅鐵路段左幅樁號為 K45+500～K46+850，右幅樁號為YK45+500～YK46+850.672。 其 中 左右幅設(shè)計(jì)線距離相應(yīng)幅路面邊緣均為1米。

4.2 路基設(shè)計(jì)

4.2.1 路基橫斷面設(shè)計(jì)

①整體式路基（一般公路段除下穿高速及下穿鐵路段外）

采用雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80公里/小時(shí)，橫斷面設(shè)計(jì)結(jié)合S208后期建設(shè)規(guī)劃，無城至高溝段考慮后期市政化改建為雙向六車道城市快速通道，設(shè)計(jì)行車速度保持80公里/小時(shí)，配套非機(jī)動車道、側(cè)分帶、人行道等設(shè)施，考慮后期改建車道寬度及必要的路緣帶設(shè)施，本次設(shè)計(jì)一般路段路基寬27m，路面寬23.5m，其中硬路肩寬3.75米，后期改建時(shí)可作為一個(gè)3.5米行車道外加0.25米路緣帶，滿足80公里/小時(shí)行車速度的要求。

橫斷面布置如下：0.75m土路肩+3.75m硬路肩+2×3.75m行車道+0.5m路緣帶+2.0m中分帶+0.5m路緣帶+2×3.75m行車道+3.75m硬路肩+0.75m土路肩=27.0m。

②分離式路基（下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線及下穿廬銅鐵路段）

本項(xiàng)目下穿高速及下穿鐵路段高速及鐵路均為橋梁，設(shè)計(jì)采用整體式路基雙孔下穿，以減少路基填土對高速、鐵路下部基礎(chǔ)的影響，本次設(shè)計(jì)在下穿段落內(nèi)整體式路基中央分隔帶寬度變寬，將高速、鐵路的墩柱、承臺包含在本項(xiàng)目中央分隔帶范圍內(nèi)。

下穿一般段中央分隔帶寬度為2～12.25m，土路肩寬0.75m，路基寬27～37.25m，中央分隔帶采用波形梁防護(hù)。橋下凈空段中央分隔帶寬度為12.25～12.5m，土路肩寬0.5m，路基寬36.75～37.0m，采用路肩墻收縮坡腳并同時(shí)設(shè)置混凝土防撞護(hù)欄，以減少占地寬度，降低對高速、鐵路的影響。

4.2.2 軟基處理設(shè)計(jì)

軟基處理設(shè)計(jì)依據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31-02-2013）和該項(xiàng)目軟土路段的地質(zhì)勘察報(bào)告，并結(jié)合我省在軟土地基修建高等級公路的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過認(rèn)真收集沿線的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象等資料，合理分析并利用工程地質(zhì)勘察資料，選擇有代表性的軟土地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)作為軟基處理方案設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)，按照因地制宜、就地取材、綜合處治的原則，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

軟弱土地基處理的目的是提高地基土的強(qiáng)度、增加路基抗滑穩(wěn)定性、控制地基在施工期間的沉降和工后沉降。本次設(shè)計(jì)在綜合考慮路基填土高度及軟基層厚度、埋置深度的基礎(chǔ)上，通過沉降計(jì)算，提出可行的軟基處理方案，并就不同方案的施工難易程度、造價(jià)情況、軟基處理效果等因素進(jìn)行綜合比選，最終確定最經(jīng)濟(jì)、合理的處置方案。

根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告，本項(xiàng)目2-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層頂面均分布著2-1粉質(zhì)黏土，層厚0.5m～3.1m之間，相當(dāng)于在軟基層頂面存在著一個(gè)硬殼層，而本項(xiàng)目的路基直接作用在該硬殼層上，在此種情況下路基的填土高度成為了決定軟基處理方案的主導(dǎo)因素。

①淺層處理：當(dāng)路基填土高度H＜3.0m時(shí)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)采用片石換填方案，處理措施如下：

首先進(jìn)行清表處理，清表厚度30cm，清表或反挖后換填片石進(jìn)行碾壓，片石厚度為100cm。片石頂面鋪筑40cm厚級配碎石，分兩層回填壓實(shí)，設(shè)計(jì)在兩層級配碎石之間鋪設(shè)一層雙向鋼塑土工格柵，以提高承載面的嵌鎖、咬合作用，增強(qiáng)地基承載力及地基穩(wěn)固性。

設(shè)計(jì)填片石厚度為最低厚度，實(shí)際施工時(shí)，以重型車輛碾壓不出現(xiàn)彈簧且片石頂面承載力靜載試驗(yàn)（壓板實(shí)驗(yàn)）不低于150kPa兩項(xiàng)要求做為工程標(biāo)準(zhǔn)。

②深層處理：當(dāng)路基填土高度H≥3.0m時(shí)采用PHC管樁處理

首先進(jìn)行清表處理，清表厚度按30cm計(jì)；再進(jìn)行PHC管樁施工。梅花形布樁，樁頂設(shè)置30cm厚C30砼樁帽，在樁帽頂面設(shè)置40cm級配碎石墊層，為加強(qiáng)樁頂墊層強(qiáng)度，更好地發(fā)揮其調(diào)整樁頂應(yīng)力分布的作用，于兩層級配碎石之間鋪設(shè)一層雙向鋼塑土工格柵。

4.3 橋涵設(shè)計(jì)

項(xiàng)目沿線水系復(fù)雜，本項(xiàng)目施工圖階段共布設(shè)橋梁12座，本著經(jīng)濟(jì)適用，標(biāo)準(zhǔn)化施工、便于養(yǎng)護(hù)的原則，小橋均采用16米跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡支密肋式T量，大中橋采用20米預(yù)應(yīng)力T量組合布置，雙幅橋布設(shè)；下部結(jié)構(gòu)采用蓋梁+樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁）；橋面鋪裝采用4cm AC-13SBS改性細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm AC-20SBS改性中粒式瀝青混凝土+10cmC40防水混凝土。橋梁、明涵兩側(cè)均設(shè)置5米搭板。

根據(jù)過水面積、地質(zhì)條件及水系功能要求，涵洞采用鋼筋混凝土圓管涵、蓋板涵、箱涵三種形式；一般段采用圓管涵、蓋板涵結(jié)合布設(shè)，其中蓋板涵采用整體式基礎(chǔ)，圩區(qū)段采用箱涵、圓管涵結(jié)合布設(shè)。對涵洞基礎(chǔ)進(jìn)行特殊路基處理。

擬建的西河大橋跨越西河，西河是巢湖主要排洪河道之一，規(guī)劃Ⅳ級通航，中心樁號為K24+320，橋位處設(shè)計(jì)最高通航水位采用9.17m，設(shè)計(jì)最低通航水位采用4.43m。通航尺度為90x8m，單孔雙向通航。

本橋起點(diǎn)樁號為K23+716.25，終點(diǎn)樁號為K24+923.75，大橋全長1207.5m；本橋設(shè)計(jì)按以下標(biāo)準(zhǔn)控制：最高通航水位9.17m。通航孔主橋設(shè)計(jì)為1孔110m變截面連續(xù)箱梁。路線與河流基本正交。

橋面寬度為27米，具體布置為：2×[0.5m(護(hù)欄)+12m(行車道)+0.75m(護(hù)欄)]+0.5m(中分帶)，雙向4車道。主橋長240m，上部結(jié)構(gòu)為65+110+65m變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)；引橋共長960m，上部結(jié)構(gòu)為30米先簡支后連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

5 環(huán)境保護(hù)及景觀設(shè)計(jì)

5.1 過水通道的設(shè)置——“零影響”

項(xiàng)目地處圩區(qū)，水網(wǎng)密布，且水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)，為維持現(xiàn)狀水系的溝通項(xiàng)目沿線新建80道大型過水箱涵，保障過水的同時(shí)亦可通行小型船只，將對生產(chǎn)的影響降至最低。

5.2 邊坡防護(hù)——扭動的絲帶

項(xiàng)目沿線臨水路段較多，擬沿線設(shè)置浸水護(hù)坡，采用片石與植草結(jié)合，草種選用狗牙草、高羊茅、狗尾草、黑麥草、混三葉等，低矮灌木選用紫穗槐、迎春、酸棗、馬棘等，并按花期不同混雜種植，以期達(dá)到邊坡色彩隨四季變化的目的；加上長路段布設(shè)，俯瞰就像一條扭動的紅綠絲帶。

5.3 中央分隔帶景觀——色塊間換

中分帶綠化將使路容美觀，可誘導(dǎo)路線方向，所選樹高推薦控制在1.5m～2.0m之間，它是公路綠化主題工程，也應(yīng)作為重點(diǎn)進(jìn)行考慮，以顯示全線綠化的整體性，同時(shí)為保障行車安全，降低駕駛員的視覺疲勞，對中分帶綠化采用四種色塊間斷種植，每種色塊的長度為1000米。

在下穿段中央分隔帶的綠化中采用草灌+喬木的型式，兩側(cè)種植低矮的紅葉石楠球，下穿段分離帶較寬處間隔種植紫薇和桂花，寬度小于3.5米處僅種植蜀檜。

6 結(jié)語

文章以S208無為段為背景，針對圩區(qū)高等級道路設(shè)計(jì)過程中項(xiàng)目選線、軟基處理，環(huán)境保護(hù)等各方面進(jìn)行分析、總結(jié)，在滿足公路規(guī)范的前提下，提出設(shè)計(jì)思路，闡述自身的設(shè)計(jì)方案，為今后類似項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)積累了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)。