新建道路與既有高速公路交叉橋梁設計探討

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710000）

高速公路在地區溝通和經濟發展實踐中發揮的作用顯著，但是隨著經濟的整體發展和地區開發的持續性進行，既有高速公路成了阻礙沿線地塊開發利用的主要障礙之一，為了實現既有高速公路兩側區域的溝通，勢必要新建道路實現對既有高速公路的穿越。新建道路在穿越既有高速公路的時候需要基于高速公路兩側的地形條件以及高速公路的基本類型做不同的穿越形式選擇。在目前的實踐中，可供選擇的主要有上跨和下穿兩種方式。研究表明，不管是上跨還是下穿，新建道路均會與既有高速公路發生橋梁交叉的情況，而交叉強調是影響道路溝通的重要保障，所以需要對交叉強調做設計與分析。

1 工程概況

某新建道路作為該地區非常重要的南北向快速通道，對優化該地區的路網結構有非常重要的作用，對于以區域經濟帶動周邊聯系性加強也有顯著的意義。該新建道路在建設的過程中和某既有高速公路交叉，交叉角度為5 。就新建道路的具體分析來看，其為雙向四車道的一級公路，設計時速是80km/h。該道路的路基寬度為25.5m，橋涵設計汽車荷載等級為公路Ⅰ級。與該新建道路交叉的既有高速公路等級為雙向四車道，后來經過改建后成為了雙向八車道。道路的設計時速為120km/h。起初，路基的寬度為28m，在經過改建后達到了42m，橋涵設計的汽車荷載等級為Ⅰ級。

2 交叉方案的擬定

新建道路和既有高速公路存在著交叉。基于新建道路的具體走向，同時結合既有高速公路兩側的實際情況可以對交叉點的位置范圍進行確定[1]。基于確定的具體位置范圍對相應的情況進行總結，這對于交叉方案的擬定有突出的指導意義。就交叉范圍而言，范圍內的高速公路為填方路段，平均填土高度為3m，且不存在水位限制的情況。基于實際資料分析，在交叉方案選用的時候，上跨和下穿都是可行的，不過具體要使用哪種方案還需要做論證。

假設選用上跨這種交叉方案，那么根據交叉點范圍區域的地形情況，需要在高速縱面最低點處設置分離立交橋上跨高速。如果是采用這個方案，需要對橋梁的跨徑標準做界定，交叉的角度為5。在該方案的具體利用上，上部需要采用裝配式預應力混凝土箱梁，下部需要采用柱式墩、樁基礎。

假設選用下穿這種交叉方案，那么根據交叉點范圍區的平縱情況和地形情況，同時結合技術和經濟等因素，需要在新建道路和既有高速正交區域內進行小規模拆遷，同時要在高速處進行一座立交橋的增設。為了保證增設立交橋的應用效果，要做好橋梁的跨徑布設。在此種方案的具體實施中，橋梁上部需要采用裝配式預應力混凝土箱梁，下部需要采用柱式墩和樁基礎。就具體方案的實施來看，新建道路利用增設的立交實現下穿高速。

兩種方案在具體實施中都具有可操作性，不過兩種方案在實施的過程中工程量、施工難度等會有不同，所以具體要使用何種方案還需要進行更加細致的對比。就兩種方案的對比來看，需要確定基本的對比指標，一般來講，主要的指標內容為：1）公路用地。對比兩種方案的公路用地，上跨方案的用地面積相對比較少。2）填方和挖方的對比。就填方而言，下穿方案要明顯的小于上跨方案，但是就挖方來講，下穿方面明顯的大于上跨方案。3）分離立交。按照原定計劃和設計，下穿方案的分離立交應用量要少于上跨方案。4）工程造價。對比兩種方案的工程造價，從最終的造價分析來看，下穿方案在造價節約方面效果明顯優于上跨方案。基于綜合對比，下穿方案的優越性更加突出，經濟性效果也比較突出，所以在橋梁交叉設計中采用下穿的方案。

3 下穿橋梁方案及交通組織設計

在交叉方案得到確定之后，接下來的重要工作便是在方案基礎上做更為詳細的設計，從而為施工打好基礎。

因為此次橋梁交叉采用的是下穿方案，所以需要基于交叉下穿的具體特點等做橋梁的詳細設計。實踐表明，下穿橋梁孔徑布置和橋梁會受到交叉道路路基斷面寬度和凈空要求的影響，所以需要結合橋梁架設位置的地形、地質以及場地具體條件對工程的安全性、經濟性以及施工可能性做分析[2]。在綜合分析的基礎上設計更加詳細的工程方案，工程本身的質量建設效果會更加地突出。基于綜合考慮，新增分離立交橋梁跨可以執行三段式布置，每一段距離保持相同。基于交叉角度的考慮，墩臺軸線和法線交角可以確定為5。至于橋寬，需要基于雙向四車道的標準做確定。上文提到過，在下穿方案的具體利用中，橋梁的上部可以采用裝配式預應力混凝土箱梁，至于下部結構則采用柱式墩和樁基礎。基于實際需要，橋下凈空高度需要不小于5.5m。

在交叉橋梁設計實踐中，為了盡可能地減小新增分離立交對既有高速正常運行的影響，需要對新增分離立交施工組織進行設計，具體的設計內容如下：1）對既有高速進行改造，即實現四道改八道，并且在兩側路基進行拼寬的時候，利用單側路基拼寬的方式完成對增設分離立交段的拼寬。2）在拼寬工作完成之后進行交通轉移，強調高速半幅雙向四車道通行。在施工的過程中，需要新增分離立交右幅橋梁。3）待新增分離立交橋右幅施工完畢后再次進行交通轉移，利用新增分離立交右幅橋梁保證既有高速雙向四車道通行，進行左幅路基開挖及橋梁施工。4）待左右幅橋梁施工完成后，完善交通標志標牌等交通安全設施及中央分隔帶管線改造，全斷面開放八車道通行。

4 設計質量控制策略

就交叉橋梁設計實踐來看，影響設計質量的因素是比較多的，所以為了保證橋梁設計的具體效果，需要對橋梁設計質量進行強化。結合此次交叉橋梁設計實踐工作，要提升設計效果，需要從如下方面進行措施的采取。

4.1 明確設計要求

在交叉橋梁設計的過程中，設計要求的明確對設計工作的具體開展有非常顯著的價值，因此在實踐中必須要明確設計要求[3]。就此次的交叉橋梁設計來看，其具體的要求需要從如下幾個方面強調：1）橋梁安全性。橋梁安全性是橋梁設計需要考慮的第一要素，因為安全性影響橋梁的穩定使用，也會影響橋梁的經濟價值發揮，所以在實踐中必須要基于安全性對相應內容做設計強調。就實踐研究來看，在橋梁安全性設計實踐中，一方面需要對橋梁的各方面參數進行明確，比如荷載參數、橋梁穩定系數等，另一方面需要對橋梁的組成構件進行明確，因為構件的完整和銜接的可靠會影響到橋梁安全性。2）強調經濟性。當前我國積極發展綠色經濟，目的是要解決經濟發展實踐中資源、能源浪費問題。基于綠色經濟發展目標，在強調設計的過程中需要本著高質量、低消耗的原則對橋梁施工材料性質、用量等做明確，同時要對施工技術做分析，這樣，設計實踐中的材料利用、技術應用才會更具經濟效益。

4.2 強調設計考察

設計考察在橋梁設計實踐中的影響是顯著的，所以在實踐中必須要關注設計考察工作。就現階段研究來看，所謂的設計考察指的是橋梁設計資料的總結與實地調查[4]。橋梁的運行穩定和使用安全與區域環境有顯著的關系，比如區域地形地貌和水文情況等會影響橋梁的穩定性，道路車流量的調查會為橋梁標準和等級設計提供參考，因此在交叉橋梁的設計實踐中，為了保證設計的科學性與針對性，需要做好交叉橋梁的施工區域調查。一方面，要明確區域地質情況，分析地質情況對橋梁運行的影響，然后做針對性措施的利用。另一方面，要分析施工中可能對橋梁產生的不利影響，并通過設計工作進行積極的預防。簡單來講，設計考察工作是設計工作針對性、有效性提升的有效參考，所以在設計考察實踐中，需要基于橋梁設計的相關要求對考察的項目進行明確，同時要對考察項目的具體評價指標和評價標準做明確，這樣，設計考察的全面性、專業性和有效性會更加的突出。

4.3 關注設計檢驗

設計檢驗可以對橋梁設計的應用情況做分析，這對于設計缺陷的改善有積極意義[5]。在目前的環境下，各種先進技術的利用越來越頻繁，尤其是BIM技術、CAD 等技術有著廣泛的應用，利用這些先進的技術對橋梁設計方案進行建模，然后在模型基礎上做橋梁的實際利用模擬，這樣可以更加真實地判斷橋梁在未來使用中的具體情況。在實驗結果的基礎上結合交叉橋梁的實際應用要求能夠實現對橋梁的缺陷改善，這樣，橋梁的最終利用效果會更加的突出。在橋梁設計實踐中，受設計人員專業素養以及設計過程中材料分析情況的影響，橋梁設計可能會出現細節性問題。為了規避此類問題，通過先進技術利用進行設計建模，并在建模基礎上對設計方案的具體實施效果做論證性分析，這樣，設計是否合理，存在哪些問題，具體需要優化哪些內容會一目了然。總之，關注橋梁的設計檢驗工作，通過檢驗實現問題的改善和優化，強調設計實踐效果明顯提升。

4.4 橋梁設計人員素質的整體強調

在交叉橋梁設計實踐中，設計人員本身的素養對設計效果的影響是顯著的，因此強調人員素質水平意義顯著。基于實踐做總結，人員素質水平強調主要包括兩方面：1）專業設計理論強調。在設計實踐中，理論是指導實踐工作的重要因素，強調人員理論專業性，其工作實踐的專業效果會更加突出。2）設計實操強調。設計實操指的是設計操作實踐水平。一般來講，水平比較高的人員在設計中能夠通過靈活設計解決設計中的難題，所以為了盡可能地規避設計實踐中的瑕疵，強調人員實際操作水平意義重大。在強調設計實踐中，人員的專業理論認知和規范性操作是實現橋梁設計整體效果優化的重要影響因素，通過專業的訓練實現人員兩方面素養的顯著提升，這樣一來，人員本身專業性表現突出，因為人員問題引發的設計細節問題自然會得到規避，所以最終的橋梁設計實踐效果會有明顯的加強。

5 結束語

綜上所述，在高速公路兩側區域的連接和利用過程中，新建道路是非常普遍的一種方式，不過新建道路會與既有高速公路發生交叉，因此需要對交叉橋梁的設計和施工進行強調。文章基于具體工程總結了交叉橋梁的設計相關問題，最終的目的是要指導實踐工作，從而促進交叉橋梁設計的整體效果提升。