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        山區(qū)高速公路橋梁改路基優(yōu)化設計探討

        2014-08-15 00:46:05魏松濤
        黑龍江交通科技 2014年5期
        關鍵詞:中交縱坡橋臺

        魏松濤,王 松

        (中交第一公路勘察設計研究院有限公司)

        山區(qū)高速公路設計中,路線在跨越自然沖溝時,一般認為當路基中心填方高度超過20m時,宜和橋梁做方案比選。但在一般設計中,普遍認為橋梁跨越方案安全省事,風險小,就直接采用橋梁方案。實際上,對于地質情況較好,雖填方高度超過20m,但溝底縱坡較為平緩的“U”形溝谷,為消化路基和隧道廢方,考慮路基方案可能比橋梁方案更經(jīng)濟。

        四川省達(州)陜(川界)高速萬源段在建設過程中,由于沿線人口稠密,山高溝深,而沿線隧道、路基挖方棄方較多,造成了施工棄土困難,施工進度滯后。經(jīng)過對水文、地質、環(huán)境評價以及質量、安全、工期、效益等多方面因素分析和論證,最終決定對吳家河2#大橋進行橋梁改路基優(yōu)化設計,以消化棄渣,節(jié)約投資。

        1 工程概況

        吳家河2#大橋位于達陜高速白沙互通中,為跨越吳家溝布設。由于所處路段為分離式路基,該橋分為左右線兩座大橋,其中部分里程位于加減速車道變寬段上。右線橋起訖里程為YK34+438.97~YK34+654.47,橋梁全長215.5m,橋跨組成為4×30m+3×30m,第一聯(lián)上部采用裝配式預應力混凝土簡支T梁,第二聯(lián)上部采用預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。下部0#橋臺采用簡易橋臺,擴大基礎;7#橋臺采用柱式橋臺,鉆孔灌注樁基礎。左線橋起訖里程為ZK34+451.03~ZK34+636.53,橋梁全長185.50m,橋跨組成為3×30m+3×30m,第一聯(lián)上部采用預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁;第二聯(lián)上部采用裝配式預應力混凝土簡支T梁。下部0#橋臺采用柱式橋臺,鉆孔灌注樁基礎;6#橋臺采用簡易橋臺,擴大基礎。左右線橋墩均采用柱式墩,鉆孔灌注樁基礎。

        橋位區(qū)地形呈寬闊“U”字形,起伏較大,北岸自然坡角為20°~30°,南岸自然坡度為40°~50°。兩岸斜坡體均穩(wěn)定,未見明顯滑移現(xiàn)象。路線設計高距地面10~31m,橋址地質情況由上往下依次為8~10m厚第四系亞粘土(Qel+dl4)、10~30m厚三疊系下統(tǒng)嘉陵江組(T1j)強風化泥巖、弱風化泥巖。橋位區(qū)的大沖溝無地表水系。

        2 施工存在的問題及優(yōu)化方案的提出

        由于吳家河2#大橋小樁號方向接白沙互通路塹挖方區(qū),大樁號方向接吳家河隧道,按照原橋梁方案,施工單位提出存在以下問題。

        (1)吳家河隧道的施工便道設置在南側岸坡上,橋梁樁基施工與吳家河隧道施工存在相互干擾問題,尤其是棄渣運輸和材料運輸,工期難以保證。

        (2)左線第一聯(lián)和右線第二聯(lián)上部均采用了預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,施工時需要搭設較高的滿堂支架,而橋址區(qū)土層較厚,含水量較大,為保證橋梁施工質量和安全,需要對地基進行特殊處理,施工周期較長。

        (3)白沙互通均為路塹挖方,廢方量較大,棄土困難。

        基于以上困難,施工單位提出了如果將橋梁取消,改為路基方案通過,可以很好地解決上述問題。經(jīng)過多次研究和反復論證,最終確定了吳家河2#大橋“橋改路”的優(yōu)化設計思路。

        3 橋改路方案可行性分析

        吳家河2#大橋橋下吳家溝在路線區(qū)域內溝底平均縱坡僅為8.26%,遠小于路基設計規(guī)范規(guī)定的陡坡路堤臨界值1∶2.5,故對于填筑路基而言,原地面相對平緩,適宜填筑路基。路線左側溝底平均縱坡收斂較快,在擬填平區(qū)域內溝底縱坡為30.61%,利于收縮坡腳,且填平后施工中可作為施工臨時場地,竣工后復耕利于當?shù)孛癖姼N。路線右側溝形較為寬闊,溝底平緩,縱坡約為6.25%,底寬約30~70m,可設置棄土場,對高路堤坡腳形成反壓,增加路基穩(wěn)定系數(shù)和安全儲備。

        由于溝中心處路基中樁最大填土高度達32.76m,沉降問題成為本優(yōu)化方案的控制因素。但隨著高路堤設計和施工技術的日趨成熟,沉降問題可通過地基處理、采取土石混填、鋪設高強度土工格柵、超載預壓、加強施工控制等多種工程措施來降低,再加上鋪筑路面前預留足夠的沉降期,該問題便可迎刃而解。

        綜上所述,吳家河2#大橋完全具備橋改路方案的可行性。

        4 橋改路優(yōu)化設計方案

        (1)填筑方式及防護形式:路基采用整體式土石混填。邊坡采用折線形,第1~3級坡率分別采用1∶1.5、1∶1.75、1∶2.0,分級高度為8.0m和12.0m,邊坡平臺寬4.0m;路線左側溝谷填至與路基齊平,并設置向外3%橫坡,路基右側坡腳設置棄土場反壓,增強路基穩(wěn)定性;右側第1、2級坡面采用拱形骨架植草防護。

        (2)降低沉降措施:由于溝底地基土為含水量較高的亞粘土,對此范圍內地基采用擠密碎石樁處治,樁頂填筑級配較好的片碎石,兼做盲溝。路床底及分級平臺處鋪設3層雙向土工格柵,間距1m,并采用重錘補強,以降低路基不均勻沉降。

        (3)排水工程:路基左側填平區(qū)域設置環(huán)形排水溝,路線右側填方邊坡平臺上設置平臺截水溝,YK34+438.466填挖交界處設置1.5m×1.5m鋼筋混凝土蓋板涵以排除路基匯水。

        5 效益評價

        吳家河2#大橋原橋梁方案造價1682.86萬元,調整為路基后,總造價縮減至1366.13萬元,減少投資316.7萬元。路基還可消耗45.6萬方棄渣,減少棄土場一處,可節(jié)約投資約300萬元。寬闊的路基場地還可作為T梁預制場,存梁期梁板還可對路基提供超載預壓,有效消除路基沉降,縮短了施工周期,經(jīng)濟效益明顯。

        此外,橋梁調整為路基后改變了原溝谷處的地貌,路基左側填平區(qū)域為當?shù)孛癖娞峁┝烁N場地,同時公路兩側景觀效果也得到了改善,社會效益和綜合效益顯著。

        6 結語

        山區(qū)高速公路在跨越溝底縱坡較為平緩的“U”形溝谷時,選擇路基方案通過,雖然填方高度超過了20m,但通過水文、地質和環(huán)境評價以及質量、安全、工期、效益等諸多方面分析以及地基處理、采取土石混填、坡腳棄土反壓、鋪設高強度土工格柵、超載預壓、加強施工控制等多種工程措施可確保高路堤穩(wěn)定,且相比橋梁方案更為經(jīng)濟合理。

        吳家河2#大橋2009年10月開始按優(yōu)化設計方案施工,路基填筑于2010年8月填筑完畢。而后為橋梁預制場、路面拌合站等提供了良好的施工場地,既降低了路基的工后沉降,又方便了主線其他工程的順利推進,確保了達陜高速公路2011年底通車的總工期目標。經(jīng)過兩年的運營監(jiān)測和雨季的洪水考驗,目前路基穩(wěn)定,路面行車狀態(tài)良好,周邊生態(tài)景觀宜人,“橋改路”方案取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        [1] 中交第一公路勘察設計研究院.萬源(陜川界)至達州(徐家壩)高速公路詳細工程地質勘察報告[R].西安:中交第一公路勘察設計研究院,2007.

        [2] 中交第一公路勘察設計研究院.萬源(陜川界)至達州(徐家壩)高速公路施工圖設計文件[R].西安:中交第一公路勘察設計研究院,2007.

        [3] 唐良健.萬源(陜川界)至達州(徐家壩)高速公路吳家河2號橋橋改路變更設計[R].西安:中交第一公路勘察設計研究院有限公司,2009.

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