山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)探討

蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，甘肅 蘭州 730000

山區(qū)地勢(shì)險(xiǎn)峻、地形復(fù)雜，高速公路橋梁設(shè)計(jì)的難度較大，對(duì)設(shè)計(jì)人員有較高的要求，同時(shí)工程建設(shè)的費(fèi)用較高。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要結(jié)合地形考慮設(shè)計(jì)的耐用性，還要兼顧實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。如果設(shè)計(jì)人員沒(méi)有按照較高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就很難保障橋梁的安全性，導(dǎo)致后續(xù)產(chǎn)生高額的維護(hù)費(fèi)。

1 山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的特點(diǎn)

1.1 技術(shù)難題多

山區(qū)高速公路不同于一般的高速公路，其地勢(shì)險(xiǎn)峻，地形條件復(fù)雜，水系較多，水文條件很難逐一探明。山區(qū)地面落差較大，存在陡崖、斷層等地形，在暴雨等惡劣天氣情況下很容易發(fā)生山體滑坡和崩塌，并引發(fā)泥石流。面對(duì)這種極端的地質(zhì)情況，工程施工的難度極大，在具體的勘察設(shè)計(jì)和施工中會(huì)遇到很多技術(shù)性難題。例如，在初期支護(hù)施工完成后，工程常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、變形、塌方等一系列病害，并隨著施工的逐漸深入，加劇大規(guī)模沉降風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而加大施工的風(fēng)險(xiǎn)，影響施工作業(yè)的有序開(kāi)展。若想保證工程質(zhì)量，就需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃囊约暗刭|(zhì)地形進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，采用分層開(kāi)挖支護(hù)法，避免出現(xiàn)單一受力點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)施工的質(zhì)量管理，對(duì)工程進(jìn)行全過(guò)程嚴(yán)格把控，這樣才能進(jìn)一步解決難題，保證施工的質(zhì)量。

1.2 工程規(guī)模大

山區(qū)高速公路橋梁因?yàn)橐缭礁呱?、深谷等眾多不同的區(qū)域，所以在實(shí)際施工過(guò)程中需要施工的公里數(shù)較長(zhǎng)，需要的施工人員也較多，進(jìn)而擴(kuò)大了管理的規(guī)模，增加了管理的難度。此外，在具體的施工過(guò)程中需要使用的工程設(shè)備較多，涉及的環(huán)節(jié)多且復(fù)雜，需要多個(gè)部門(mén)采用不同的施工工藝、工序等協(xié)調(diào)配合，這也是造成工程規(guī)模較大的主要因素。工程周期較長(zhǎng)、工程任務(wù)復(fù)雜艱巨，故要想保證橋梁質(zhì)量，就要做好現(xiàn)場(chǎng)勘察，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件提出切實(shí)可行的技術(shù)方案，嚴(yán)格把控設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵點(diǎn)，這樣才能進(jìn)一步確保施工的質(zhì)量，提升橋梁的耐用性和安全性。

1.3 工程造價(jià)高

由于山區(qū)高速公路橋梁的建設(shè)周期長(zhǎng)，工程任務(wù)復(fù)雜艱巨，需要投入大量的機(jī)械設(shè)備、工程物資以及人力資源，還要配備具有專(zhuān)業(yè)施工技能的人才。因此，山區(qū)高速公路橋梁的工程造價(jià)成本不同于一般的工程，其工程造價(jià)更高。例如，要給每一根墩柱提供6m的模板，配備大噸位吊車(chē)以及其他眾多機(jī)械設(shè)備，這些都需要大量資金提供有力的保障。

1.4 施工存在安全問(wèn)題

山區(qū)一般地勢(shì)險(xiǎn)峻，加上橋梁施工通常需要進(jìn)行高空作業(yè)，這兩種因素的疊加不但使施工難度顯著增加，而且施工人員的安全問(wèn)題更加難以得到有效保障。高空作業(yè)相較于其他普通作業(yè)方式，難度系數(shù)更高，且山區(qū)地勢(shì)地貌較為復(fù)雜，有些地方無(wú)法完全依賴(lài)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，必須輔以人工才能開(kāi)展作業(yè)，因此難以有效保障工作人員的安全，施工存在很多安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)原則

2.1 具備經(jīng)濟(jì)性，施工養(yǎng)護(hù)容易

山區(qū)地勢(shì)險(xiǎn)峻，地形起伏較大，在進(jìn)行橋梁施工時(shí)需要投入更多的大型設(shè)備和專(zhuān)業(yè)技術(shù)施工人員，導(dǎo)致山區(qū)高速公路橋梁的工程造價(jià)成本相較于其他普通工程施工成本要高得多。山區(qū)高速公路橋梁的建設(shè)需要考慮經(jīng)濟(jì)性和工程的可行性，在兩者之間盡量尋求平衡。同時(shí)，中小型橋梁應(yīng)該在有預(yù)制條件的前提下采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，而大跨徑橋梁應(yīng)該就地選材，以縮短材料的運(yùn)距，同時(shí)應(yīng)盡可能地使用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。此外，橋梁后期的養(yǎng)護(hù)十分重要，尤其是對(duì)于處在地勢(shì)條件不好、氣候環(huán)境惡劣的橋梁，必須使所建設(shè)的橋梁具有良好的耐候性，并且便于后期的養(yǎng)護(hù)管理。

2.2 造型優(yōu)美，與自然相協(xié)調(diào)

造型優(yōu)美的橋梁既讓人賞心悅目，又可以樹(shù)立山區(qū)良好的形象，因此在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，應(yīng)在保證橋梁質(zhì)量的前提下，使其造型更加優(yōu)美。同時(shí)，在生態(tài)環(huán)境日益惡劣的情況下，山區(qū)公路橋梁的建設(shè)更應(yīng)該考慮其對(duì)自然環(huán)境的影響，盡量避免或減輕對(duì)自然環(huán)境的破壞，使人與環(huán)境和諧相處。例如，在建設(shè)高速公路橋梁時(shí)，應(yīng)盡量避免污染河流，將對(duì)自然環(huán)境的破壞降到最低；在修建山區(qū)高速公路橋梁時(shí)，要盡可能保護(hù)建設(shè)區(qū)域內(nèi)的耕地和其他自然生態(tài)環(huán)境。

3 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

地形、地質(zhì)、水文、橋梁跨度、橋墩高度等都會(huì)影響山區(qū)高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些因素的干擾，選擇一些便于施工、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低的橋型。在對(duì)普通的橋梁的上部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)多采用裝配式結(jié)構(gòu)；而對(duì)于高度大于60m的橋梁而言，為了提高橋梁質(zhì)量，一般采用連續(xù)剛構(gòu)橋型。但是山區(qū)地勢(shì)較為復(fù)雜，容易在雨季受到河流的影響，河水內(nèi)所攜帶的泥沙石等物質(zhì)會(huì)威脅橋墩的穩(wěn)定性，因此應(yīng)盡量避免在溝谷中心設(shè)置橋梁跨越點(diǎn)。同時(shí)，為了更好地使橋梁適應(yīng)山區(qū)地形，可以采用組合跨徑布控的方式。此外，應(yīng)注意斜坡上橋梁基礎(chǔ)施工，確保不會(huì)受到當(dāng)?shù)刂脖坏挠绊?，要盡可能地采取跨度較大的設(shè)計(jì)。

3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行山區(qū)高速公路橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮橋梁的抗震性。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算彎橋高墩時(shí)，應(yīng)考慮其偏心荷載、離心力和風(fēng)荷載等影響因素，并且要保證各橋墩的高度相差不大，才能進(jìn)一步確保山區(qū)高速公路橋梁的抗震性能。橋梁墩高小于35m的橋墩，一般采用圓柱式的橋墩；橋梁墩高大于35m的橋墩，一般采用空心類(lèi)的橋墩。同時(shí)，在設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該盡量減少橋墩類(lèi)型，以方便標(biāo)準(zhǔn)化施工。此外，斜坡也是施工需要重點(diǎn)考慮的地方，尤其是當(dāng)斜坡較陡時(shí)，應(yīng)增加樁基礎(chǔ)的嵌巖深度。

3.3 附屬結(jié)構(gòu)及排水設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

山區(qū)高速公路橋梁的附屬結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)非常重要，只有對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能使公路橋梁更加穩(wěn)固。首先，應(yīng)該關(guān)注橋頭搭板的設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)貙訛榫鶆驇r層時(shí)，如果橋臺(tái)的位置處于挖方段，那么在設(shè)計(jì)時(shí)就不可以設(shè)置搭板。其次，需要考慮橋梁的伸縮裝置設(shè)計(jì)。當(dāng)橋梁為高墩時(shí)，要考慮伸縮量增大的情況，然后通過(guò)一定的計(jì)算使伸縮裝置得到合理的延長(zhǎng)。最后，橋面防排水設(shè)計(jì)要根據(jù)橋梁的位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果橋梁位于凹形曲線上，那么可以在曲線的低凹點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的泄水孔，然后加密泄水管；如果橋梁需要跨越水庫(kù)或者經(jīng)過(guò)敏感的水源保護(hù)區(qū)，則需要對(duì)橋面排水進(jìn)行集中排放。在橋面排水的具體設(shè)計(jì)中，要將橋面的水設(shè)計(jì)引入附近的邊渠位置，而不能將水排在公路上，以免對(duì)路面造成污染，影響路面正常的交通運(yùn)行。鑒于此，當(dāng)橋梁需要跨域水庫(kù)或者經(jīng)過(guò)水源保護(hù)區(qū)域時(shí)，可以進(jìn)行隔油沉淀設(shè)計(jì)，從而滿(mǎn)足排放的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 橋梁防滑坡的設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

山區(qū)高速公路橋梁所處區(qū)域的氣候條件一般較為復(fù)雜，如果橋梁在降雨、降雪量較大的區(qū)域，則車(chē)輛在行駛的過(guò)程中容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，極易發(fā)生交通事故，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該做好橋梁防滑坡的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以防車(chē)輛出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，保障人們安全出行。因此，設(shè)計(jì)人員要做好減載、反壓、地面排水等多項(xiàng)設(shè)計(jì)，降低滑坡的概率，保障山區(qū)高速公路橋梁的安全性。同時(shí)，應(yīng)盡量在旱季施工，有效避免破壞滑體的穩(wěn)定性。山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)如果實(shí)在無(wú)法避免滑體，應(yīng)考慮對(duì)滑體進(jìn)行防護(hù)和加固。在實(shí)際的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，如何選擇防滑坡的設(shè)計(jì)方案，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行深入考察，對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行分析，從而選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，保障橋梁的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，山區(qū)高速公路橋梁對(duì)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義重大，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)山區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察，并采取合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步提高山區(qū)高速公路橋梁的安全穩(wěn)定性能，避免在后續(xù)的使用中出現(xiàn)問(wèn)題，保障山區(qū)高速公路橋梁的質(zhì)量，推動(dòng)山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。