寧宣杭高速公路寧國至千秋關段橋涵設計

王祖珍 張 鯤

寧宣杭高速公路寧國—千秋關段，起點接寧宣杭高速公路宣城至寧國段與揚績高速公路寧國至績溪段交叉的寧國樞紐互通，終點位于皖浙交界的千秋關，順接規劃中的南京至金華高速公路浙江段，全長40.202 km。

本項目地形復雜，主要表現為地面高差大，變化頻繁，橫坡陡;地質復雜表現為巖溶、滑坡、不穩定斜坡、崩塌等不良地質。受此影響，路線布設時平縱橫三個方面都受到約束，平曲線多，半徑小，縱坡大，橫坡陡，彎坡橋多，高墩較多，橋梁布孔結合橋梁所處地區的環境布置，結合路基填土高度及地形、地質條件確定橋長，一般按橋臺填土高度6.5 m～8.0 m控制;在軟土地基上應考慮路基沉降及穩定性等因素，可適當增加橋孔長度，降低填土高度。當為斜橋、彎橋時還考慮行車視線要求;考慮在橋寬及坡腳范圍內地形變化對布孔及基礎的影響;對于跨越河道或溝渠的橋梁主孔布置在河道的主槽，河道中橋跨布置及墩柱布設情況也征求河道管理部門的同意。設計時需解決好橋梁各細部構造與地形地質以及與路基之間的關系。

1 橋梁與高填土路基

本項目跨多數山谷橋梁不受水文控制而只受地形控制，一般而言，對于路基填土高度大于20 m時，采用橋梁跨越。但對于部分地質情況較好的路段，雖然路基填土高度大于20 m，但由于V形山谷收斂較快，且與隧道相連或挖方較大，為消化挖方棄渣，減少運距，節約總體造價，綜合考慮采用路基方式。

2 半幅路基與半幅橋梁

本項目在K27+300附近左幅跨東津河，右幅傍山，且右幅地形橫坡陡，挖方最小為15 m，故綜合考慮在左幅設置橋梁跨越，右幅設置路基，并在中分帶處設置擋墻，以防右幅路基侵占東津河河道。此外，路線在K34+400處上跨清水塢水庫的防洪通道，該防洪通道兩側地面橫向高差較大，尤其右幅達十幾米，故為了縮短橋梁規模，降低工程造價，將左線設置路基和擋墻，右線采用橋梁跨越，同時將防洪通道改至路線右側。

3 主線橋梁上部結構設計

本項目作為山區高速公路，無通航河流，故橋孔布設都是常規的中小跨徑橋梁，設計時采用了施工方便、造價經濟的標準化、裝配式結構。對于20 m以下跨徑橋梁(包括對于20 m跨徑橋梁)采用預應力混凝土簡支T梁;25 m，30 m跨徑采用預應力混凝土先簡支后連續組合箱梁;對于填土高度在40 m～50 m的中間塢高架橋，由于地處兩隧道之間，大型機具進入困難，架設設備要求較高，故選用吊裝重量相對較輕的40 m預應力混凝土先簡支后連續T梁;其余互通變寬橋采用預應力混凝土現澆連續箱梁。

4 跨越S104的特殊橋墩設計

本項目在K23+000獅橋上跨S104，橋位處位于城鎮段，人口密集，交通量大，S104與路線交角很小，為14°，且路線左側為欠穩定高邊坡，見圖1。受路線大樁號側老橋控制，S104很難改線，且地方公路管理部門和當地居民也不同意S104改線，故設計時采取了橋梁跨越。根據公路管理部門要求的S104建筑寬度17 m控制，橋墩布置盡量避開路線左側的欠穩定高邊坡，橋梁若采用一跨布置，則至少需要80 m跨徑錯孔布置，即采用現澆連續結構，嚴重影響橋下交通和S104的通透性，造價也增加很多。綜合比較后，采用造價低廉、施工方便的40 m預應力混凝土先簡支后連續T梁，并采用門架墩以跨越S104。

圖1 省道S104

門架墩的位置盡量避開K23+030～K23+120左側的欠穩定高邊坡，外形設計以橋墩承臺不侵占路基邊溝為原則，兼顧受力、功能和美觀的要求，采用V形墩和Y形墩，見圖2。

圖2 V形墩和Y形墩斷面圖

V形墩的采用，既解決了門架墩的通透和通視性差的缺點，又減少了橋墩蓋梁長度和橋墩的偏心受壓現象，并使得橋墩蓋梁受力更加合理;Y形墩的采用有效地減少了蓋梁頂的負彎矩和配筋。

5 上跨橋設計

本項目為交通部典型示范工程，上跨橋設計時，已充分考慮典型示范工程的要點，在外形設計和橋型選擇方面選擇了結構輕盈、外形美觀的橋梁，并與當地地形相融合，達到與自然的和諧統一，如拱橋、鋼箱梁和連續梁。作為高速公路的亮點和窗口之一，上跨橋設計在部分細節設計進行了創新，如K34+744車行天橋位于填方段，橋型選擇有連續梁、連續剛構、無梁板等。該段主線路基為分離式，兩分離式路基之間間距為25 m，若采用兩跨，則至少采用30 m跨徑，且橋墩較矮，容易造成“門洞效應”;若采用常規的4-20 m，橋梁雖然通透，但較為呆板，整體美觀性均較差。故將常規的圓柱墩改為Y形墩，且墩梁固結，配以曲線，頓使橋梁凸顯簡潔、明快、大方，增加美學效果。

6 橋位處巖溶設計

本項目灰巖、泥質灰巖、泥灰巖分布較廣，部分段落巖溶發育，巖溶主要分布于 K11+440～K12+245，K14+300～K14+485，K21+040 ～ K21+220，K22+005 ～ K22+756，K23+615 ～K23+762，K25+830～K26+000，K28+965～K29+335段，主要由寒武系地層組成，上覆第四系松散層薄。為了盡量減少巖溶對路基的影響，本項目多數地段采用了橋梁、涵洞跨越。

本項目橋位處巖溶的處理方法一般采用開挖回填、鉆孔注漿、樁基穿透等措施。具體為:

1)對于部分埋置較淺、頂板較薄，并已停止發育的干溶洞，為防止路基和構造物下沉或不均勻沉降，先采用人工或機械方式揭除溶洞頂板，清除溶洞內填充物，再采用漿砌片石進行回填;

2)對于部分溶洞埋置較深，且溶洞頂板巖層厚度及強度不能滿足荷載要求時，采用鉆孔方式向洞內灌注水泥砂漿、混凝土等，以提高洞內填充物的承載力。該處理方式適用于溶洞規模不大，一般為充填或半充填的干溶洞;

3)對于橋梁樁基無法避開溶洞群時，為保證樁基具備足夠承載力，對溶洞采取穿透處理，將樁底嵌入具有足夠厚度與強度的完整基巖層，如K26+800陽塢大橋。同時對于充填性溶洞和規模不大的半充填性溶洞，樁基要求采用泥漿護壁成孔;對于規模較大，且為非充填形溶洞或地下暗河，樁基要求采用鋼護筒成孔。

巖溶處理方法得當與否，主要依賴于地質勘察的詳實和準確，故對巖溶發育區的構造物，特別是大中型構造物，應進行詳細的地質勘探，查明基巖巖性、基巖面起伏情況及巖溶發育規律。施工前還需進行逐樁鉆探，以準確查明溶洞空間大小、位置及平面分布，查明項目走廊帶范圍內有關巖溶發育規律和各種巖溶的分布、形態、規模、巖溶水情況和巖層的工程性質，以便為工程的穩定性作出恰當合理的評價和處治措施，進而進行動態設計。

7 高填土路堤涵洞設計

本項目作為山區高速公路，不可避免的會出現較多的高填土涵洞和通道，一般以箱涵和蓋板涵為主。高填土涵洞洞身主要承受的荷載是填土自重和土壓力，荷載效應較小，填土的壓實度需做特殊要求，以保證填土形成土體自拱，減小涵臺的土壓力。當橫向高差較大的地段，通道進出口設置臺階，以利于人們出行;蓋板涵的橫向坡度較大時，做成階梯型;考慮山區水流和地形特點，對于橫向高差較大的涵洞，涵洞進水口要設集水井，出水口要設急流槽、消力池等消能措施。

以上是本項目橋涵設計的一些內容和思路，當然橋涵設計遠不止這些內容，不同的項目特點也有不同設計方法和理念，本文僅根據本項目的特點進行了總結，有不當之處還請各位同仁指正。

[1]黃懌民.山區高速公路橋梁設計[J].公路與汽運，2009(3):37-38.

[2]陳 偉.巖溶山區高速公路橋梁樁基施工技術應用探討[J].山西科技，2010(6):72-73.