张家界市西部旅游通道杨家界大道桥梁设计

胡方健，缪嫜妮

[上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200125]

1 工程概况

张家界市西部旅游通道杨家界大道工程，南起张桑高速公路教字垭互通，经过兴隆村、康家堰、黄关塔、青龙垭隧道、中湖坪，北至武陵源景区杨家界门票站（见图1），全长约12.3 km，其中桥涵占30%，隧道约占4%。本项目的建设对张家界打造武陵山片区旅游交通枢纽城市，早日实现“旅游胜地梦、全面小康梦”的目标，具有重要的推动作用。

图1 工程区位图

本项目于2015 年年底启动设计，2016 年年底开始施工，并于2019 年竣工，建安费约10.1 亿元。

本项目主要技术标准：道路等级为一级公路，设计行车速度为60 km/h，通行规模按双向4 车道+双硬路肩（城镇段按双向4 车道+双人非），路基总宽22 m（城镇段按24.5 m和30 m），地震基本烈度为6度。本项目设计涉及路线、路基路面、桥梁、隧道、水工结构、绿化、排水等专业[1]。

2 总体设计理念

基于对工程特点和建设条件的分析，本工程采用“ON THE ROAD”设计主题，借鉴国内一些旅游公路的设计理念[2-4]，依靠生态、科技、人本三大技术手段，使游客于路上随处感受张家界最本色的自然风光和地方文化，打造“你站在桥上看风景，看风景的人在楼上看你，你和风景融为一体的梦的意境”。以两条思路贯穿工程设计始终：（1）自然之路——还原真实、本色、自然、生态的湘西风情；（2）体验之旅——展现安全、舒适、温馨、多样的休闲旅行。

基于以上思路，在本工程设计中遵循以下理念：

（1）最小破坏理念。根据环境敏感度设计，避免造成不可恢复损坏，尽量减少建设用地，选用环保方案。

（2）最大保护理念。集中取土作为路基填土和绿化土。保护原状苗木，完工后再利用。研究野生动物生态，布局全线动物通道。

（3）宽容设计理念。设计中始终遵循“不应强迫驾驶员改变状态来适应道路，不苛求驾驶员以绝对正确的判断、敏捷的反应弥补由于道路本身因素所造成的事故隐患”。

（4）灵活设计理念。因地制宜地划分为公路段和城镇段，选用不同的技术标准。

（5）适应性设计理念。取材应适应当地习惯。结合山岭区特点，选用耐久、易养护的材料。结合自然设计，力求完美融合。

（6）全生命周期设计理念。从旅游公路建设的长效性，坚持工程构筑物的全生命周期设计理念。

（7）综合设计理念。各个专业在全过程中不断优化、沟通、调整、衔接与落实，实现综合效益的提升。

3 桥梁工程设计概况[1]

工程中共有桥梁20 座，总长约3.7 km。按单座桥梁总长分类，含大桥14 座、中桥和小桥6 座、涵洞25座，桥涵占比约30%。

桥梁布置和结构型式选择按照安全可靠、适用耐久、技术先进、经济合理、与环境协调的原则，结合路线线形、地形、地质、材料来源、材料运输、周围环境等条件综合考虑。

根据总体设计方案，桥梁分为公路段和城镇段，主要差别在于桥面横向布置和总宽、设计荷载及其附属设施等。公路段桥面布置为：0.5 m（防撞护栏）+10.25 m（车行道）+0.5 m（中央分隔墩）+10.25 m（车行道）+0.5 m（防撞护栏）=22.0 m。城镇段桥面布置为：0.25 m（栏杆）+2.5 m（人行道）+2.5 m（非机动车道）+1.5 m（绿化带）+7.5 m（机动车道）+0.5 m（防撞护栏）+1 m（中分带）+0.5 m（防撞护栏）+7.5 m（机动车道）+1.5 m（绿化带）+2.5 m（非机动车道）+2.5 m（人行道）+0.25 m（栏杆）=30.5 m。

为便于建设、保证质量和加快进度，桥梁结构按常规的公路做法，大量采用装配式结构，选用25～35 m装配式小箱梁，并按结构连续设计，在小半径弯道和大跨径区段采用现浇连续梁桥。

由于本工程地处我国中南山区，地形起伏较大，地质条件多变，河流曲折且设防流量大，桥梁墩台设计涉及大量的场地处理和结构防护等工作。工程沿线还存在大量农田，桥台放坡受限较多，大量采用坡脚挡墙。

4 桥梁设计特点

4.1 充分融合市政标准的山区公路

本项目特点之一为公路与城镇道路共存与融合，公路段和城镇段桥梁照片如图2、图3 所示。桥梁需适应道路技术标准，主要措施如下：

图2 公路段桥梁

图3 城镇段桥梁

（1）有针对性地布置主梁小箱梁，尽量错开湿接缝与轮迹线。

（2）根据设计标准区分各特征路段的桥梁设计荷载，并保证结构在公路和市政标准下的安全性。

（3）根据人行道和观景台布置桥面铺装，设置外包式基座提升桥梁外形连续性，比选多种人行道栏杆、地砖和灯杆方案提升景区品质。

（4）根据道路纵横布置合理设置桥面排水，公路段按市政排水方式设置集中式排水管，并接入地面雨水系统。

4.2 大规模应用装配式结构

本项目桥梁标准段上部采用标准化建造方案，选用交通部标准系列的25～35 m预应力混凝土小箱梁。小箱梁共计89 跨，占桥梁总跨数的78.7%，并按先简支后结构连续形式（8 号桥照片见图4，总长490 m）。标准段下部结构采用排架墩，基础按一柱一桩。桥台根据地形分别采用轻型桥台、肋板式桥台和重力式桥台。施工时，先建造临时通道，再施工基础和桥墩，采用架桥机逐孔安装小箱梁、逐墩张拉负弯矩钢束，然后施工桥面系及附属。

图4 小箱梁桥现场照片（8 号桥）

4.3 尽力降低结构对流域的影响

本项目线路大部分位于山腰下，多次跨越主河道及相关支流。本项目位于河流中上游区域，当地雨量充沛，河道平均径流量大且山洪水位变化剧烈，故设计时按水文资料预留较多过水断面，令桥墩轴线尽量设置于主河槽靠外侧区域并顺沿河道主流线方向（见图5）。上述措施能充分降低桥梁结构对水流的影响，也能保护桥梁在冲刷和冲击下的自身安全。

图5 桥墩斜交调整（16 号桥）

对于线路与河道斜交较大的区域，桥墩占据河道过多空间并影响局部景观时，设计调整为大跨径现浇梁，并少设水中墩（见图6）。

图6 河道浅滩区桥梁处理（4 号桥）

对于线路与河道平行的区域，多个桥墩难以避让激流时，设计调整为大跨径现浇梁并设门架墩（见图7、图8）。

图7 河道激流区桥梁处理（11 号桥，立面）

图8 河道激流区桥梁处理（11 号桥，桥下）

对于洪水期流量较大且可能发生泥石流灾害的区域，将涵洞调整为中等跨径桥梁并增强桥台护坡（见图9）。

图9 涵洞改桥（3 号桥）

4.4 尽力降低工程对生态的影响

本项目周围存在大量无人居住区域，且当地原始森林保护措施得当。本项目建设的构造物在完工后应尽可能不影响野生动物在地面的活动空间，尤其是水域附近范围，应留出通道（见图10）。总体设计在初步设计中对一部分路基段做适当调整，在不显著增加工程费用的前提下，尽力做到对生态环境和野生动物的保护。

图10 线路下方通行道预留（10 号桥）

5 桥梁设计难点——与河道近平行的大跨径连续梁桥

本项目11 号桥局部的桥梁中心线几乎与河道平行，如果仍然采用小箱梁+排架墩的标准结构，桥墩将会极大地影响水流并导致其他问题。故设计最终采用40 m+60 m+40 m大跨径变高度预应力混凝土现浇梁以减少布墩，并设置门架墩（见图11）以令桥墩基础避开河床中的巨石。但这给设计带来较多难题，具体如下：

图11 11 号桥的总体布置图

（1）大跨径连续梁中支点门架墩跨径达27 m。如果采用墩梁固结框架，将令桥墩和基础承受较大弯矩。如果采用主梁支承在门架梁上，虽然设计和施工较为简单且能解决基础受弯问题，但结构经济指标偏高且外形不佳。如果采用主梁横梁向外伸出并以支座支撑桥墩的形式，虽然结构经济指标较好，但设计和施工难度很大。经过对现场建设条件的充分比较，选择采用方案三，最终通过设计和施工等多方努力，取得了较好的环境效益和经济效益。

（2）上述门架墩设计时，桥墩基础需避让河道激流、河床巨石和山体。在基础平面设计稳定后，还需设计顺延河道的直立式挡墙，以保护桥墩和基础不受激流冲刷、漂浮物和滚石撞击，挡墙顶面填土恢复绿化。此外，桥墩附近山体的斜面还有较大的地表流水（见图12），需在桥墩基础外侧设置硬质护坡和截水沟，以避免地表流水冲刷桥墩基础土体，进而影响桥梁安全。

图12 山体地表水引导处理

（3）由于跨径布置原因，另一个中墩位于一座小山头的腰部。但经勘察，该山头为松散坡积土夹少量石块。如果挖除桥墩附近土体，需付出较大代价且影响邻近主山体稳定。如果不挖除，则面临运营期坍方风险。经过多方讨论，最终采用对该山头实施逐级开挖、并设分级混凝土挡墙的措施。实施完毕后，再逐步恢复桥位附近绿化。

6 结语

（1）本项目于2016 年年底开工建设，并于2019年8 月竣工通车，至今无重大安全问题。杨家界大道的开通运营为推动当地旅游发展起到了重要作用。

（2）本项目属于有较高要求的山区公路与城镇道路相结合的复杂工程，设计人员经过设计和施工配合的磨炼，相关业务能力获得了较大的提升，尤其是在公路与市政桥梁风格融合、装配式桥梁设计、环境保护设计等方面积累了丰富的经验。期望本文能对今后相关工程设计提供借鉴。