宣杨高速公路某桥梁改路基方案调整及桥涵优化策略探讨

胡万美　 王德云　 程杰

中国葛洲坝集团股份有限公司　 湖北武汉　 430000

摘　要：本文以云南山区某高速公路工程为实例，通过技术、经济比选优化桥改路基方案。并结合本项目桥涵设计和实施过程中碰到的问题，提出山区高速桥涵变更和优化控制的方法，为今后类似项目设计提供了参考。

　　关键词：山区高速公路；桥涵设计；经济比选

　　前言

　　随着我国基础设施建设规模的不断扩大，国家对高速公路建设投资的力度也逐步加大，中西部山区高速公路成为新的建设重点。山区高速因地质结构、地形地貌复杂，跨越深沟丘壑，地势起伏较大，增加了高速公路勘察设计、施工的难度。依托云贵山区某项目，通过技术、经济比选，优化部分桥涵方案，得到了较好的经济和社会效益。

1新房子大桥优化

新房子大桥位于大营坡隧道、茂宗隧道间，跨越冲沟和地方机耕道路。两岸桥台均位于山坡上，桥台处植被较为茂密。右线桥梁平面位于直线上，纵面位于 R=30000m 的竖曲线上，左线桥梁平面位于直线上，纵面位于 2%的下坡段。该桥梁原设计方案采用 30m 跨径预应力混凝土T梁。

桥址区上覆第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）粉质黏土、碎石，下伏基岩为三迭系下统飞仙关组（T1f）泥质砂岩。本段三面环山，凹处最深22.53m，较为平缓，长度约95m，其余两端各90m，山体纵坡较为均匀。经现场实际测量计算，本段如改成路基共需要填料约18.2万立方米，利用隧道洞渣即可完成路基填筑。根据地勘资料显示及现场踏勘情况来看，本段地质表面属于强风化泥岩，地基承载力较好，对于修建路基为较好的前提条件。本段沟底地形较缓，也较为适合路基填筑。

按合同单价计算，新房子大桥造价约2522.89万元。如此处改成路基，需要补征土地25.3亩，并在原大桥位置两端各设置一道通道涵，在原大桥中间位置设置一道排水涵洞，本段改成路基后需要填方约18.2万立方米，经工程量造价对比分析，由桥梁改成路基总造价约为1644.02万元，可直接节约造价878.87万元。

2海河中桥优化

海河中桥原设计为3×30m预应力T梁桥，主要功能为满足海河行洪和当地一条村道通行。经现场实测，海河桥址处过水沟渠平均宽度为4.5m，平均沟深为1.5m。根据设计图纸海河设计洪水频率为100年一遇，洪水流量93.1m³/S,设计洪水位2117.892m，此处改沟相应设计过水断面为梯形（上宽20m，底宽16m，深度2m），过水面积36㎡。

根据桥位处地勘报告，该桥所处地层为石灰岩地层，存在岩溶可能，桩基施工质量及安全存在较大不确定因素，且该桥前后的路基及服务区挖方共计103万方,填方31万方,根据设计土石方调配方案需弃方72万方。将该桥优化为路基，桥梁所跨地方道路和海河分别改为通道和涵洞通过。优化后，减少桥梁97m，增加路基填方3.7万方，增加过水涵洞、车行通道各约50m，既可满足通行和过水需求，同时也能消化部分弃方，利于环保和水土保持。

从投资方面考虑，原海河中桥造价约739.9万元，优化后造价约为490.1万元，可节省造价249.8万元；从环境保护与水土保持方面考虑，减少弃方约为3.7万m³；从结构安全方面考虑，可减少岩溶地质对桥梁结构稳定性的影响。

3山区高速公路桥涵的设计优化

3.1 桥涵结构及材质因素

由于本项目所处地势起伏较大、小型冲沟发育等特点，施工图设计阶段将多数小桥涵按照汇水面积小且无通航要求，多设计为小桥或盖板涵。但在项目施工阶段，考虑施工难度、工期、造价等因素，将多处盖板涵调整为钢波纹管涵，并将其直径控制在1.5-3米之间，不仅满足了冲沟泄洪流量要求，还为后期的清淤、养护工作开展提供了条件。钢波纹管涵的造价成本较混凝土箱涵低，厂家预制，现场拼装，具有自重轻，拼装时间短、施工便捷、效率高等特点，在很大程度上保证了山区高速公路工程建设的经济效益和工期。

3.2 桥涵使用功能因素

针对部分地段设置多处使用功能不同的桥涵问题，施工阶段根据地形条件和使用功能进行了调整，将部分同一部位独立设置的通道涵和过水涵进行了合并，相邻部位重复设置的通道箱涵及改路进行了优化取消，从而达到了优化涵洞设置，减少投资的目的。如将某改路天桥取消，调整为填方路基段并结合路基排水及左侧小河沟过水需求，拟合并为一处带涵通道，减少了改路的绕行长度，有效解决了机耕通行和排水问题。

取消部分涵洞建设，转而结合采用边沟排水方式替代涵洞排水。如原设计某盖板涵出水口正对沟外的房屋和耕地，为减小对农田的耕作和房屋的影响，取消该处过水涵，将水流通过路基边沟引排至其它盖板涵，增加路基右侧的边沟尺寸，增加后尺寸为1.0X1.5m，边沟底板厚度与沟壁由原来的0.3m增加为0.4m。这样一来，不仅大幅加快了工程建设速度，还降低了工程的造价成本。

3.3 地质及选址因素优化

针对部分小型河流及常流水冲沟，经现场勘察，基底土层承载能力较低。小桥涵选址如在此处，需对进行清淤换填处理，故在施工阶段，将部分箱涵位置进行了平移调整，设置于承载力较高的地段，有效避免了后期的沉降，减少了地基换填处治的成本。如某涵洞原设计进水口端段落位于挖方段中，中间部分段落位于填方段，出口端流水面高程顺接原地面高程，为保证涵洞施工质量，将涵洞位置优化调整，有效避免了后期不均匀沉降。

3.4 施工组织及进度因素优化

针对部分桥梁处于深谷冲沟地段，桥梁桩基位于悬崖峭壁上，便道及施工平台建设困难，存在较大的施工难度和后期运营安全隐患，经优化论证，设计将原跨径进行调整。如白露中桥将原设计四跨4×20米T梁变更为两跨2×40米T梁，很好解决了施工难题；砚塘1#桥将部分40米T梁调整为30米T梁，较好避开了悬崖峭壁，使整座桥梁桩基基本位于地势较平坦地段，加快了施工进度，并减少了投资；宗范中桥原设计为97米，3×30米T梁桥，为全线最后一个标段内唯一一座桥梁，考虑梁场建设费用高，运梁通道需经过两条中长隧道，施工过程中地质条件差导致隧道贯通时间滞后，宗范中桥桥梁采用T梁架设将成为标段内控制性节点，为保证整体工期和通车目标不受影响，将预制T梁调整为现浇箱梁，虽然成本有所增加，但项目整体投资效益得到保证。

4 结束语

综上所述，山区高速公路建设环境复杂多变，不得不面临深沟坡陡、地势起伏较大等不稳定问题，对勘察、设计，施工均提出较高的要求，需经实地勘察后对桥涵选址及结构形式进行设计阶段和施工阶段优化，以达到最优的投资控制目标。条件允许的情况下，可以对中小桥梁跨径进行调整，或采取路基改桥梁及桥梁优化为路基方案。事实证明，在充分进行实地勘察，通过技术、经济比选后，对现有设计方案进行调整具有很大的操作可行性和优化空间，对于工程造价、施工，运营维护具有积极的作用，希望本文的研究能够为山区高速公路建设的桥涵优化工作提供一点实践和理论指导作用。

参考文献:

[1]安玉芳.谈山区公路小桥涵设计原则和优化对策[J].山西建筑,2018(31).

[2]李传亮.高速公路小桥涵设计分析[J].黑龙江交通科技,2017(12).

[3]于晓芳.公路小桥涵设计及施工问题探讨[J].中国公路,2017(14).

作者简介：胡万美，（1984-~），男，本科，高级工程师，现从事公路施工