山区公路构造物敷设

山区公路构造物敷设西部大开发是国家“十五”期间重大战略决策，西部开发，交通先行。随着高等级公路在西部山区大批兴建，山区公路勘测和设计在技术和经验方面面临着前所未有的机遇和挑战。山区公路受平纵横断面的制约，路线标准相对难以把握，各种公路构造物在确定方案和勘测设计方面缺乏成熟经验。本文试图从山区公路的基本特点入手，分析桥梁等构造物确定方案时遇到的困难，从而提出初步的解决方法，并将从事山区公路勘察设计过程中积累的一些经验教训呈现在各位同仁面前，以期为前车之鉴。1山区公路的基本特点山岭地区，山高谷深，地形复杂，地面自然坡度大部分在20度以上。山岭区公路路线的布设受山区地形、地质和气候条件的限制很大，在地形方面，路线平、纵、横三个方面受到约束；在地质方面，山区土层薄，岩层厚，岩层产状和地质构造变化复杂，影响线位布设；在气候方面，山区暴雨多，山洪急，溪流水位变化幅度大，是公路定线中不可忽视的因素。1.1平纵横特点山岭区公路布线主要有沿溪河线、山腰线、山脊线和越岭线。路线平面布线受地形约束，地形与路线标准成为选线工程师必须解决的矛盾。在充分理解路线标准的前提下，如何把握路线标准是关键。总之，使用最短的路线长度实现最大的综合效果，比如构造物少、路线标准高、造价省等。纵断面受地形起伏的制约，决定路线纵坡的因素不再是构造物净空，而是路基填方和挖方是否能够实现，以及实现高填和深挖的综合效益。山区公路横断面不能以追求路基的填挖平衡为目标，必须综合考虑高填方和深挖方引起环境生态方面的负面影响，以及解决这些问题的可能性和经济性，并考虑隧道设置安全性，考虑废方处理问题等。1.2构造物需求特点山区公路构造物总的需求特点是构造物占路线长度比例较大、一专多能、分工模糊。由于受地形、地质和气候条件制约，山区公路构造物的技术指标一般较大。一种构造物往往兼顾多项功能，在设置合理的情况下，多项功能可以同时实现，比如青银高速公路大部分高架桥，同时兼顾跨越公路、国防通讯光缆、平溪江、灌渠以及两岸人行通道等五重功能。从而，山区公路构造物的分工是模糊的，出现大量非净空要求控制的高架桥和半幅桥等特殊构造物。比如，为解决高填方路基问题而设置的高架桥，既解决了沟谷过水要求，又解决了地方群众的过路需求。1.3构造物与平纵横关系山区公路往往出现一些大型构造物，如特大、大桥和特长、长隧道等，在公路选定线时，路线方案应尽量满足大型构造物两头接线顺畅的需要，而中、小型构造物一般依据路线走向确定，这是山区公路必须强调的地方。同时，山区公路不可避免地容易出现一些长大纵坡和最大纵坡路段，这对大型构造物的受力状态是不利的，确定路线纵坡时必须规避。相对而言，路基横断面对中、小型构造物的影响更大，测量定线时，应通过平面优化来改善中、小型构造物的设置条件，而中、小型构造物必须在结构形式、布设方式、布设位置、布设数量以及考虑由大、中型构造物兼顾等方面来思考，以满足路线平纵横的需要。所以，山区公路构造物与路线平纵横关系密切，对于不同规模的构造物应区别对待，采取相应的处理措施，不可一概而论。2山区公路构造物敷设构造物的敷设关系到整个公路工程的成败。随着设计阶段的进一步深入，在各设计阶段，山区公路构造物的确定表现为极大的变数，随着路线方案的逐步深化，构造物的多寡和规模甚至面目全非。根据以往的经验，考虑到各设计阶段路线平、纵、横断面的不同精度，一般以工程量能够包容上一设计阶段并超过一定的百分比为指导思想。事实上，这种指导思想没有理论依据，只要把握公路的技术等级和各设计阶段的特点，在工程估算中充分考虑结构物的结构及施工特点，各设计阶段造价一般不会出现很大出入。为此，在各阶段构造物设计中，构造物方案应随路线平纵横动态调整，并且，必须了解构造物的自身特点，并把握好以下几个大方面。2.1山区构造物基本特点由于桥轴断面地形起伏大，山区桥梁的一个主要特点是在同一座桥梁中，相邻桥墩高度差别大，造成墩柱作为偏心压杆的计算长度的巨大差异，桥墩越高，桥墩刚度随之降低，从而引起上部构造变形难以协调，在选择上部构造结构形式和桥墩形式时应予以充分重视；另外一个特点是陡峻地面横坡引起的同一桥墩墩柱高差大，有三个问题值得注意，一是墩柱刚度差别引起上部构造横向变形的不一致，二是给基础的开挖带来不利，三是基础回填土的防护问题，在上部构造稳定及基础安全方面应得到足够重视；山区公路的另外一个重要特点是平曲线半径小，从而出现大量的弯桥，首先在平面布置时应注意保证公路的平面线形和行车道的宽度以及小半径超高引起的桥面排水问题；其次，结构分析时需特别注意横向扭转和畸变变形，确保结构的横向稳定性。另外，采用现浇形式的上部构造，一般不采用予应力材料，需要施加纵向予应力时，应注意内外侧变形协调问题；山区公路桥梁的第四个特点是坡度桥问题，坡度桥上部构造对下构施加下滑力，施工图设计时应注意支撑条件的改善；涵洞通道等小型构造物有进出口处理问题以及基础的设计问题值得注意。2.2山区公路构造物一般原则2.2.1山区桥梁的强度稳定性和耐久性旋近年誓来药,归公路桥梁设计艇时谦,花一般使桥墩和勤上部结构主梁定固京结读,激以加强结构的膝纵横向稳钉定撒;矿对于装配式结卧构扫(良予制梁、板森等起)累，墩梁固结后月受力体系发生散变化，成为连刊续刚构体系，估这就意味着固景结墩两边的主因梁刚度不能突晓变或变化太大予。也就是说，漂采用体系转换本的装配式结构故，主梁梁高和叼跨径应相等。映换句话说，在沉一座装配式结耕构桥梁中，跨捞径应尽可能地雪相等。对于跨踩越江河地段，拌鉴于山区地形医起伏大的地貌乘特点，桥墩高词度一般离在衫20拖M议以上，桥墩的羡稳定性显得突孔出，由于圆形哭截面的各相同仇性，在提高某即一方向的刚度捧的同时，必然眼造成材料的浪坏费。矩形截面好只有两个主轴飞，结构尺寸的益取舍具有明显姿的优势。装配蛛式结构采用预院制安装构件，丛跨径超支过萄50阿M放，预制构件运灿输困难，起吊帖和安装难度大搅；同时，预制卷构件跨度越大凳，构件安装之行前的变形和安套装过程中的变威形急剧增大，迎影响结构的安裳全性。所以，员预制装配式结暑构跨径不宜超崖过敬50桌M辆，否则，应采械取相应措施提四高结构刚度和脂横向稳定性。侦山区河流，洪搏水季节和枯水季季节流量变化愤大，当洪峰来双临时，巨大的熟流量和流速以独及洪峰携带物碰对桥墩的强度诵和稳定造成巨厦大的威胁，必狠须适当加大桥洪梁跨径。鉴于误上述理由，采驻用装配式结构芝的桥梁，桥梁冬布设时，一座悬桥梁中跨径不炮能凌乱，在可宿能的情况下，黄尽量采用大跨恳径，而桥墩采陵用矩形截面。纹域山区桥梁需与要使用任宫务宁芳却性质及将来发倡展需要相适应设在靠近村镇、搁城市和其它工还程设施的地方险，应考虑构造压物综合利用的净可能。桥梁是钱跨越障碍的空疏间构造物，这抛些障碍物包括床河流、公路（叶铁路）本身、杰重要工程或不姓良地质地段。盈桥梁布孔成败党的关键是把握繁好一座桥梁的第设计重点，也裹就是这座桥梁出的使用任务和窃性质特点。对秆于山区河流，般一般而言，通典航等级低或不颈通航，布孔之悠前应充分了解塑通航要求；山绝区河流，设计禽重点一般是河密流对桥梁结构促的影响，所以亮，在勘测和设匪计时应注意收求集这方面的资摄料和精心设计园；其次，对于决跨越公路、铁推路的路段，视安被跨公路的技饺术等级和发展吓前景，或改移喝公路，或予留颂发展空间；而粱被跨铁路改移熊困难，重点考皂虑铁路是否有辞改造和扩建的蛛可能，预留足叉够的净高和横未向宽度；第三勇，国防和民用橡通讯光缆的协颠调和改移工作死量大，确定桥拍梁方案时，尽霜量避免与光缆挂交叉，需要交瞒叉时，桥墩、蜻台距离光缆应添预留足够的施粉工空间；当上客述三种障碍物沾同时出现时，哄桥梁结构形式吉的选择余地大抗量减少，有些奇孔径布置是唯抗一的，所以要芬求设计人员，挽外业期间精心案布孔，合理选语择，有关光缆课的资料应收集滩齐全，内业设串计时，采取合赖适的墩台构造具，避免相互干书扰。柏助采用先进的施铸工方荡法药起叹选择合适的机存械设备并伴趴在一般情况下宫，选择简便、柄熟悉、可靠的豆施工方案。桥驶梁施工方法种样类繁多，但最亲简便、熟悉、后可替靠的施工方案伪是工厂化程度攻高、造价低廉缝、经验成熟的疗预制装配施工还法。山区公路钟施工时，一要慈考虑大型施工屈设备和大型构著件的运输问题桐，二要解决好梳施工场地问题映。桥梁工程费株用，主要由工少费、材料费、兵能源费和机械估费等组成。在状这些因素发生桥变化时，应考叙虑如何能取得向最佳经济效果谨。旬姜桥梁建筑是艺冬术和技术的结味晶睬桥梁设计必须诱考虑本身造型班美观，还需与匆四周环境相协救调，并成为当础地优美的景点负。对于山区桥肤梁设计，主要链考虑以下几个抬方面，一是矩沟形桥墩富于质代感，在一座桥但梁中，采用矩柳形桥墩时，横役桥向的尺寸可送以保持统一，鼻通过调整顺桥剂向的尺寸达到磨平衡桥墩刚度失的目的。这样贡，沿桥轴方向蜓桥墩的视觉效雷果是统一的，拐而不是杂乱无松章的。而圆形冠截面就没有这境种效果。二是盒在一座桥梁中滤，大跨径布置唇在桥梁中间，苍小跨径布置在贸桥梁两端，大坛小跨径的比例训基本符合黄金香分割原则。这幅样整个桥梁在夫视觉上富于节疏奏感和韵律美籍。所以，跨径藏的搭配和布置霸应连续而不能划突变或交替布启置。三是使构厅造物与环境相慈协调，如正在负建设中的同三赤高速公路莱西史段大沽河高架讲桥，该桥采用崭融合法，整个须桥梁依山势修宅建，河流在桥窃下穿过，桥梁旧线形优美，无垦高填方和深挖败方路基，对河轮道基本没有障速碍，既实现了熊桥梁的使用功梅能又与环境相换协调。箭2.牙3碌正确把握四种挠关系鸦筐高边坡与构造模物关系绳山区公路遇到珍最多的沿河溪键线，沿河溪线房遇到最多的问键题是陡峻的地凭面横坡问题，迈从而形成高填映方和深挖方路闯段。高填方和们深挖方路段有驳几大不利因素探，一是深挖方书时上边坡的稳寇定问题，通过族多级边坡的开没挖，原有山体文平衡遭到破坏星，没有成功和馅良好的处理办饶法，同时存在零巨大的隐患；低二是高填方的惜坡脚伸入河道旋、侵占良田，棵造成河道淤塞叠、耕地浪费；似三是高填方带办来的路基稳定菜问题，虽然采吸取了相应的措顽施，遇到山洪慨爆发，首先是释高边坡的水毁虑问题。根据以馋往的经验，深魂挖方路段，一遭般对上边坡采译用高挡土墙、臣锚杆、挂网喷劝浆和植草等处锈理措施，加上深山体开挖，造逐价相当高；高惰填方遇到同样凡的问题，高挡去土墙本身造价亦就高，同时存印在水毁的隐患桃以及破坏山区你景观等不利因研素。青银高速纵公路沿白沙河企的一段，经过圈比较，当公路财一侧出现上述索不利因素时，汽处理的费用相遗当于以桥梁形移式跨越产生的夕费用，当公路帮两侧同时出现撞高填方和深挖抗方问题时，处联理的造价远远膜高于桥梁方案拍，而且还遗留谜下巨大的路基步隐患。定测阶嫂段的方法是减者少或不开挖上费边坡，沿白沙饺河一侧设桥梁惠跨越，靠山体滔的一侧路基，声在外侧设较低吉的矮挡土墙；缓或者左右幅路中基设计高程不洲一致，中间设顺置磁高晕6口M境左右的矮挡土锹墙等构造物。重所以，山区公伐路沿河线应尽热量减少开挖和慌填方，以多种陶构造物相结合朵的形式跨越。苹腥跨径与墩高关烫系转山区公路，尤妥其是高等级公赌路，为达到路谜线纵坡的平稳托过渡，往往出掘现持续高填方抵路堤地段财。肌20芽M仅以下的填石路隙基基本能够达柴到压实度标准填，填方高度越亏高，路基压实水越困难，在这券种情况下，必紫然选择以桥梁番的方式跨越。找在桥梁跨径的袋选择问题上，粘往往让设计人馆员感到困惑，育究竟如何选择徐桥梁跨径？选技择小跨径桥梁皇时，上部构造纺施工便利，造塘价低廉，但下知部构造桥墩大木量增加，形成悲密密麻麻裳的赤“摩墩趴林炸”匠，造价急剧攀洽升；正如上文龙所述，大跨径召上部构造也有胸难以解决的问围题。研究证明浸，当桥墩高度苹小于或接近桥证梁跨度时，结置构的工程费用茂为最经济的。付根据这一原则条，桥梁孔径的弟选择应考虑桥龟墩高度的因素裹。美表捎1奉为建议墩高与混跨径表。恳表课1道董衫磁呀划罢墩高与跨径关果系表廊——————渠——————帐——————溜——————境——————逃——————稳——————膏——壮膀夫序声号俱咬神排最大墩高氧（帜M狗）厘监雹建议跨径仗（筒M燥）唤导蛛情结构形龙式倦加映秒备注王——————爬——————贯——————居——————刺——————袖——————改——————辽——喉1耻子05~1雁5傲斜1挖3备、剃16廊更暑纷装配式结构仪2吹盟10~2吧0阶捎牢20既发厘林装配式结构沃3登崇15~3爬0匪低洁30保准漠菊装配式结构董4凭些20~5万0珍黑4绩0冬、快50且胳乒谅装配式结构姨5设蕉30~6屠0留以仇上光冠型6揪0决以概上再赏陡割现浇结构特殊结构弊——————墨——————暑——————公——————暴——————碌——————疾——————坑——选冬净空与上部构辛造建筑高度关拒系座在平原区布置述公路构造物时舅，构造物净空影和路基填土高庙度是一对矛盾哈。由于公路使遗用功能的需要某，公路构造物瘦净空必须满足疮。但是，填土桌高度越大，所朋需土方量加大秘、公路占地范朴围加宽、软土半路基处理所花摊的代价越高，袋同时，在限制眠路基填土高度艇的情况下，每舞降低一分路基蕉高度，桥梁长梁度就会节约十塔分，从而，公范路造价相应降撒低。在满足净谅空的前提下，阴要想降低路基跟高度，唯一的枪途径是降低桥老梁上部构造建棚筑高度。笔者兄曾经将同批是忧40满M议跨径雀的丑T猫形梁（预制部垂分高疗度电2.40M档）酸和装配式组合暖槽形梁（预制烈部分高父度猛1.60M建）峡使用于同一座物平原区限制桥坝头填土高度的吩桥梁盏中回,派比较发按现速,亡在满足相同净扬空条件缘下业,剃桥梁长度缩将短玻60M临,糖路基填方量相害应减墓少差.卧比较结果见叫表答2节。烦表的2浊语吊呀细向桥梁上部构造尚建筑高度比较献表挖翼删比较项符目帅遥宅役单卸位就预喜40M上装配式预粥制刺T协形诱梁果有滋40M网装配式组合槽宣形梁钓计预制部分高盖度辰桌cm绒唱盼240.0杀浪捎禾尼160姑.0户似主梁高跨绢比首米碗直片1:1秘6.7近歉拾责1:册25.0生持桥旨宽按(达净输宽德)解m棍介欲12.0彩(11.0)丛悔汇牌11.殃75(10.体75)凝爪主梁间谨距里用m泄依乞棒2.40衰都仔滔终4.25役园高强挎度深6梦0毁号福砼渔改m斤3宵肚例站僵申93.1存棒他带定土蔽5粗0此号预制主梁哗砼脑m基3冶甩贝湖掏膝180.2峰休现浇部费分运4侵0狼号距砼旋m赠3陈您何省小妙62.3饱果控故箱38.2驼赴桥面改板洪4抢0宏号事砼臣裳m机3触凡卵蛛毛液48.0伶越茶族康47.0裳支工座块次夸擦豪建江浙多胁君鹊金旷口斯少敏串捧钢绞闷线卧钓k钻g为多阔6448.吵0孙麦余烤8026丛.9纠橡惠波纹虫管稼唇m生吗涛按1242.炕7肤弄馅黎720.朵0坐锚堆具清塞驳天套萄黑寿诚婚平耽均劫58.75多浮毒君怀36员烫单片梁吊装重邻量尤t雷悔讯丑值平好均菌93.7济晶秋投膝79.8米相同条件下桥寒梁长颂度屠m晃刘雅0.融0斧趟宪较吴瞧短乌60.0置床设计水位与路缓基高度关系软设计水位越希高获,摆路基填土高度偏越大，桥梁高打度加大，必然亏引起桥梁的跨步越长度增长。睬山区河流对公摔路的影响突出葡表现在跨河线擦和沿溪线。有至专家曾经提出俩，降低山区河志流设计水位中柔的安全高度值途，因为山区河箩流与平原区河挪流相比有不同岂特点；山区河翅流季节性强，稍流量洪枯差别舞大，落差大，抛历时短暂，破燥坏性强，山区指构造物设防重们点是构造物基明础，适当降低万安全储备是可施行的。为此，慨在进行跨（沿刃）河（溪）路领基桥梁设计时失，一定要注重俗水文资料的收酷集，特别是不何同频率水位资握料的收集，不冈能光收集最高染水位，还要收庄集多个次要水昼位资料，进行饥多方法多公式临计算比较；另杀一方面，在充绑分把握设计水胡位及桥梁设计深重点的情况下绿，适当降低设科计水位中的安徐全高度值，以馆达到降低路基番高度的目的。赌2.朱4安构造物布设捉罪晚山区公路构造敌物的布辨设默,冷一般分内业初真步确物定粪,学外业调查调整压两个步窝骤集.古内业初步确定养是对照地形图瓦和纵横断拳面嚷,放参照公路网和威河流等地区规悄划离,夸初步确定构造鸽物的规模和起艺讫桩国号搭,涛初步确定外业管调查内旱容清,撤其一般原则在才上文以有阐梅明雀.因外业调查调整记是根据内业初叹步确定的调查厅内稼容完,袄边调查边调整鞋构造物方案和振调查内亿容浸.河山区公路构造钩物外业调查的闪重点分述如下痰。泼县大中桥布设和欧调查根大中桥的调查乔重点是桥台和孕桥墩基础。勘叫察规程和施工骑图定测原则均艰要奴求凶U金形桥台侧墙地贴面线必须测至甘设计高程以上绑，需要补充的泼是，侧墙和前披墙地面线的位傅置问题，因为仿山区公路一般蜂采逢用舱U北形桥台，而侧赵墙和前墙往往友有仰坡，基础骆地面线不再是粪路基边缘线的傻水平投影；测纳线外延的目的绍是确保桥台基弟础有足够的埋脑深，从而避免丹基础落空和遭船受山洪水毁，荒这方面的问题糊在施工中出现绝的太多了。正史小桥涵洞布设回山区公路小桥央涵布设重点是姓孔径问闯题梅.邮山区地貌造成叮积水时间短染暂津,趟流量集偶中寄,骂一般不预留额亲外过水空激间隙,运孔径大小一定趁要根据地方降顷雨量和地面径丙流。辰受分离式通道布泡设灿对于林区公路院，分离式通道久的布设重点在典林区防火防灾括以及伐木及木泄材运输机械的移进出。所以，幅林区公路的过退路通道应比较下平原区过人通旬道要高大，并桃考虑到运木机谊械的进出。慰瞒挡土墙调查及民设计重点纽山区公路挡土牛墙的出现是不理可避免的。因醒为挡土墙存在雕诸多稳定及水娱毁隐患，并破途坏环境，所以册能不布置挡土永墙的地方坚决勒不布设。在定悔测时，一定要辣调查挡土墙基追础的地质情况够。挡土墙的设腐计重点是挡土狐墙自身的排水蚀和挡土墙基础轮的坡面防水，耽墙身一定要设狭排水孔，基础帮处一般进行局趋部铺砌，同时拢做好挡土墙上旧排水构造物如腿涵洞的防水工垄作。炮3姜齐山区公路构造追物设计肾孤由于受平纵横谱断面的制约，继山区公路构造森物必然出现有波别于平原区公中路构造物设计浸的情形，比如较，平曲线小半灭径，教大的纵李坡，起伏多变省的地面横坡等巧，这些因素都苹有可能引起设伸计偏差。以下率重点分析山区柿公路构造物的克设计特点和必株须采取的措施躺。拨3.义1多重视桥台锥坡赖设计啊由于对桥台锥哪坡测量调查不愤够，锥坡设计室往往被忽视，渔桥台锥坡在公尾路运营初期就己出现垮塌现象厦，致使桥台基腐础外露。就其事原因，一是设和计时没有绘制伪锥坡设计相应慎的施工图，相赶应的工程数量确计量不足，致袜使施工时出现危纰漏；二时山谎区公路锥坡的络不确定性，加高上锥坡填土高秃度的不均衡性妥，锥坡填料的漫压实度很难达拆到设计指标，旦或者根本没有陡压实。为此，赖在进行桥梁设唐计时，一要重息视锥坡设计，坡给出相应的锥陪坡平面范围及替高程、尺寸等邻设计数据，工常程数量尽量做锐到准确无误，孩尤其不能漏项惩；二要强调施火工程序，在无茂法使用机械压竭实的地方，使南用木夯夯实；应三是锥坡及锥放坡基础一定要磁采用相应标号刮的浆砌片石铺补砌。寇3.冰2泻注重桥梁整体旦结构的稳定性喉由于桥轴地形咐起伏大，造成拥一座桥梁中相鞋邻墩墩高差别扬大、个别桥墩诞高度大，前文帐已经述及，一弦般的做法是上同部构造分联连工续，桥墩与上念部构造分组固却结。分联连续冲指墩高大致相扇同的相邻几跨胡，将上部构造贴浇注在一起，恼形成结构连续锅；分组固结指耗将一联上部构舱造中相应