宁宣杭高速公路宁国至千秋关段桥涵设计

王祖珍 张 鲲

宁宣杭高速公路宁国—千秋关段，起点接宁宣杭高速公路宣城至宁国段与扬绩高速公路宁国至绩溪段交叉的宁国枢纽互通，终点位于皖浙交界的千秋关，顺接规划中的南京至金华高速公路浙江段，全长40.202 km。

本项目地形复杂，主要表现为地面高差大，变化频繁，横坡陡;地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌等不良地质。受此影响，路线布设时平纵横三个方面都受到约束，平曲线多，半径小，纵坡大，横坡陡，弯坡桥多，高墩较多，桥梁布孔结合桥梁所处地区的环境布置，结合路基填土高度及地形、地质条件确定桥长，一般按桥台填土高度6.5 m～8.0 m控制;在软土地基上应考虑路基沉降及稳定性等因素，可适当增加桥孔长度，降低填土高度。当为斜桥、弯桥时还考虑行车视线要求;考虑在桥宽及坡脚范围内地形变化对布孔及基础的影响;对于跨越河道或沟渠的桥梁主孔布置在河道的主槽，河道中桥跨布置及墩柱布设情况也征求河道管理部门的同意。设计时需解决好桥梁各细部构造与地形地质以及与路基之间的关系。

1 桥梁与高填土路基

本项目跨多数山谷桥梁不受水文控制而只受地形控制，一般而言，对于路基填土高度大于20 m时，采用桥梁跨越。但对于部分地质情况较好的路段，虽然路基填土高度大于20 m，但由于V形山谷收敛较快，且与隧道相连或挖方较大，为消化挖方弃渣，减少运距，节约总体造价，综合考虑采用路基方式。

2 半幅路基与半幅桥梁

本项目在K27+300附近左幅跨东津河，右幅傍山，且右幅地形横坡陡，挖方最小为15 m，故综合考虑在左幅设置桥梁跨越，右幅设置路基，并在中分带处设置挡墙，以防右幅路基侵占东津河河道。此外，路线在K34+400处上跨清水坞水库的防洪通道，该防洪通道两侧地面横向高差较大，尤其右幅达十几米，故为了缩短桥梁规模，降低工程造价，将左线设置路基和挡墙，右线采用桥梁跨越，同时将防洪通道改至路线右侧。

3 主线桥梁上部结构设计

本项目作为山区高速公路，无通航河流，故桥孔布设都是常规的中小跨径桥梁，设计时采用了施工方便、造价经济的标准化、装配式结构。对于20 m以下跨径桥梁(包括对于20 m跨径桥梁)采用预应力混凝土简支T梁;25 m，30 m跨径采用预应力混凝土先简支后连续组合箱梁;对于填土高度在40 m～50 m的中间坞高架桥，由于地处两隧道之间，大型机具进入困难，架设设备要求较高，故选用吊装重量相对较轻的40 m预应力混凝土先简支后连续T梁;其余互通变宽桥采用预应力混凝土现浇连续箱梁。

4 跨越S104的特殊桥墩设计

本项目在K23+000狮桥上跨S104，桥位处位于城镇段，人口密集，交通量大，S104与路线交角很小，为14°，且路线左侧为欠稳定高边坡，见图1。受路线大桩号侧老桥控制，S104很难改线，且地方公路管理部门和当地居民也不同意S104改线，故设计时采取了桥梁跨越。根据公路管理部门要求的S104建筑宽度17 m控制，桥墩布置尽量避开路线左侧的欠稳定高边坡，桥梁若采用一跨布置，则至少需要80 m跨径错孔布置，即采用现浇连续结构，严重影响桥下交通和S104的通透性，造价也增加很多。综合比较后，采用造价低廉、施工方便的40 m预应力混凝土先简支后连续T梁，并采用门架墩以跨越S104。

图1 省道S104

门架墩的位置尽量避开K23+030～K23+120左侧的欠稳定高边坡，外形设计以桥墩承台不侵占路基边沟为原则，兼顾受力、功能和美观的要求，采用V形墩和Y形墩，见图2。

图2 V形墩和Y形墩断面图

V形墩的采用，既解决了门架墩的通透和通视性差的缺点，又减少了桥墩盖梁长度和桥墩的偏心受压现象，并使得桥墩盖梁受力更加合理;Y形墩的采用有效地减少了盖梁顶的负弯矩和配筋。

5 上跨桥设计

本项目为交通部典型示范工程，上跨桥设计时，已充分考虑典型示范工程的要点，在外形设计和桥型选择方面选择了结构轻盈、外形美观的桥梁，并与当地地形相融合，达到与自然的和谐统一，如拱桥、钢箱梁和连续梁。作为高速公路的亮点和窗口之一，上跨桥设计在部分细节设计进行了创新，如K34+744车行天桥位于填方段，桥型选择有连续梁、连续刚构、无梁板等。该段主线路基为分离式，两分离式路基之间间距为25 m，若采用两跨，则至少采用30 m跨径，且桥墩较矮，容易造成“门洞效应”;若采用常规的4-20 m，桥梁虽然通透，但较为呆板，整体美观性均较差。故将常规的圆柱墩改为Y形墩，且墩梁固结，配以曲线，顿使桥梁凸显简洁、明快、大方，增加美学效果。

6 桥位处岩溶设计

本项目灰岩、泥质灰岩、泥灰岩分布较广，部分段落岩溶发育，岩溶主要分布于 K11+440～K12+245，K14+300～K14+485，K21+040 ～ K21+220，K22+005 ～ K22+756，K23+615 ～K23+762，K25+830～K26+000，K28+965～K29+335段，主要由寒武系地层组成，上覆第四系松散层薄。为了尽量减少岩溶对路基的影响，本项目多数地段采用了桥梁、涵洞跨越。

本项目桥位处岩溶的处理方法一般采用开挖回填、钻孔注浆、桩基穿透等措施。具体为:

1)对于部分埋置较浅、顶板较薄，并已停止发育的干溶洞，为防止路基和构造物下沉或不均匀沉降，先采用人工或机械方式揭除溶洞顶板，清除溶洞内填充物，再采用浆砌片石进行回填;

2)对于部分溶洞埋置较深，且溶洞顶板岩层厚度及强度不能满足荷载要求时，采用钻孔方式向洞内灌注水泥砂浆、混凝土等，以提高洞内填充物的承载力。该处理方式适用于溶洞规模不大，一般为充填或半充填的干溶洞;

3)对于桥梁桩基无法避开溶洞群时，为保证桩基具备足够承载力，对溶洞采取穿透处理，将桩底嵌入具有足够厚度与强度的完整基岩层，如K26+800阳坞大桥。同时对于充填性溶洞和规模不大的半充填性溶洞，桩基要求采用泥浆护壁成孔;对于规模较大，且为非充填形溶洞或地下暗河，桩基要求采用钢护筒成孔。

岩溶处理方法得当与否，主要依赖于地质勘察的详实和准确，故对岩溶发育区的构造物，特别是大中型构造物，应进行详细的地质勘探，查明基岩岩性、基岩面起伏情况及岩溶发育规律。施工前还需进行逐桩钻探，以准确查明溶洞空间大小、位置及平面分布，查明项目走廊带范围内有关岩溶发育规律和各种岩溶的分布、形态、规模、岩溶水情况和岩层的工程性质，以便为工程的稳定性作出恰当合理的评价和处治措施，进而进行动态设计。

7 高填土路堤涵洞设计

本项目作为山区高速公路，不可避免的会出现较多的高填土涵洞和通道，一般以箱涵和盖板涵为主。高填土涵洞洞身主要承受的荷载是填土自重和土压力，荷载效应较小，填土的压实度需做特殊要求，以保证填土形成土体自拱，减小涵台的土压力。当横向高差较大的地段，通道进出口设置台阶，以利于人们出行;盖板涵的横向坡度较大时，做成阶梯型;考虑山区水流和地形特点，对于横向高差较大的涵洞，涵洞进水口要设集水井，出水口要设急流槽、消力池等消能措施。

以上是本项目桥涵设计的一些内容和思路，当然桥涵设计远不止这些内容，不同的项目特点也有不同设计方法和理念，本文仅根据本项目的特点进行了总结，有不当之处还请各位同仁指正。

[1]黄怿民.山区高速公路桥梁设计[J].公路与汽运，2009(3):37-38.

[2]陈 伟.岩溶山区高速公路桥梁桩基施工技术应用探讨[J].山西科技，2010(6):72-73.