高速公路橋梁建設(shè)特點(diǎn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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摘要：結(jié)合山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的特點(diǎn)，分析了山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，包括安全性原則、經(jīng)濟(jì)性原則和協(xié)調(diào)性原則，重點(diǎn)就橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)及防排水等內(nèi)容提出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)優(yōu)化措施。結(jié)論證實(shí)，采取優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，不僅順利完成山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)，還有利于更好指導(dǎo)工程施工，也為提升工程質(zhì)量和效益，促進(jìn)橋梁工程作用的充分發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路橋梁；建設(shè)特點(diǎn)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的特點(diǎn)

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)穿越的地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜，施工難度大、技術(shù)要求高，資金投入多，主要特點(diǎn)如下。

1.1技術(shù)難題多

山區(qū)高速公路橋梁穿越的地形地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)工程質(zhì)量建設(shè)的要求較高，施工過(guò)程的技術(shù)難題多。例如，施工中不僅有勘察設(shè)計(jì)難題，而且在鋼筋綁扎、混凝土澆筑、施工養(yǎng)護(hù)等方面都面臨著技術(shù)難題。為有效應(yīng)對(duì)這些技術(shù)難題，必須加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保橋梁施工效果。

1.2工程規(guī)模大

山區(qū)高速公路橋梁工程規(guī)模大，主要表現(xiàn)為橋梁跨度大，高墩施工規(guī)模大，任務(wù)多[1]。為有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，制定科學(xué)合理的施工技術(shù)方案，把握質(zhì)量控制要點(diǎn)，確保山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)質(zhì)量。

1.3工程造價(jià)高

山區(qū)高速公路橋梁施工規(guī)模大、工期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，需要的施工材料和機(jī)械設(shè)備多，因而工程造價(jià)成本高。為此，應(yīng)合理安排資金預(yù)算，加強(qiáng)施工成本的動(dòng)態(tài)管理與控制，防止發(fā)生成本超支現(xiàn)象，確保工程建設(shè)效益。

2山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則

為提升橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則。

2.1安全性原則

確保山區(qū)高速公路橋梁施工和運(yùn)行安全是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須高度重視的問題。常規(guī)橋梁一般釆用技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)要求相對(duì)低的裝配式結(jié)構(gòu)，以便采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和工廠化施工。而在山區(qū)特殊橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中則應(yīng)開展單獨(dú)設(shè)計(jì)，釆用技術(shù)成熟、受力明確、協(xié)調(diào)性優(yōu)、結(jié)構(gòu)安全的橋型。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中落實(shí)安全性原則，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全，使橋梁能適應(yīng)復(fù)雜的自然環(huán)境，有效承受行車荷載，并能應(yīng)對(duì)惡劣自然條件可能帶來(lái)的不利影響[2]。

2.2經(jīng)濟(jì)性原則

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)落實(shí)經(jīng)濟(jì)性原則。要進(jìn)行高填深挖與橋隧的比選，控制橋隧規(guī)模與特殊路基規(guī)模，合理利用地形以減少特大橋規(guī)模及橋梁墩柱高度，控制工程造價(jià)以節(jié)約投資成本。要注重路線方案的優(yōu)化選擇、橋隧結(jié)構(gòu)物的合理布設(shè)、橋隧設(shè)計(jì)方案的比選，通過(guò)降低成本以更好落實(shí)經(jīng)濟(jì)性原則。

2.3協(xié)調(diào)性原則

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中，不僅要滿足技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求，同時(shí)還應(yīng)滿足美觀和環(huán)保需要，重視與環(huán)境的協(xié)調(diào)，遵守“因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)”的原則。山區(qū)高速公路橋梁方案選擇及孔跨布設(shè)時(shí)，除考慮結(jié)構(gòu)本身的合理性外，還應(yīng)注重高跨比協(xié)調(diào)，在無(wú)特殊要求時(shí)盡量采用經(jīng)濟(jì)跨徑，同時(shí)注重景觀協(xié)調(diào)，布孔時(shí)注意跨徑的一致性或變化的協(xié)調(diào)性。避免因橋梁修建對(duì)山體大填大挖，從而導(dǎo)致植被破壞和自然環(huán)境平衡遭到破壞。從橋型總體布設(shè)到施工方案制定，要充分貫徹“不破壞就是最大的保護(hù)”理念，把對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響降至最低，注重與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。

3山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，橋型方案應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、橋墩高度等選取。通常情況下，采用構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)較低的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)的橋型。常規(guī)橋梁上部結(jié)構(gòu)形式及跨徑設(shè)計(jì)時(shí)，以25m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁、30m、40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁為主，且同一座橋梁的跨徑不宜多于兩種。對(duì)于橋高大于60m的橋位，宜綜合考慮采用連續(xù)剛構(gòu)橋型。山區(qū)河流、溝谷等地季節(jié)流量差異大，泥砂石等攜帶物對(duì)橋墩強(qiáng)度和穩(wěn)定性可能會(huì)造成威脅。因此，橋梁跨越時(shí)應(yīng)盡量避免在溝谷中心設(shè)置橋墩。為較好適應(yīng)地形，可選擇采用組合跨徑布孔方案。斜坡上橋梁基礎(chǔ)施工困難，且施工對(duì)坡面植被及邊坡穩(wěn)定的影響較大，適宜采用稍大的跨徑[3]。

3.2下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

彎橋高墩設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮偏心荷載、離心力以及風(fēng)荷載的影響；各墩剛度應(yīng)協(xié)調(diào)，相差不宜太大以提高抗震性能。當(dāng)墩高小于35m時(shí)，下部采用圓柱式橋墩。當(dāng)墩高大于35m時(shí)采用雙柱實(shí)心（空心）方墩。橋梁下部結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量進(jìn)行歸并統(tǒng)一，以便減少樁柱類型，利于施工。當(dāng)基礎(chǔ)底面位于巖石層理傾向與山坡向一致的山坡上時(shí)，宜采用樁基礎(chǔ)[4]。采用雙柱方墩時(shí)，基礎(chǔ)一般采用挖孔方樁，但如果遇到軟弱夾層、卵石、漂石等容易造成塌孔的地質(zhì)，或地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體等不允許采用挖孔樁的情況，應(yīng)采用鉆孔群樁設(shè)計(jì)。當(dāng)斜坡較陡時(shí)要考慮斜坡影響，增加樁基礎(chǔ)的嵌巖深度。應(yīng)通過(guò)驗(yàn)算增加山坡內(nèi)側(cè)基樁的嵌巖深度，相鄰樁基的樁底高程差值不大于相鄰樁基的凈間距。明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)底面應(yīng)置于巖層上，基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿足河流沖刷及承載力要求。當(dāng)墩臺(tái)基礎(chǔ)嵌于巖石山坡的新鮮基巖內(nèi)時(shí)，基礎(chǔ)底面前緣至山坡巖面的水平安全距離按如下原則確定：當(dāng)山坡為軟質(zhì)巖時(shí)，水平安全距離值不得小于2～3.5m；當(dāng)為硬質(zhì)巖時(shí)，水平安全距離值不得小于1～2m。水平安全距離值隨巖石節(jié)理發(fā)育程度、巖石飽和單軸抗壓極限強(qiáng)度、巖層走向而定?；A(chǔ)底面不應(yīng)置于滑坡、坍塌等不穩(wěn)定山坡體。在滿足結(jié)構(gòu)安全的情況下，擴(kuò)大基礎(chǔ)、承臺(tái)、底系梁或樁頂高程應(yīng)盡量抬高，同一橋墩柱高相差較大時(shí)，可采用接長(zhǎng)低側(cè)樁基的形式，以不開挖或少開挖山體邊坡的原則，減少?gòu)U棄土數(shù)量以及對(duì)山體的擾動(dòng)。要盡量避免在陡斜邊坡上設(shè)置高橋臺(tái)，橋梁長(zhǎng)度宜適當(dāng)增加以使橋臺(tái)伸入山體2～3m為宜。當(dāng)梁體伸入山體且地質(zhì)條件較好時(shí)，可直接開挖基巖澆筑臺(tái)帽。

3.3附屬結(jié)構(gòu)及排水設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

橋頭搭板設(shè)計(jì)時(shí)，如果橋臺(tái)處于挖方段，地層為不需要換填的均勻巖層時(shí)可不設(shè)搭板。橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)時(shí)，如果是高墩，應(yīng)考慮由墩臺(tái)水平位移產(chǎn)生伸縮量增大的影響，根據(jù)計(jì)算適當(dāng)增加伸縮裝置的伸縮量。橋面防排水設(shè)計(jì)時(shí)，位于凹型曲線上的橋梁，其泄水管應(yīng)適當(dāng)加密，并在凹型曲線最低點(diǎn)處設(shè)置泄水孔?？缭剿畮?kù)或敏感性水源保護(hù)區(qū)、公路、鐵路的橋梁，橋面排水必須采用集中排放?？缇€橋橋面的雨水應(yīng)通過(guò)排水管引入邊溝，不得直接排到公路上，以免污染路面、墩臺(tái)及影響行車安全。對(duì)于跨越水庫(kù)或敏感性水源保護(hù)區(qū)，必須經(jīng)隔油沉淀達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后才能排入溝渠。

4結(jié)語(yǔ)

橋梁設(shè)計(jì)是山區(qū)高速公路建設(shè)的重要內(nèi)容，也是必須重視和關(guān)注的問題，通過(guò)加強(qiáng)山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅有利于提高設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，還有利于更好指導(dǎo)工程施工，對(duì)推動(dòng)橋梁工程建設(shè)順利進(jìn)行，提升山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，延長(zhǎng)工程使用壽命，促進(jìn)其作用充分發(fā)揮具有重要意義。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提高工程設(shè)計(jì)水平，為施工順利進(jìn)行和工程質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王峰娟.公路工程瀝青路面施工技術(shù)與質(zhì)量控制策略[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014（8）：39-41.

[2]盧函恩.論如何優(yōu)化山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)[J].人民交通，2018（5）：50-51.

[3]高志強(qiáng).全套管鉆孔樁成套技術(shù)及其在復(fù)雜地層環(huán)境中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（2）：22-24.

作者：金城 單位：中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司