蒙政豪

(河池市公路管理處，廣西 河池 547000)

0 引言

石漠化是指在亞熱帶濕潤地區(qū)喀斯特極其發(fā)育的自然環(huán)境背景下，受人為活動干擾和破壞，形成侵蝕和基面裸露的荒漠化地表，廣西90%的土地屬于石漠化土地，其中80%的貧困人口居住在石漠化區(qū)。廣西的河池市及百色市是石漠化重點災害地區(qū)，同時這兩市也是廣西深度貧困地區(qū)。隨著扶貧攻堅不斷深入，要致富先修路，近年來及今后有大量的農村路網工程在該地區(qū)實施。本文結合河池市都安地蘇至大化雅龍縣際三級公路實施經驗，介紹石漠化山區(qū)公路構造物設計及實施方法。

1 石漠化基本特點

石漠化是一種荒漠化生態(tài)現象，根據其基巖的情況，分為6個級別和不同的評價，如下頁表1所示。在石漠化山區(qū)修建路橋時，在同一橋面下，相鄰橋墩的高度差不同，導致支承受力點產生偏心距。山區(qū)石漠化公路的另一個特點是平面曲線的半徑小而呈現大量彎面。由此，小半徑路面下設計排水是難題，且路面的現澆結構極容易出現變形，不能很好把控其橫向穩(wěn)定性。此外，路橋過渡段由于受地形的影響，上部結構會對下部結構產生下沉力，在施工設計時，要對地基做支撐性的技術改善方案，因此對路涵進出口的處理也是石漠化山區(qū)公路設計的重點。

表1 石漠化因素特征評價匯總分析表

2 石漠化山區(qū)公路構造物設計

受石漠化山區(qū)水平和垂直截面的局限，其設置公路構造物時應有別于平原公路建設，例如，平面曲線R直徑設置，其涉及道路縱向坡度、地面的起伏和橫坡(changeful)等，這些因素很可能導致設計的偏差。

2.1 重視橋臺錐坡設計

從圖1分析可知，由于勘測橋臺錐形傾斜度不精確，其平、立面所示錐體傾斜設計的重要性經常被忽略，致使橋臺圓錐形傾斜在高速公路使用初期發(fā)生崩潰現象屢見不鮮。究其原因，首先是設計橋臺錐體傾斜度沒有配備對應的結構圖施工圖，相應的工程學數量測量點不到位，當現場操作時出現隱患；其次是石漠化山路橋臺錐體傾斜的不確定性所致，并且錐體傾斜填裝的高度處于不平衡狀態(tài)，錐體傾斜填充材料沒有參照設計索引或者夯實。 所以，在橋梁的橋臺錐坡設計時，錐體傾斜設計應給出對應的錐體傾斜范圍和高度、維度和其他設計數據，確保工程學數據準確、不遺漏。另外，在建造過程中，不能使用機械夯實之處，需作人工木夯；橋臺錐體傾斜和基礎的錐體必須通過設置對應的標簽汞修造。

橋臺錐坡其上部8.0 m高度范圍內邊坡坡度采用1∶1.50，中間設置2.0 m寬平臺，8.0 m以下部分錐坡坡度采用 1∶1.75。錐坡填料采用現場素填土分層填筑，每層壓實厚度≤30 cm，錐坡坡面包括平臺，采用30 cm厚等截面M7.5 漿砌片石防護[1，2]。其平、立面示意圖見圖 1。

圖1 橋臺錐坡形式示意圖

2.2 注重橋梁整體結構設計的穩(wěn)定性

由于公路橋梁軸線的高低變化，容易形成橋梁在相鄰橋墩高差出現差異，有部分的橋墩出現高差，上文已提到的又如圖1所示：典型的上部結構連續(xù)橋墩和上層建筑整合。通過計算表明，當橋墩高度>12 m時，橋墩梁的固結適于組合在一起。由于橋墩高度的增加，橋墩偏心壓桿的穩(wěn)定性越來越差，墩梁加固后，橋墩作為偏心壓桿的兩端受到抑制。

2.3 注重基礎安全性設計

公路橋梁柱墩作為基礎設置，當地質條件良好時，可適當設置擴建地基。但針對石漠化山區(qū)地勢的不利因素，不能像平坡小墩基礎一樣處理。對于地面坡陡的(墩高差距大時)橋墩基礎設置擴建，反而帶來更多的隱患。 首先，設置基坑不可避免地引起地質的相互影響；其次，地表水將沖擊回填地基土，由此出現裸露現象；此外，構造橋墩基礎的邊緣，雖然會擴大地基截面積，但對防沖刷的基礎設置不利。當橋墩高度差較大時，應確保相同高度的橋墩截面尺寸一致，其余的增大截面尺寸，平衡墩剛度差大帶來的影響變形。

2.4 小型構造物設計

石沙漠化山區(qū)高速公路陰溝和渠道等構造物設計時，由于出入口處橫向傾斜坡度大，主要表現為排水困難，自然水流落差較大，并且存在出水渠道口高差等現象。因此，巖石沙漠化山區(qū)高速公路陰溝渠道作用應作功能性的劃分：設置步踏或下水井作為排水構造為宜；巖石陰溝基礎可以設置成臺階形式，渠道一般不設置臺階；陰溝出口必須加強硬底化處理，防止水浸蝕路基。

3 石漠化山區(qū)公路構造物實施重點

由于石漠化山區(qū)公路存在一定的特殊性，要出于安全、經濟、美觀、實用的原則進行建設，同時考慮經濟合理、堅固耐用、因地制宜、施工方便等因素，合理確定涵洞和孔徑的位置。施工方案必須科學、安全、可靠，保證施工結構和施工人員、機械的安全。

3.1 邊坡與構造物

石漠化山地公路沿線溪流存在地面陡峭的橫坡問題，形成高填方和深基坑開挖剖面。高填方深基坑段存在眾多不利因素，如深基坑邊坡穩(wěn)定性問題，通過多級邊坡開挖，原山體易受破壞，沒有有效的處理方法。采取固定相位測量方法是在減少或不開挖邊坡原則上，沿沙河橋橫過，在路基一側的外側向下設短擋土墻，或做新的路基設計標高，設置約6 m矮擋土墻體結構等。石漠化山區(qū)公路河沿線，應盡量減少開挖和填土形式的組合結構。

3.2 跨徑與墩高

石沙漠化山區(qū)公路，特別是高等級高速公路，為了達到縱向過渡平穩(wěn)，經常作高積土堤防的平堤段施工。 而堤防高度越高，路基擊實越難，在這種情況下，不可避免地選擇跨越橋梁。 在橋梁跨越間距選擇時，選擇小間距跨，結構施工便利，造價低，但下部墩柱的量大，成本一下子攀高，得不償失。如上所述，長間距墩結構也存在不利因素。 研究證明，當橋墩高較跨間距差最小時，工程投入成本最低，結構最經濟。 根據這項原則，總結得出墩高與跨徑關系(見表2)。

表2 墩高與跨徑關系表

3.3 凈空與上部構造建筑高度

在平原公路上建構造物時，其凈空和路基填土高度是矛盾的。 由于公路用途作用的需要，公路建設時的凈空有一定的要求，但路基填裝的高度需要大量土方，增加了造價。相反，若減少路基高度，橋梁長度將極大地減短，有利于節(jié)省成本。如何平衡凈空與路基高度，在施工現場需要作好決擇，即在滿足凈空要求時，下調路基的高度，盡量減少橋梁上部結構的高度。 例如對于40 m跨徑的T形梁(預制零件高度達2.40 m)和prefabricated槽梁(預制高度為1.60 m)，比較發(fā)現在同樣凈空的情況下，槽形梁橋梁長度縮短60 m，路基積土數量較少，比較結果見表3。

表3 橋梁上部構造建筑高度比較表

3.4 設計水位與路基高度

對公路形成水流沖擊多在山河橫跨河和沿路小河線。 因此有專家提出，下調設計水位的高度值，減少雨季的洪流落差沖擊，石漠化山區(qū)公路的重點集中于公路基礎上，適當減少安全儲備是可行的。 所以，在十字架(沿)(小河)橋梁設計的河堤防，事先注意水文學數據的匯集，不但要了解最高水位，而且將收集水平面數據作多方法和公式的計算。 另一方面，在充分了解水位平面的情況下，作好跨接設計，適當地減少安全水位高度值，以實現經濟性目標。

3.5 構造物布設

3.5.1 大中橋布設和調查

大中橋布設和調查的重點是橋臺和墩基礎。測繪程序與施工圖紙設置的原理測量要求U形橋臺側壁必須測量到地面以上的設計標高，需要補充的是側壁和墻面接地的位置問題，由于石漠化山區(qū)公路一般采用U形橋臺，而側墻和前壁往往有抬升斜坡，基礎地線不再是路基邊緣線的水平投影；基礎地線延伸的目的是為了保證橋臺的基礎足夠深。為避免基礎的破壞及導致遭受水災和澇漬，這方面的問題是施工要注意的地方。

3.5.2 小橋涵洞布設

石漠化山區(qū)公路小橋涵布設重點是孔徑問題，石山區(qū)為巖溶地質結構，同時消水能力較強，按有關要求做好鋼筋蓋板涵即可。

3.5.3 分離式護欄

主要有波形鋼護欄和鋼筋混凝土護欄，按照有關公路等級相關規(guī)劃圖紙標準實施。在經費有限的情況下，不能對全部隱患路段設置安全護欄時，有波形鋼護欄和鋼筋混凝土護欄混合設置時，對鋼筋混土護欄設置更應講究合理性和科學性，精細化實施管理：(1)下坡時，路線有左拐及右拐，在彎道路段應設置鋼筋混凝土護欄；若右側為下邊坡時沿車行方向左拐務必將安全防護設置為鋼筋混凝土護欄；若左側為下邊坡時沿車行方向右拐務必將安全防護設置為鋼筋混凝土護欄。(2)若彎道外側有民房在下邊坡也要設置鋼筋混凝土護欄。

3.5.4 擋土墻調查及設計重點

石漠化山區(qū)公路擋土墻的出現是不可避免的。由于石漠化山區(qū)公路不同于高速公路，可以打隧道架高橋，因此出現了大量的路基擋土墻。但在施工圖設計中，大部分設計和現場地形有較大誤差。設計圖通常是通用圖而且斷面樁號20 m一個，而在石山區(qū)路段下邊坡實際地形可能隔2～3 m就大不一樣了，再加上施工圖平曲線設計方面在高邊坡石山區(qū)較難達到，在高邊坡石山區(qū)對于線路走向要敢于針對實際地形條件做出變更優(yōu)化。因此基本所有的擋土墻全部要重新現場設計。對一些彎道及平曲線有可能要精細修正，通常擋墻通用圖均不能套用，山區(qū)邊坡擋土墻基礎通常要修改為臺階基礎，而且是一層碼一層，而不能像通用圖一樣開挖擴大式的基礎，這不符合實際。應通過現場地形逐個設計，應用擋墻設計軟件計算分析，依實際情況改為石質的計算。若擋墻基礎依墻高改為C15片石混凝土需要埋鋼筋，則按有關規(guī)范植入鋼筋。

4 結語

上述石漠化山區(qū)公路構造物設計及實施應用于都安、大化、環(huán)江下南鄉(xiāng)都屬石漠化重點災害防治地區(qū)，如都安地蘇至大化雅龍三級公路改建工程、河池市國防公路建設項目，均已達到預期的效果，同時交通運輸部充分肯定河池交通運輸工作成績，下一步河池市、百色市路網工程將有大量的新改建三級石漠化山區(qū)公路。