摘要 文章對(duì)當(dāng)前全國(guó)公路里程的技術(shù)等級(jí)構(gòu)成進(jìn)行了分析，總結(jié)了山區(qū)低等級(jí)公路設(shè)計(jì)所面臨技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、地形等方面的難點(diǎn)，對(duì)山區(qū)低等級(jí)公路施工和設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行探討，得到以下結(jié)論：山區(qū)低等級(jí)公路橋梁受橫向干擾和出入口影響因素較大。在此基礎(chǔ)上提出了山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路;低等級(jí)公路;橋梁設(shè)計(jì);問題分析

中圖分類號(hào) U442.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）09-0130-03

引言

我國(guó)公路交通行業(yè)不斷快速發(fā)展，山區(qū)公路橋梁也越來越多。我國(guó)大多數(shù)貧困地區(qū)都位于山區(qū)，山區(qū)要實(shí)現(xiàn)與山外的交流，首要任務(wù)便是實(shí)現(xiàn)交通便利。經(jīng)調(diào)查研究，截至2020年底，我國(guó)仍有4.9%的等外公路。等外公路條件較差，達(dá)不到低等級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)，由此可知我國(guó)公路橋梁還需要進(jìn)一步提升。雖然在山區(qū)建設(shè)的公路橋梁等級(jí)較低，但對(duì)于促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活水平具有重要意義[1-3]。

與平原地區(qū)修建橋梁不同，山區(qū)面臨的困難更多，且不同的地區(qū)面臨的地勢(shì)條件不同。雖然已有的低等級(jí)公路橋梁能給類似公路設(shè)計(jì)帶來一些經(jīng)驗(yàn)借鑒，但由于地勢(shì)條件不同，參考的價(jià)值有限。山區(qū)低等級(jí)公路橋梁的設(shè)計(jì)不僅要考慮結(jié)構(gòu)要求，也要考慮到降雨、植被等周邊地區(qū)的自然環(huán)境和氣候環(huán)境。該文以山區(qū)低等級(jí)公路橋梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為基礎(chǔ)，研究公路橋梁的特點(diǎn)和施工中存在的問題，為山區(qū)低等級(jí)公路的發(fā)展和研究做出補(bǔ)充[4-5]。

1 公路等級(jí)分類及構(gòu)成

1.1 公路等級(jí)分類

我國(guó)公路形式多樣，根據(jù)不同的使用功能和行政級(jí)別可以將公路劃分為不同的類別。表1為公路按照不同的劃分方式將公路分類。

在公路分類中，低等公路指的是三級(jí)公路和四級(jí)公路。該文所研究的山區(qū)低等級(jí)公路即為三、四級(jí)公路，按照行政來劃分，低等級(jí)公路即為縣道以下公路。

1.2 公路等級(jí)構(gòu)成

圖1為2019年和2020年全國(guó)公路里程數(shù)按公路等級(jí)分類表。從中可以看出，四級(jí)公路的里程數(shù)占比最多，高達(dá)70%以上，而高速公路的里程數(shù)僅為3%左右。圖中的等外公路表示等級(jí)不足以達(dá)到最低等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，占比也高達(dá)6%。對(duì)比2019年和2020年的數(shù)據(jù)，可以看出，我國(guó)高速公路和四級(jí)公路的占比在不斷提升，而等外公路的占比在大幅度減小。由此可以得出：

（1）我國(guó)仍有超過70%的公路里程為四級(jí)公路，即低等級(jí)公路，因此低等級(jí)公路的設(shè)計(jì)不容忽視。

（2）等外公路比例在大幅度減小，說明我國(guó)更加注重提升公路的功能。

（3）二級(jí)公路和三級(jí)公路在2020年減少了0.1%，整體比例基本穩(wěn)定。

我國(guó)是一個(gè)多山國(guó)家，山區(qū)低等級(jí)公路的數(shù)量眾多。然而山區(qū)公路線形組合復(fù)雜，地形條件復(fù)雜，公路等級(jí)低，安全評(píng)價(jià)不足，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，因此，開展山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究極其重要。

2 山區(qū)低等級(jí)公路道路交通特點(diǎn)

為了更準(zhǔn)確地了解山區(qū)低等級(jí)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，歸納總結(jié)山區(qū)低等級(jí)公路的交通特點(diǎn)，如表2所示。

山區(qū)低等級(jí)公路交通特點(diǎn)的主要不同體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 受橫向干擾因素較大

山區(qū)公路不同于一般的高速公路，高速公路的設(shè)計(jì)不必考慮橫向干擾，而山區(qū)低等級(jí)公路多為雙向車道，橫向的干擾因素不容忽視。目前常見的橫向干擾主要有人、側(cè)停車、非機(jī)動(dòng)車及其他不確定因素。這些橫向干擾因素不僅會(huì)影響行車速度，也會(huì)影響道路安全。這是山區(qū)低等級(jí)道路最為明顯的特點(diǎn)之一，設(shè)計(jì)要符合規(guī)范要求，也要詢問當(dāng)?shù)鼐用?，了解其生活?xí)慣，調(diào)研其他類似路段的行人習(xí)慣和側(cè)停車密度。圖2為某山區(qū)公路，道路一旁有山坡，對(duì)車輛行駛存在干擾。

2.2 受出入口的影響大

公路出口和入口是常見的主路與支路的交叉形式。出入口一般會(huì)有其他路段的車輛匯入路中，影響正在行駛的車輛速度。在高速公路和一級(jí)公路中，出入口簡(jiǎn)單，對(duì)行駛的車輛影響較小。而山區(qū)公路本身路況復(fù)雜，出入口的設(shè)置會(huì)更加影響車輛行駛的速度。出入口設(shè)置越簡(jiǎn)單，道路交通越有序，車輛行駛更安全。在高等級(jí)公路中不必過多考慮出入口位置對(duì)道路安全的影響，由于山區(qū)公路中出入口的復(fù)雜程度對(duì)車輛行駛影響較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須合理設(shè)置出入口的位置。

3 山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)和施工中存在的問題分析

3.1 山區(qū)地形條件造成的困難

與平原地區(qū)不同的是，山區(qū)地形多為溝壑，縱橫交錯(cuò)，因此在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮到設(shè)計(jì)的難度，也要考慮居民出行的方便，必要的時(shí)候可以高填深挖、低填淺挖路基。路基填料就近取材，既減少了整體造價(jià)，又合理利用地理優(yōu)勢(shì)。山區(qū)公路面臨的最大困難是自然環(huán)境，尤其是雨水豐富的夏季，山區(qū)常常發(fā)生泥石流、洪水等自然災(zāi)害，對(duì)低等級(jí)公路的破壞是毀滅性的。

3.2 政府以及施工單位對(duì)山區(qū)低等級(jí)公路橋梁的重視度不夠

在山區(qū)修建公路往往需要當(dāng)?shù)卣难a(bǔ)貼，而政府單位對(duì)工程施工往往重視程度不夠，導(dǎo)致施工效率較低。施工單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的重視程度不足和對(duì)上崗的技術(shù)人員、管理人員開展的專業(yè)培訓(xùn)不足。因此，部分山區(qū)公路存在積水、沉陷、裂縫等病害，嚴(yán)重?fù)p害公路的使用壽命。

3.3 施工單位現(xiàn)有的技術(shù)條件落后

山區(qū)施工條件落后，施工單位技術(shù)水平有限，施工人員專業(yè)度較低，經(jīng)常不按施工工序操作。并且山區(qū)試驗(yàn)設(shè)備不足，經(jīng)常出現(xiàn)混凝土質(zhì)量不過關(guān)、混凝土檢測(cè)不規(guī)范等問題。混凝土的振搗不完全會(huì)導(dǎo)致蜂窩麻面。上述問題出現(xiàn)的根源是施工單位的技術(shù)條件落后。

3.4 工程造價(jià)規(guī)模的控制導(dǎo)致低等級(jí)公路橋梁的投入不夠

山區(qū)公路的修建多采用政府補(bǔ)貼與地方自籌相結(jié)合方式。山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)落后，在山區(qū)公路資金投入上存在困難。建筑工程本身資金耗費(fèi)巨大，且山區(qū)多為溝谷地形，為了節(jié)省資金，采用“幾”字形跨越，設(shè)計(jì)值通常選取規(guī)范的最低限值。圖3為某山區(qū)公路上的長(zhǎng)大縱坡，以“幾”字形設(shè)計(jì)。

4 山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 橋梁上下部結(jié)構(gòu)形式的選擇

在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)所處地形和路線的平縱指標(biāo)選擇橋梁的具體跨徑。當(dāng)橋梁需要跨越河流并且處于小半徑曲線段時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)采用跨徑較小便于施工的預(yù)制梁板，比如：T形梁和小箱梁等;當(dāng)橋梁需要跨越溝谷并且處于小半徑曲線段時(shí)，如果橋梁的高度不高且溝谷地形較為平坦時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆形式的上部結(jié)構(gòu)，既有利于路線線形，也便于控制橋梁超高和加寬。

在布置橋梁孔跨時(shí)應(yīng)依據(jù)橋梁所處的地質(zhì)情況，選擇合理的下部結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)階段，橋墩位置應(yīng)遠(yuǎn)離溝谷中心，并且盡可能設(shè)置在地質(zhì)良好區(qū)域。當(dāng)橋梁需要跨越?jīng)_溝和泥石流溝時(shí)，應(yīng)采取多種形式的防撞和防沖刷設(shè)施，以保護(hù)橋梁下部結(jié)構(gòu)，比如重力式U形臺(tái)、樁柱式橋臺(tái)等。

4.2 小半徑曲線和緩和曲線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)橋梁處于小半徑曲線段時(shí)，由于路線左側(cè)和右側(cè)的弦長(zhǎng)差較大，一般會(huì)存在超高和加寬情況，若采用預(yù)制上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意以下要點(diǎn)：

（1）通過調(diào)整內(nèi)外懸臂梁的長(zhǎng)度可以滿足路線線形的要求，采取調(diào)整跨內(nèi)各個(gè)梁片的長(zhǎng)度以及邊梁的懸臂長(zhǎng)度更改路線弧度。

（2）當(dāng)調(diào)整內(nèi)外梁懸臂長(zhǎng)度不能達(dá)到路線線形的要求時(shí)，采用加寬橋面的寬度的方式，利用防撞護(hù)欄形成路線線形。

（3）若橋面的超高值過大時(shí)，應(yīng)通過預(yù)制橫坡和橋面鋪裝的方式調(diào)整橫向坡度值。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆形式時(shí)，多采用箱形形式，通過對(duì)箱梁兩側(cè)腹板的高度和地板寬短數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足超高和加寬的要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，具體采用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際，確保設(shè)計(jì)具備充足的安全儲(chǔ)備。

4.3 設(shè)計(jì)時(shí)多采用鋼筋混凝土

在山區(qū)低等級(jí)公路建設(shè)中，一般采用小跨徑橋梁的形式。由于橋梁荷載等級(jí)較低，施工單位綜合實(shí)力不足，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡可能考慮上述因素。在上部結(jié)構(gòu)的選擇中，應(yīng)選擇便于施工、質(zhì)量可控的橋梁結(jié)構(gòu)。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)較多地使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。

4.4 根據(jù)實(shí)際情況可采用多孔箱涵代替橋梁

若山區(qū)公路位于多雨的地區(qū)，在進(jìn)行路線設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇用箱涵來代替橋梁。雨水豐富地區(qū)，土質(zhì)松軟，天然地基承載力不足，而橋梁對(duì)地基的要求極高，使得橋梁布設(shè)難度增大，導(dǎo)致工程投資進(jìn)一步增加。因此在綜合考慮各方面的條件下，可選擇多孔箱涵代替橋梁結(jié)構(gòu)，原因有二：其一，箱涵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工;其二，多孔箱涵同樣可作為排水的結(jié)構(gòu)，滿足要求。因此，在綜合考慮山區(qū)的實(shí)地情況下，研判使用箱涵形式是否滿足上述兩個(gè)因素，從而采用多孔箱涵以降低施工成本。

4.5 結(jié)合地方特色，設(shè)計(jì)同類型橋梁

橋梁占地面積大，對(duì)整個(gè)地區(qū)空間規(guī)劃布置影響較大。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮橋梁的結(jié)構(gòu)安全性，也要考慮橋梁的美觀性。我國(guó)的港珠澳大橋、武漢長(zhǎng)江大橋、河北趙州石拱橋、蘭州中山大橋等橋梁都已成為著名的景點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣O(shè)計(jì)橋梁。

為了使山區(qū)公路橋梁更符合當(dāng)?shù)靥厣谠O(shè)計(jì)之前，除了勘探地質(zhì)條件以外，也可以與當(dāng)?shù)鼐用窠涣?，吸取已有山區(qū)橋梁的成功經(jīng)驗(yàn)，了解百姓需求及當(dāng)?shù)匚幕?。以方便居民生活為前提，綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)、施工難度、造價(jià)、政府規(guī)范等因素，遵循可持續(xù)發(fā)展理念，設(shè)計(jì)出合理且符合當(dāng)?shù)匦枨蟮臉蛄骸?/p>

5 結(jié)語

（1）文中介紹了公路分類，分析我國(guó)不同公路等級(jí)公路的里程數(shù)，其中低等級(jí)公路占比最高。

（2）總結(jié)了山區(qū)低等級(jí)公路的交通特點(diǎn)，尤其是在道路線形、交通環(huán)境、車輛狀況三個(gè)方面。

（3）為了使山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)更加完善，該文分析了橋梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和在施工中存在的問題。主要有兩方面：一方面是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)困難和地形條件復(fù)雜，另一方面是因?yàn)楫?dāng)?shù)刂鞴懿块T不夠支持，導(dǎo)致施工效率低。

（4）以山區(qū)低等級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)和施工中存在的問題為基礎(chǔ)，研究和分析了山區(qū)低等級(jí)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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收稿日期：2022-02-18

作者簡(jiǎn)介：李鵬程（1983—），男，本科，副高級(jí)工程師，從事道路與橋梁設(shè)計(jì)工作。