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近年来,公路桥梁设计时,一般使桥墩和上部结构主梁固结,以加强结构的纵横向稳定;对于装配式结构(予制梁、板等)，墩梁固结后受力体系发生变化，成为连续刚构体系，这就意味着固结墩两边的主梁刚度不能突变或变化太大。也就是说，采用体系转换的装配式结构，主梁梁高和跨径应相等。换句话说，在一座装配式结构桥梁中，跨径应尽可能地相等。对于跨越江河地段，鉴于山区地形起伏大的地貌特点，桥墩高度一般在20M以上，桥墩的稳定性显得突出，由于圆形截面的各相同性，在提高某一方向的刚度的同时，必然造成材料的浪费。矩形截面只有两个主轴，结构尺寸的取舍具有明显的优势。装配式结构采用预制安装构件，跨径超过50M，预制构件运输困难，起吊和安装难度大；同时，预制构件跨度越大，构件安装之前的变形和安装过程中的变形急剧增大，影响结构的安全性。所以，预制装配式结构跨径不宜超过50M，否则，应采取相应措施提高结构刚度和横向稳定性。山区河流，洪水季节和枯水季节流量变化大，当洪峰来临时，巨大的流量和流速以及洪峰携带物对桥墩的强度和稳定造成巨大的威胁，必须适当加大桥梁跨径。鉴于上述理由，采用装配式结构的桥梁，桥梁布设时，一座桥梁中跨径不能凌乱，在可能的情况下，尽量采用大跨径，而桥墩采用矩形截面。2.2.2山区桥梁需与使用任务性质及将来发展需要相适应脊在靠近村吊镇、城市肥和其它工票程设施的愚地方，应格考虑构造诱物综合利茄用的可能齐。桥梁是痕跨越障碍碰的空间构列造物，这兽些障碍物厦包括河流诊、公路（渴铁路）本荐身、重要莫工程或不僚良地质地壮段。桥梁吸布孔成败讽的关键是摧把握好一弃座桥梁的貌设计重点烘，也就是泉这座桥梁毛的使用任宅务和性质洞特点。对领于山区河伪流，一般染而言，通怖航等级低阔或不通航僚，布孔之倦前应充分剥了解通航肌要求；山室区河流，晌设计重点揪一般是河秀流对桥梁鲁结构的影述响，所以茂，在勘测疲和设计时税应注意收趋集这方面滑的资料和额精心设计愧；其次，经对于跨越良公路、铁狡路的路段残，视被跨灭公路的技个术等级和刮发展前景介，或改移芒公路，或吗予留发展汉空间；而奏被跨铁路垒改移困难巡，重点考背虑铁路是金否有改造眠和扩建的未可能，预冤留足够的询净高和横视向宽度；岩第三，国览防和民用害通讯光缆悦的协调和瞧改移工作宋量大，确词定桥梁方萍案时，尽翁量避免与池光缆交叉启，需要交潜叉时，桥灶墩、台距和离光缆应寸预留足够暑的施工空姓间；当上蹦述三种障完碍物同时仙出现时，辱桥梁结构慎形式的选术择余地大练量减少，模有些孔径程布置是唯胸一的，所脆以要求设范计人员，挎外业期间题精心布孔机，合理选漂择，有关巩光缆的资黑料应收集诉齐全，内妨业设计时韵，采取合功适的墩台尿构造，避栏免相互干浆扰。卷2.2.翼3纵采用先进猜的施工方羞法玻奶肠选择合适隆的机械设外备致亭晌在一般情虹况下，选忘择简便、薯熟悉、可执靠的施工崖方案。桥孕梁施工方御法种类繁剩多，但最康简便、熟惕悉、可贵靠的施工捞方案是工宅厂化程度亡高、造价鸦低廉、经涨验成熟的诚预制装配风施工法。怒山区公路琴施工时，痰一要考虑克大型施工揉设备和大榴型构件的矩运输问题摇，二要解旺决好施工覆场地问题识。桥梁工废程费用，恳主要由工仆费、材料脏费、能源逼费和机械坟费等组成夏。在这些称因素发生承变化时，射应考虑如刊何能取得摘最佳经济心效果。殖2.2.田4寺桥梁建筑蹄是艺术和鸣技术的结妹晶饿桥梁设计柿必须考虑逮本身造型叨美观，还净需与四周访环境相协忠调，并成对为当地优僚美的景点辉。对于山沈区桥梁设咱计，主要直考虑以下疑几个方面别，一是矩小形桥墩富狸于质感，俭在一座桥愧梁中，采包用矩形桥肢墩时，横骂桥向的尺减寸可以保阳持统一，状通过调整欺顺桥向的迎尺寸达到蔬平衡桥墩鞋刚度的目垦的。这样溜，沿桥轴龄方向桥墩询的视觉效鸽果是统一甚的，而不督是杂乱无畜章的。而谢圆形截面聪就没有这钩种效果。救二是在一食座桥梁中比，大跨径胡布置在桥下梁中间，肚小跨径布优置在桥梁义两端，大对小跨径的轨比例基本钳符合黄金剧分割原则益。这样整绞个桥梁在活视觉上富由于节奏感取和韵律美闸。所以，鲜跨径的搭轰配和布置排应连续而心不能突变躬或交替布墨置。三是邮使构造物究与环境相寇协调，如适正在建设慧中的同三牧高速公路吐莱西段大还沽河高架肌桥，该桥贱采用融合宰法，整个愿桥梁依山耗势修建，书河流在桥虑下穿过，麦桥梁线形巩优美，无踩高填方和巾深挖方路埋基，对河胜道基本没吗有障碍，伙既实现了杂桥梁的使赤用功能又变与环境相否协调。喜2.联3劣正确把握智四种关系采2.3.着1似高边坡与宅构造物关丑系扩山区公路艺遇到最多叮的沿河溪奸线，沿河真溪线遇到距最多的问肺题是陡峻赶的地面横房坡问题，擦从而形成维高填方和贷深挖方路赏段。高填井方和深挖呼方路段有侵几大不利酒因素，一偿是深挖方躲时上边坡贫的稳定问燕题，通过子多级边坡仅的开挖，罚原有山体热平衡遭到寺破坏，没液有成功和庭良好的处讽理办法，射同时存在斥巨大的隐逮患；二是镜高填方的确坡脚伸入驱河道、侵词占良田，束造成河道严淤塞、耕瞎地浪费；扣三是高填茧方带来的陷路基稳定倦问题，虽对然采取了接相应的措缩施，遇到测山洪爆发独，首先是要高边坡的灰水毁问题扔。根据以雷往的经验惯，深挖方优路段，一凑般对上边织坡采用高拆挡土墙、规锚杆、挂姓网喷浆和津植草等处阔理措施，慌加上山体呆开挖，造气价相当高主；高填方甚遇到同样政的问题，招高挡土墙浊本身造价御就高，同疾时存在水偷毁的隐患哥以及破坏唐山区景观客等不利因常素。青银甚高速公路图沿白沙河喉的一段，万经过比较悟，当公路逝一侧出现国上述不利玻因素时，宴处理的费访用相当于约以桥梁形衬式跨越产圣生的费用富，当公路丝两侧同时盟出现高填聪方和深挖窃方问题时骑，处理的爆造价远远的高于桥梁本方案，而哗且还遗留卸下巨大的蕉路基隐患许。定测阶叨段的方法牌是减少或捐不开挖上猜边坡，沿书白沙河一踩侧设桥梁热跨越，靠隙山体的一删侧路基，挠在外侧设讲较低的矮质挡土墙；申或者左右唇幅路基设渣计高程不倍一致，中讯间设置框高漂6忽M迹左右的矮倒挡土墙等症构造物。扰所以，山甚区公路沿递河线应尽虑量减少开寺挖和填方昼，以多种得构造物相锄结合的形镰式跨越。欺2.3.爆2问跨径与墩熊高关系筛山区公路祸，尤其是饱高等级公导路，为达织到路线纵到坡的平稳秘过渡，往巨往出现持疮续高填方各路堤地段季。灾20丧M赖以下的填通石路基基铜本能够达为到压实度遇标准，填糠方高度越歇高，路基领压实越困短难，在这拍种情况下连，必然选课择以桥梁士的方式跨匙越。在桥撤梁跨径的愤选择问题生上，往往斩让设计人臭员感到困态惑，究竟星如何选择坦桥梁跨径碰？选择小筐跨径桥梁截时，上部绘构造施工权便利，造所价低廉，秃但下部构衫造桥墩大绑量增加，寿形成密密熊麻麻解的羽“太墩腿林飞”炎，造价急质剧攀升；恒正如上文毛所述，大有跨径上部臭构造也有纪难以解决训的问题。警研究证明思，当桥墩瓣高度小于沃或接近桥漆梁跨度时毫，结构的恐工程费用两为最经济材的。根据扑这一原则常，桥梁孔罢径的选择厉应考虑桥妈墩高度的垂因素。怖表替1谱为建议墩凳高与跨径垫表。励表摩1饭腹保旦忆疑计谜农墩高与跨绞径关系表文————夺————故————许————务————蒜————绿————邪————叙————炮————缺————调抚讯序信号璃歉炎飞最大墩高挪（钓M致）涌圾断求建议跨径排（伙M颤）班隔是振结构形尚式茄锁捞各吼备注淘————吵————岩————锣————待————迈————限————咐————统————良————构————励1絮中据05失~15顿赵痕天1谨3腊、钓16称剧动帽者装配式结早构骗2泡骑蓬10猫~20宪章衰工娃20而滔劣声妖装配式结悄构穴3率免遵15瑞~30啊粉妖汪而30初皂判走共装配式结坊构混4瓦颠华20各~50序胸雕谈4素0冤、建50亏音翠晨旁装配式结浸构尺5攻龙玻30~6嚷0帜以少上雀烂钉慌6漫0肌以帖上餐统街给碍现浇结构特殊结构西————丈————很————抹————轿————做————祖————眼————坟————抬————残————庄2.3.法3志净空与上集部构造建狸筑高度关哪系至在平原区晒布置公路句构造物时配，构造物详净空和路秀基填土高廊度是一对毕矛盾。由侮于公路使收用功能的下需要，公饿路构造物充净空必须材满足。但娱是，填土裁高度越大掌，所需土厕方量加大该、公路占覆地范围加碰宽、软土担路基处理逗所花的代谊价越高，睬同时，在阴限制路基盲填土高度丝的情况下萄，每降低税一分路基烫高度，桥鲁梁长度就辨会节约十步分，从而剂，公路造相价相应降烧低。在满宁足净空的初前提下，快要想降低足路基高度及，唯一的拍途径是降颈低桥梁上锅部构造建呜筑高度。第笔者曾经恒将同屯是伤40睬M虚跨径嘱的搏T沾形梁（预津制部分高认度淘2.40械M笛）误和装配式燃组合槽形则梁（预制惩部分高蝶度稍1.60稠M满）喜使用于同野一座平原瘦区限制桥袍头填土高从度的桥梁爬中强,卵比较发搞现瓶,定在满足相顽同净空条慕件撒下包,谢桥梁长度狼缩笔短高60M楼,轨路基填方全量相应减伙少桂.煮比较结果事见谅表斥2弟。工表朵2达欣庭邪摘战以反桥梁上部而构造建筑暖高度比较行表即沙丝比较项雪目庆赢损间单葛位尘乳孩40纽M栏装配式预循制垄T巴形向梁森跳纷橡40雹M告装配式组当合槽形梁纽首预制部分训高默度傅投c况m战肿虽壤240俩.0支碰乱宰斥骑陈160麻.0夜左主梁高跨井比埋壶涉桐灰括腔1闭:16.绝7令粗躁炸榜婆1:桥25.0谢阻桥任宽蜻(乐净材宽朋)霜移m融唇逐羽12旬.0(1尚1.0)万纱谜誉怒傅11.驼75(1震0.75们)戒付主梁间细距旱般咏m馒回忠珍圈2.慎40量烤盛傲幅码险4.2屑5斗耗高强秧度先6错0灵号质砼野附m香3醋骄才当翅烧膀哄镜93.1雁灯破漆牺祖缘臭亿歼5管0小号预制主砖梁议砼蜂农m景3雀风滑印丙矩摆钱180支.2绵尾现浇部丛分祸4院0鹊号激砼考闭m伏3浑侄嚼狗慰抵狸追棵62.3滴没击昂逼绘唯3食8.2链脾桥面陈板捎4须0尽号法砼减脚m买3逐泛孩素室谁谷寸滩48.0益凉供侍助孙称4绩7.0娇支唐座矩邻和丛混择樱伸但哥多抱逆忌尺萍链乓烘秀少毛歼造钢绞哲线收渔魔k念g素诱演舱6讯448.珠0畅捞知孩靠盐80艰26.9箭撕卸波纹拦管针收业m馋吩羊策忌1匠242.主7宵炕期熊茎聋72芬0.0嘴锚面具梳自破铅途套鉴观亭郑置械平危均轮58.7液5凳贫铜拐篇抄36铃篇单片梁吊惯装重蔽量树兔t苏门竟么东证平考均员93.7骡说弊柔表岭场79拆.8蜓相同条件猾下桥梁长肤度甘m斩那离坚修0.串0抱痕阅捎巡徒麻棋短瘦60.0政2.3.礼4蛋设计水位挑与路基高苍度关系傲设计水位伞越宪高辉,壶路基填土冰高度越大激，桥梁高切度加大，飞必然引起旁桥梁的跨俘越长度增宏长。山区嫌河流对公己路的影响费突出表现冻在跨河线续和沿溪线菊。有专家胳曾经提出置，降低山段区河流设掌计水位中牛的安全高衫度值，因槐为山区河幻流与平原黎区河流相膀比有不同貌特点；山腔区河流季永节性强，草流量洪枯贱差别大，塔落差大，才历时短暂算，破坏性芦强，山区棚构造物设轻防重点是倡构造物基洞础，适当余降低安全嘱储备是可丙行的。为驼此，在进牢行跨（沿娱）河（溪壮）路基桥伙梁设计时廊，一定要樱注重水文付资料的收平集，特别者是不同频锤率水位资储料的收集句，不能光搜收集最高挨水位，还介要收集多遇个次要水饼位资料，即进行多方赞法多公式移计算比较辣；另一方档面，在充恶分把握设许计水位及梨桥梁设计夕重点的情铜况下，适棋当降低设睁计水位中妈的安全高欣度值，以租达到降低而路基高度字的目的。磨2.躬4游构造物布孕设易芒细山区公路沙构造物的碧布拍设贸,屑一般分内站业初步确利定阔,量外业调查翅调整两个提步帽骤池.抬内业初步低确定是对填照地形图氧和纵横断炭面想,补参照公路蛛网和河流抹等地区规尝划恋,甜初步确定巾构造物的仅规模和起所讫桩衡号碎,跳初步确定本外业调查峡内椒容播,数其一般原销则在上文殃以有阐槽明寻.幕外业调查蹈调整是根侨据内业初飘步确定的云调查内揉容糠,海边调查边插调整构造血物方案和少调查内己容姓.秤山区公路抄构造物外李业调查的链重点分述亚如下。鱼2.4.池1舟大中桥布划设和调查祥大中桥的饮调查重点物是桥台和流桥墩基础巡。勘察规纵程和施工萝图定测原剖则均要竟求讯U征形桥台侧兽墙地面线纤必须测至悠设计高程睛以上，需袖要补充的挡是，侧墙奋和前墙地很面线的位杀置问题，乖因为山区巨公路一般络采驴用妈U林形桥台，券而侧墙和地前墙往往吗有仰坡，丙基础地面沙线不再是张路基边缘捷线的水平致投影；测倒线外延的恋目的是确醉保桥台基摊础有足够残的埋深，苹从而避免艳基础落空江和遭受山丑洪水毁，咽这方面的鱼问题在施允工中出现懒的太多了特。填2.4.计2指小桥涵洞湾布设驼山区公路食小桥涵布林设重点是庄孔径问蝇题漏.狗山区地貌滥造成积水绳时间短汽暂怜,吉流量集馋中府,集一般不预太留额外过酸水空业间幕,烤孔径大小戒一定要根近据地方降手雨量和地用面径流。缩2.4.祖3朴分离式通们道布设旱对于林区叼公路，分炭离式通道评的布设重腔点在林区唱防火防灾宅以及伐木迟及木材运锦输机械的架进出。所狭以，林区贿公路的过颂路通道应顷比较平原选区过人通甚道要高大盘，并考虑洗到运木机帜械的进出沙。须2.4.挺4趁挡土墙调急查及设计叮重点匆山区公路索挡土墙的傲出现是不规可避免的扮。因为挡仙土墙存在毙诸多稳定裁及水毁隐想患，并破附坏环境，斤所以能不贿布置挡土轨墙的地方掉坚决不布舱设。在定螺测时，一射定要调查心挡土墙基渡础的地质鱼情况。挡迁土墙的设悄计重点是正挡土墙自脆身的排水的和挡土墙陶基础的坡判面防水，朗墙身一定留要设排水有孔，基础玩处一般进疮行局部铺母砌，同时曾做好挡土洪墙上排水绩构造物如能涵洞的防厌水工作。杀3栽午山区公路备构造物设斯计所络思由于受平等纵横断面以的制约，药山区公路寻构造物必扔然出现有蓄别于平原肝区公路构亿造物设计昨的情形，狡比如，平菊曲线小半嫂径，教大匠的纵坡，职起伏多变勉的地面横挥坡等，这钳些因素都迫有可能引昂起设计偏居差。以下名重点分析枯山区公路礼构造物的倦设计特点恨和必须采父取的措施盈。胡3.钩1跌重视桥台嚷锥坡设计惯由于对桥剩台锥坡测陪量调查不慨够，锥坡玻设计往往耽被忽视，贯桥台锥坡凳在公路运茶营初期就些出现垮塌喊现象，致哨使桥台基廊础外露。架就其原因貌，一是设辰计时没有矛绘制锥坡译设计相应纽的施工图不，相应的教工程数量财计量不足掠，致使施崖工时出现缓纰漏；二挣时山区公普路锥坡的蜂不确定性像，加上锥丸坡填土高多度的不均眼衡性，锥怒坡填料的每压实度很订难达到设镇计指标，锐或者根本爬没有压实邀。为此，蒸在进行桥梅梁设计时旁，一要重分视锥坡设后计，给出态相应的锥邀坡平面范梳围及高程煌、尺寸等结设计数据给，工程数锡量尽量做号到准确无吵误，尤其茶不能漏项芝；二要强锅调施工程揭序，在无哈法使用机抢械压实的怪地方，使挎用木夯夯臣实；三是索锥坡及锥侮坡基础一亮定要采用劣相应标号莲的浆砌片练石铺砌。零3.嫁2窃注重桥梁数整体结构输的稳定性罢由于桥轴紧地形起伏纠大，造成呈一座桥梁集中相邻墩医墩高差别象大、个别纱桥墩高度只大，前文高已经述及翠，一般的轰做法是上岗部构造分敬联连续，汁桥墩与上挽部构造分