祁榮欣

(甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 前 言

高質(zhì)量的山區(qū)公路可以為駕駛?cè)藛T提供較為優(yōu)良的駕駛條件，并為地區(qū)經(jīng)濟(jì)對外發(fā)展提供了豐富的交流渠道。隨著山區(qū)對外聯(lián)系的日益密切，山區(qū)公路設(shè)計開始呈現(xiàn)一種復(fù)雜化趨勢。相比建筑市場內(nèi)的其他類型工程項目，山區(qū)公路項目在設(shè)計與實施中需要考慮更多的外界影響因素，設(shè)計線路時會受到地形、地勢等因素的干擾，施工會受到復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的限制，如果在此過程中設(shè)計的線路存在不合理問題，或沒有將施工質(zhì)量控制工作落實，勢必會對山區(qū)公路車輛行駛造成負(fù)面影響[1]。因此，本文此次研究將以G341線環(huán)縣至車路崾峴公路工程為例，進(jìn)行線路設(shè)計與工程實施質(zhì)量控制的研究。

1 山區(qū)公路路線設(shè)計原則

本項目施工圖設(shè)計路線方案依據(jù)初設(shè)批復(fù)，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、運營條件、區(qū)域房屋拆遷建設(shè)用地、工程造價等因素進(jìn)行設(shè)計[2]。為了確保設(shè)計的成果滿足實際需要，下述將從兩個方面，對公路線路設(shè)計原則展開研究。

1.1 路線平面設(shè)計原則

根據(jù)工程項目的初次審批與項目施工區(qū)域的地質(zhì)條件，提出下述8個方面的設(shè)計原則與標(biāo)準(zhǔn)。

(1)設(shè)計的公路路線走向應(yīng)符合國省級公路網(wǎng)總體規(guī)劃要求，滿足《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTG D20—2017)文件中相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，施工中嚴(yán)格遵循“因地制宜”的原則，結(jié)合施工作業(yè)區(qū)域的地形、地勢等外在因素，掌握標(biāo)準(zhǔn)化的工程施工與路線設(shè)計指標(biāo)[3]。

(2)確保公路線路設(shè)計滿足要求或符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，需要加大山區(qū)現(xiàn)有公路的使用率，將降低設(shè)計工作量、簡化工程施工步驟、節(jié)約支出造價成本作為目標(biāo)與基本原則。

(3)公路布線應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣?、水、林、田等綜合治理，減少占地，避免過多拆遷。

(4)設(shè)計時，要做好對設(shè)計區(qū)域沿線的地質(zhì)勘查、水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，優(yōu)選高質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，以優(yōu)化道路設(shè)計后的車輛行駛條件，確保道路在投入使用后具有較強的同步通行能力，為駕駛?cè)藛T提供一個相對優(yōu)越的駕駛環(huán)境與車輛行駛條件，并減少貨物道路運輸?shù)臅r間成本。

(5)設(shè)計中要全面兼顧“村鎮(zhèn)協(xié)同規(guī)劃”的原則，保證山區(qū)公路“近城”但“不進(jìn)城”，實現(xiàn)設(shè)計的道路在市場內(nèi)投入使用后既能保證交通便利的需求，又能滿足車輛快速通過的需要。

(6)設(shè)計時應(yīng)關(guān)注道路線路的線性特征，要確保在此設(shè)計后，道路中的平、縱、橫等指標(biāo)在道路上保持一致性，以確保設(shè)計的道路在投入使用后可以增強或優(yōu)化行車的舒適性。

(7)充分利用現(xiàn)有舊路空間，在確保施工技術(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下，降低設(shè)計道路占用農(nóng)田與水利工程的面積，盡可能減少拆遷。

(8)重視環(huán)境保護(hù)，認(rèn)真考慮路線與沿線的旅游景點、文化遺址、文物古跡的相互關(guān)系，盡量避免大填大挖，以保護(hù)原有植被和水系，減少水土流失，促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展。

1.2 路線縱斷面設(shè)計原則

完成上述設(shè)計內(nèi)容的研究后，根據(jù)工程項目在實施中的需求，提出針對山區(qū)公路路線縱斷面設(shè)計的三點原則，具體內(nèi)容如下。

(1)在進(jìn)行縱斷面設(shè)計時，要確?？v斷面與平面保持良好的協(xié)調(diào)關(guān)系，盡可能避免出現(xiàn)組合方面的問題。

(2)根據(jù)水文計算所確定的設(shè)計水位，確定沿河路基填土高度，以減少占用良田，保護(hù)環(huán)境。

(3)根據(jù)山區(qū)公路路線設(shè)計需求，科學(xué)合理地設(shè)計道路交叉方式與交錯點數(shù)量[4]。在此基礎(chǔ)上，盡量降低道路路基的設(shè)計高度，確保設(shè)計的路線在高度上符合需求。

2 山區(qū)公路路線設(shè)計

2.1 確定路線起訖點及主要控制點

以G341線環(huán)縣至車路崾峴公路工程的路線設(shè)計項目為例，確定其路線起訖點和主要控制點。本項目路線起點(K0+000)與G211線在二十里溝口(K248+100)處相接，路線終點(K78+730)位于車路崾峴。確定主要控制點為二十里溝口、虎洞鄉(xiāng)、劉園子、廟兒掌，車路崾峴(甘寧界)[5]。

2.2 路線平、縱面設(shè)計

在對該項目中的山區(qū)公路路線平面和縱面進(jìn)行設(shè)計時，采用設(shè)計速度為80 km/h的一級公路標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計，全線共設(shè)平曲線52處，最小半徑為420 m，設(shè)變坡點72處，最長坡長為790 m，最短坡長為340 m。項目設(shè)計段內(nèi)有2段連續(xù)長下坡路段。第一段為K46+220—K55+720段，最大縱坡為4.3%，坡長為670 m；連續(xù)坡長為9.5 km，平均縱坡為1.76%。第二段為K62+692.7—K68+850段，最大縱坡為4.3%，坡長為790 m；連續(xù)坡長為6.157 m，平均縱坡為2.7%。

經(jīng)視距檢驗，本合同段內(nèi)共有14處平曲線不滿足停車視距的要求，但受地形地物條件限制，無法采用增大圓曲線半徑的方法來保證停車視距的要求[6]。故本次設(shè)計對該14處達(dá)不到停車視距要求的圓曲線半徑采用了在曲線外側(cè)加寬路緣帶的方法予以改善視距。具體加寬段落見表2。

表2 路線平、縱面加寬段落統(tǒng)計表

除表2中記錄的加寬段落之外，還包含另外8個加寬段落，均為右側(cè)加寬，由于篇幅有限不進(jìn)行贅述。

2.3 路線平、縱組合設(shè)計

設(shè)計時，將公路的地形、地勢與自然景觀的協(xié)調(diào)性作為設(shè)計目標(biāo)，在確保平面和縱面線路各自線形平順的基礎(chǔ)上，選擇二者技術(shù)指標(biāo)均衡且協(xié)調(diào)的參數(shù)，以此確保后續(xù)山區(qū)公路使用時路面能夠?qū)崿F(xiàn)更好的排水，并進(jìn)一步提高車輛行駛的安全性[7]。同時，在路線空間位置上，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計，并在設(shè)計過程中杜絕不良線型搭配組合的問題產(chǎn)生，從而提高車輛行駛的舒適度。除此之外，在具體施工過程中，起訖點平縱面應(yīng)使新建后線形與原有舊路銜接順暢、縱面平緩過渡，確保行車的安全、舒適。

3 山區(qū)公路建設(shè)質(zhì)量控制

3.1 確定山區(qū)公路路線主要技術(shù)指標(biāo)

為實現(xiàn)對山區(qū)公路建設(shè)施工的質(zhì)量控制，首先需要明確山區(qū)公路路線主要技術(shù)指標(biāo)。本項目施工圖設(shè)計階段嚴(yán)格執(zhí)行《初設(shè)批復(fù)》，設(shè)計中結(jié)合初步設(shè)計評審會專家意見、初設(shè)審查意見及《初設(shè)批復(fù)》對路線方案進(jìn)行了局部優(yōu)化，優(yōu)化后主線全長78.884 km，連接線長20.513 km，路線全長99.397 km，較《初設(shè)批復(fù)》減短1.765 km，基本一致；本項目主線與蘆家灣連接線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與《初設(shè)批復(fù)》完全一致。

在原有交通量的基礎(chǔ)上，對該線路上總匯交通量進(jìn)行預(yù)測，預(yù)計在2038年(設(shè)計年限)小貨、中貨、大貨、拖掛、小客、大中客的交通量分別為922 pcu/d、411 pcu/d、283 pcu/d、0 pcu/d、1 084 pcu/d、363 pcu/d，共計3 063 pcu/d。根據(jù)上述交通預(yù)測值，本項目毛井連接線在設(shè)計年限內(nèi)日均交通量小于5 000 pcu/d，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，該交通量所對應(yīng)的為三級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，故將該公路連接線指標(biāo)降低為設(shè)計時速40 km/h、在設(shè)計年限內(nèi)滿足使用要求，以此完成對山區(qū)公路路線主要技術(shù)指標(biāo)的確定[8]。

3.2 橋梁質(zhì)量控制

完成對路基路面的質(zhì)量控制后，針對該山區(qū)公路上的橋梁結(jié)構(gòu)的建設(shè)施工進(jìn)行質(zhì)量控制。針對橋?qū)捵兓^大或平曲線半徑較小的橋梁宜采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)?；ネ⒔粎^(qū)彎、坡、斜橋結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合互通式立交設(shè)計優(yōu)化、交通組成及路網(wǎng)代表車型，進(jìn)一步加強結(jié)構(gòu)分析和荷載驗算，加強橫向穩(wěn)定性驗算，提高橋梁抗傾覆能力儲備，保證結(jié)構(gòu)安全。針對主線常規(guī)橋梁建設(shè)施工采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁為主的方案，按照橋梁建設(shè)指導(dǎo)意見，進(jìn)一步加強鋼結(jié)構(gòu)橋梁方案比選，擇優(yōu)采用。進(jìn)一步優(yōu)化孔跨布設(shè)和下部結(jié)構(gòu)形式，合理確定樁基持力層，保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，降低全壽命周期成本。在具體建設(shè)施工過程中，對陡坡處墩臺的位置、承臺及系梁的埋深進(jìn)行了優(yōu)化，并按照穩(wěn)定開挖邊坡坡率對需要開挖的墩臺進(jìn)行局部開挖，以確保墩臺安全并減少對地表的擾動和對植被的破壞，對于開挖部分采用護(hù)坡防護(hù)，并設(shè)置平臺排水溝；對橋梁防護(hù)及橋梁抗震加強設(shè)計措施，確保橋梁安全。對鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較，本項目橋梁上部優(yōu)先選用混凝土結(jié)構(gòu)。依據(jù)地質(zhì)詳勘資料，經(jīng)過樁長計算合理確定樁基長度。采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，設(shè)計中對非標(biāo)準(zhǔn)跨度橋梁預(yù)制主梁及下部結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同受力狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析驗算，以確保結(jié)構(gòu)安全。

3.3 隧道質(zhì)量控制

在對隧道質(zhì)量進(jìn)行控制時，為進(jìn)一步查明隧道工程及水文地質(zhì)條件，重點查明洞口滑坡、崩塌、裂隙及落水洞等不良地質(zhì)情況和洞身地層土石分界面，結(jié)合涌水量預(yù)測分析，完善針對性處治措施和應(yīng)急預(yù)案，以保證安全。在該山區(qū)公路項目中，隧道洞口地形地質(zhì)條件普遍較差，應(yīng)加強洞口邊仰坡穩(wěn)定性評價，進(jìn)一步優(yōu)化洞口設(shè)計，完善輔助開挖措施和邊仰坡支擋防護(hù)設(shè)計，細(xì)化洞口綜合排水系統(tǒng)設(shè)計，以保證安全。在施工過程中可采用復(fù)合式襯砌方案完成隧道建設(shè)，支護(hù)參數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道地質(zhì)條件，借鑒本地區(qū)建設(shè)經(jīng)驗綜合考慮確定，確保安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

在施工圖設(shè)計階段嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求布設(shè)鉆孔，現(xiàn)場詳細(xì)勘察隧址位置周邊地表不良地質(zhì)情況，設(shè)計中采取了相應(yīng)的處置方案，以保證隧道安全。由于本項目中隧道進(jìn)出口地質(zhì)條件均為黃土，因此需要對洞口邊仰坡穩(wěn)定性進(jìn)行定性分析，對開挖較高的邊仰坡設(shè)置鋼管樁預(yù)支護(hù)體系，保證邊仰坡穩(wěn)定，同時對洞口周邊黃土沖溝匯水、隧道洞內(nèi)排水及洞外路面排水進(jìn)行綜合考慮，合理引排。

綜合該區(qū)域公路隧道施工及后期運營過程中可能出現(xiàn)的問題，結(jié)合實際地形以及前后構(gòu)造物設(shè)置情況，重點考慮新莊壕特大橋橋位設(shè)置合理，施工圖設(shè)計調(diào)整路線平縱，K58+544—K58+980段改用明挖方案通過，長436 m，如圖1所示。

圖1 隧道建設(shè)施工優(yōu)化方案設(shè)計圖

4 質(zhì)量控制效果分析

上文在完成了山區(qū)公路路線設(shè)計后，又從三個方面對山區(qū)公路建設(shè)質(zhì)量控制方法展開了研究。為了證明本文設(shè)計的成果可以滿足工程施工需求，將G341線環(huán)縣至車路崾峴公路工程作為此次實踐檢驗的實例，選擇該施工線路中的一部分區(qū)段作為測試區(qū)域，按照本文設(shè)計的質(zhì)量控制方法，從路基、路面方面，進(jìn)行工程質(zhì)量的宏觀調(diào)控。完成對施工中的質(zhì)量控制后，山區(qū)道路中選擇10個測試點，其中2個測試點在公路前端與尾端，屬于固定測試點，剩余8個測試點隨機分布在公路中心位置，如圖2所示。

圖2 測試點布置示意圖

完成測點在區(qū)域內(nèi)的布置后，根據(jù)《初設(shè)批復(fù)》文件內(nèi)容可知，本文研究的道路工程屬于一級公路，限載55.0 t，將其作為參照標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行測點承載力的測試，測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 山區(qū)公路承載力測試結(jié)果

從圖3可以看出，本次隨機選擇的10個測試點的承載力均大于55 t，滿足一級公路承載力標(biāo)準(zhǔn)，證明此次研究提出的山區(qū)公路質(zhì)量控制措施符合公路施工需求，可在某種程度上實現(xiàn)對道路工程質(zhì)量的提升。

5 結(jié)束語

本文以G341線環(huán)縣至車路崾峴公路工程為例，對山區(qū)公路設(shè)計原則、設(shè)計方法與質(zhì)量控制方法展開了詳細(xì)的設(shè)計與研究，完成設(shè)計后，為了證明此項成果在實際應(yīng)用中可以達(dá)到既定的效果，將提出的設(shè)計方法應(yīng)用到了工程實例，證明了此次研究設(shè)計的成果可以提高工程質(zhì)量。盡管此次研究已相對完善，但在后續(xù)的工程細(xì)部施工中，仍需要在施工時認(rèn)真校對導(dǎo)線點，檢查測設(shè)標(biāo)志是否松動、損壞，防止點位松動或破壞對測量精度的影響。同時，在施工安排時對受冬、雨季及汛期影響大的工程，要避免在冬、雨季及汛期安排施工，必要時應(yīng)根據(jù)工程要求采取保溫、防雨及安全防范措施。