沪蓉西山区高速公路设计技术小结

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1、沪蓉西山区高速公路设计技术小结沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路是一条典型的山区高速公路，地形地质复杂，桥、隧众多，工程造价高，是目前我国设计、施工难度最大的山区高速公路之一。该项目全长180.974公里，共30个施工标段，其中特大桥41座54804.397米、大桥156座65440.284米、中桥43座5418.487米，特长隧道8座35288.155米、长隧道7座10671.269米、中隧道11座7362.900米，桥梁占路线比例32.6%，隧道占路线比例27.2%。我院承担第110施工标段共68.236公里、第2430施工标段共63.876公里的勘测设计及后期服务工作，本项目于2004年8

2、月20日正式开工，总体情况反映设计成果良好。根据沪蓉西设代工作期间，我院设计文件中所暴露出的一些问题，现场看到的一些实际情况，以及从施工、管理角度出发所反映的一些问题进行了归纳、总结，借以引起有关设计人员的注意，为我院今后的山区高速公路设计提供参考，进一步提高设计质量。l 地质沪蓉西高速公路存在的主要工程地质问题是：崩塌、掉块、滑坡、溶岩渗漏、塌陷、地下暗河等不良地质现象，号称“集地质病害之大成”。虽然在勘察设计阶段，地勘人员进行了大量地调、物探及钻探工作，但在范围、方法、勘察深度以及对工程的危害程度和处治方法上还有待进一步提高，主要表现在以下几个方面： 对外委工作的监管还需加强。由于线长、面

3、广、量大，外委合作充分利用了社会资源，很好地解决了周期短、工作量大的矛盾，但外委单位在合作中也存在不钻、少钻或不在线位上钻的情况，给资料的准确性造成影响。如刘家坳隧道实际开挖地质情况与设计地质情况完全不一致。 勘察深度还需加强。地调时未对岩溶管道（洞室）进行实测，未取得岩溶管道（洞室）的空间形态、位置和顶底板厚度参数，如花石板1#大桥在勘察设计阶段，进行了地调和钻探工作，在地勘过程中，对岩溶管道的位置进行了推测，但未对溶洞进行进一步的勘测，以至于施工开挖过程中发现一特大型溶洞，增加了设计处理的难度。花石板1#大桥溶洞布置图 勘察方法、勘察成果综合分析还需加强。如崔坝隧道钻探已揭示有溶洞，然后采

4、用高密度电法探测，未发现埋深小于50米的大型溶洞，主要原因是勘察方法针对性不强，应根据具体地质特征及工程特点，采用针对性勘察方法进行综合勘探，尽量提高勘察准确度和精度。如大水井隧道采用深层震法对埋深300米的构造裂隙揭示得较为准确。崔坝隧道溶洞图 隧道围岩分类初勘、详勘的差别较大，水文地质勘察与实际出入较大。隧道围岩在初勘阶段定义的围岩类别在详勘阶段考虑岩溶、水文地质的影响普遍降低了一类，同时在施工图设计中增加了围幕注浆处理及抗水压衬砌，增加了工程造价。实际开挖情况与初勘阶段围岩类别较吻合，水文地质分析偏保守，目前大多数隧道已贯通，根据水文观测情况，水压、水量均较小，因此施工过程中取消了围幕注

5、浆及抗水压衬砌。 对滑坡的调查及施工的影响认识还需加强。如魏家洲桥头滑坡、贺家坪滑坡、10标滑坡、张家坡滑坡、施潭坝滑坡、施家梁子滑坡等都是在施工过程中引发滑坡变形，工程处治每处都是几百上千万元。施潭坝滑坡现场图 岩溶勘察成果与施工勘察成果变化较大。由于岩溶地区地质的复杂性，详勘阶段钻探局限性大，不能代表施工桩位的地质情况，造成桩基长度的变化较大，以后应尽可能在桩位上钻孔，设计上应对岩溶的不确定性有充分的认识，增加处理预案。 勘察人员对工程地质评价及建议适用性还需加强。在地勘成果资料中定性描述较多，定量数据不足，不能满足设计的需要，设计人员不好利用。因此地勘成果应尽量提供直接用于设计的地质参数

6、。 设计人员未能很好地综合分析并充分利用地勘成果。如勘察阶段发现的岩堆、岩溶漏斗，由于设计人员认识不足，设计方案未充分考虑不良地质的危害性，给工程安全造成一定的安全隐患。勘察设计应人员充分认识地质问题对公路工程的危害性，加强沟通，避免地勘与设计脱节。 乌池坝大桥布置图榨尾湾1#大桥岩溶漏斗示意图 路线地质应加强地质横断面的勘察。如路基切方边坡、土石比。建议切方路基每10米做地质横断面，路基增加麻花钻。l 测量测量反映出来的问题主要是： 横断面及中桩高程不准，造成土石方量不准、小型构筑物标高调整、边坡级数增加占地面积加大。 桥墩台桩位标高测量不准，造成墩台桩基承台下挖太深或悬空太多。 挡墙纵断面

7、测量不准，造成挡墙基础下挖太深或悬空太多。 施工现场的变化造成桥梁构筑物的调整。如施工便道、天然气管道。l 通用图 T梁、空心板未提供计算内力，荷载试验没有参考数据。 预拱度偏大，与张拉强度、张拉龄期的关系未作说明。 支座厚度偏小。设计厚度49 mm只能满足100米联长位移量，设计中未作说明。 桥梁通用图中，空心板和T梁支座垫石上均设有一块15mm厚的支座钢板，一方面施工困难，另一方面下钢板与垫石间连接不好，时间长了易空鼓。建议取消下钢板。 锚栓尺寸未标注。 缺20m空心板锚具、垫板构造图。 连续空心板支座预埋钢板构造图中，边跨端部预埋钢板沿纵向40cm过大。因端部封锚端尺寸为20cm+预埋钢

8、板的20cm=40cm，超出设计的35cm预制尺寸。 40米T梁通用图中：钢铰线伸长量计算有误。 40mT梁通用图：桥面板钢筋布置图中N5钢筋根数少计了一半。l 总体及路线设计 征地缺隧道仰坡面积、桥台堆坡、挡墙堆坡面积。 总体图、平面图、纵断面图、施工图不统一，相互矛盾。有的构造物在纵断面图上有，而其它图纸上又没有。 平曲线最小半径取值偏小。最小半径R=500米，600米左右半径较多，（二院最小半径R=900米），造成桥上超高较大，弦弧差较大，桥梁结构处理较麻烦。 缓圆比过大，规范规定回旋线-圆曲线-回旋线的长度比宜为1：1：1，而路线设计中用到了1：6：1，对线形的组合、顺适等都有所影响。

9、 纵断面采用700米5%接1100米3% 纵坡，较陡，对以后行车安全带来一定的隐患。大地龙2#大桥平面线位图石槽大桥平面线位图沈金淌大桥平面线位图 路线选线过程中应正确理解“地形选线”的原则。如以上几处平面确实利用了地形，但指标较低，路线迂回。另外路线选线时不能为修筑路基而一味地迁就地形，如10标沙坪大桥至皮村河大桥之间，原设计意图是利用其较缓的地形修筑半填半挖路基。施工后发现，该段基本上为滑坡（覆盖层滑动），部分路基填筑或开挖后均出现了明显的滑坡迹象。结果还是改成桥梁通过。 路线选线过程中应严格贯彻“地质选线”的指导思想。如7标顺层滑及滑坡路段路基改线、改桥3公里。10标起点接龙潭隧道出口处

10、，设计为半填半挖路基。其挖方段过于靠近山体，而山体为较陡的顺层滑岩石，节理裂隙发育；填方段位于修筑G318弃渣堆积体上；施工危险而困难。 建议岩溶区路线应尽量沿山坡坡面布线。在岩溶区，因地势平坦或低洼处更利于地下水活动，岩溶一般更发育，因此路线应尽量沿山坡坡面或坡脚布设，减少岩溶的影响。 在保证路基稳定的前提下，尽可能采用路堤，合理利用路堤减少弃方，降低对环境的破坏。尹壁槽加筋路堤图l 路基路面 说明前后不一致，如：总说明中填石路堤码砌要求块石料强度60Mpa，而特殊路基设计图中要求块石料强度30Mpa。 按照“挡墙标准设计图”，挡墙地基承载力的要求应随墙身高度而不同，而“挡墙断面尺寸表”中地

11、基承载力取值均为一样。 有些地层如巴东组和大冶组都有些是软岩，防护方案采用框架预应力锚杆或锚索不合适。 石质坡面采用埋入式框架施工较困难。 路基一般设计图（四）中填土路基要求挡墙台背回填碎石，而挡墙设计图中均无此数量。 路堤挡墙与路肩挡墙之间无衔接。 不少涵洞的出口为挡墙，与涵洞重叠部分的挡墙数量均未扣除。 部分边坡防护设计方案偏弱，造成施工垮塌。 分离式路基为填方，合幅成整体式路基时，应结合路线纵坡及周边情况认真考虑左、右幅交叉处形成的低凹段的排水问题。如1标ZK25+170ZK25+400虽设有中间纵向排水沟，但ZK25+093ZK25+170对应中间段落为挖方，中间纵向排水沟标高低，挖方

12、边沟沟底高，水仍然无法排走。 桥梁、桥台缺边坡防护及土石方数量。 路基防护单位工程数量偏少，在通用图编制时应仔细核对。 由于山区高速公路园曲线半径相对较小。对于设置在小半径园曲线段的路肩墙、路堤墙，在计算其设置长度时应考虑内、外侧弧长变化的影响。（最明显的为互通区匝道上的挡墙） 抗滑桩设计图缺少桩基检测管、征地面积，钢筋含量偏大。 路基防护设计图（十四）“挂网喷射砼防护设计图”单位工程数量表有误。l 桥梁 曲线桥桩号问题：按桥型图上起点桩号和标注跨径推算的桥墩中心桩号与标高表中桩号不一致。 坐标问题：从施工单位反馈的情况来看，此类问题较多。一是部分坐标计算或点绘错误。二是施工单位对桥台背墙前缘

13、旋转某一角度以平行于梁端线的U台坐标不知从何入手。三是斜交曲线桥坐标。对于容易引起误解的部分应在桥型图、桥台一般构造图上详细说明设计思路，并标注出旋转的角度。在坐标图中也应给出该部简图，并详细说明计算基线与路中心线的关系，相关坐标线与计算基线的关系。建议坐标计算完成后，应反算相关坐标间距离以从直观上检查所算坐标的正确性。 墩系梁：从施工角度看，墩系梁底至桩顶（或承台顶面、基础顶面）的距离宜设计成25cm的整数倍，以方便施工及模板的利用。左右幅桥墩系梁宜设置为同一标高。 从施工现场反映的情况来看，墩、台基底悬空的现象较多，从施工角度及山区实际施工条件看，一般情况下，山区桥梁墩、台（U台除外）基础

14、应优先考虑桩基（挖孔桩），除非墩、台基础处地质条件很好而且纵、横地势平坦时才考虑使用扩基。 桥型图设计时，如遇到桩基顶处地面线较陡的情况，应注意考虑桩顶标高适当降低。因为对于山区地形，此处极有可能为一陡坎，而纵断面地面线未能完全反映，结果造成桩顶部分外露，桩长不足。王家湾3号桥右幅3墩 对于不通航河流及地形较陡的桥墩，基础承台宜适当抬高，以避免水中承台的开挖施工及陡坡段的防护工程。 左、右幅桥梁不等跨时，应综合考虑桥台与路基的衔接，增设路肩挡墙。 设计桩柱式墩时，柱、桩基主筋根数应相同，以保证施工时一一对应焊接。 受力状态实际为嵌岩桩的，桩长计算多按摩擦桩计算；桩嵌岩过深，桩长过长；一是浪费，

15、二是施工困难。 很多桥台设计为桩基肋板台+锥坡。实践证明，在地形起伏的山区肋板台并不适用。一方面，原设计的桥台锥坡因地面线较陡根本无法实施，需增设挡墙。另一方面，在肋板台台前溜坡及两侧增设挡墙从设计上看较为麻烦。建议山区公路桥台应优先考虑U台，若承载力不太好可考虑设置桩基U台。除平缓地段外，应尽量少用肋板台。 U台设计应结合台后挡墙一并考虑，U台台尾与挡墙相接的，应一律取消台尾4：1坡及襟边。 同一座桥桥墩型式及直径不宜太多。桥墩形式以一座桥不超过两种形式为宜。 桥梁分联应尽量避免伸缩缝设置在最高墩顶上。 岩溶地段的桥梁应增加岩溶的处理方案。 桥隧相连的特大型桥梁，当其边跨设计为预制结构（T梁

16、、箱梁）时；设计应结合隧道洞口的实际地形充分考虑其施工的可行性。如：有无施工场地，如何预制、运输、安装等等。比较典型的有：魏家洲特大桥、马水河大桥。 大于70米高墩应设劲性骨架。设计上应考虑高墩的徐变、竖向变形。 对于混凝土箱梁开裂问题宜在说明中增加预防措施。 竖向预应力大于6米建议采用钢绞线束，横向预应力适当加大管道内径。l 涵洞、通道 外业水系调查时，应坚持“逢沟设涵、逢路设通”的原则，结合边沟或排水沟的设置情况以及道路的改移情况进行增减，并结合线外水系及消水洞的位置做好线外排水及道路改移设计。 在山沟中设置涵洞时，不宜将涵洞设在正沟中（最低处，承载力一般较低），应适当往两侧山坡上靠。 涵

17、洞、通道交角较小时（10左右），宜尽可能设成正交，一方面缩短涵长，一方面可方便施工。 涵洞纵断面布置图时，注意避免将涵洞一部分放在岩石上，一部分放在填方上，以免不均匀沉降。 同一沟冲流经左、右幅涵洞时，应检查左、右幅涵底设计标高的合理性，以保证水流能由高至低顺利排出。 注意检查工程数量表中各部的建筑材料是否与通用图一致，如不一致（特殊设计）时，必须在工程数量表或布置图中加以说明，以免产生误解。 涵洞进口为跌井，出口为跌水；而洞口两侧有居民及农田、旱地时，根据“以人为本”的设计理念，设计时应考虑此涵兼通道的功能，在跌井及跌水处增设缓坡踏步，以方便村民上山耕作。 应充分利用地质资料在设计中考虑涵洞

18、、通道地基承载力不足时的处理方案，如采用换填处理、碎石桩基础处理、或采用桩基础设计，而不能仅在说明中要求基底承载力大于多少。 涵洞选型宜采用砼材料，不宜选用石拱涵型式。 山区高速公路通道外业调查时，必须认真调查原有道路的功能（过人、农用车、汽车）及发展，对居民较集中的地方适当提高通道的净空，2.7米提高到3.5米，3.2米提高到4.5米。 部分通道（涵洞）处于路肩墙路基路段，由于浆砌挡墙自重应力与填土自重应力不同，在填土高度较大的地方，需要对挡墙影响范围内盖板厚度进行计算，调整盖板厚度及配筋。l 隧道崔坝隧道溶洞处理方案图 部分隧道洞口地形地质情况较差，洞口偏压较严重，建议在选线时优化洞口位置

19、。 斜井、联拱中导洞、施工横洞考虑施工时车辆调头、施工通风需要，按满足BH 不小于64.5m设计。 应坚持零开挖进洞，不刷仰坡。 对拉锚杆设计图可取消。 超前长管棚设计，应根据洞口地质情况确定其设计长度。 施工临时支护方案需加强。 独头掘进施工另外侧洞门的施工方法需调整。 风机布置应集中在隧道进口段和出口段，只要保证第一排风机距洞口不小于250m，风机之间距离不小于120m（900mm风机）或150m（1000mm以上风机），以节约电缆及减少电压降。 塑料防水板、软式透水管等材料指标宜统一。虽然上面介绍了设计上存在的一些问题，但观点不一定正确，希望在以后的工作中共同提高。总体上讲，沪蓉西山区高速公路设计还是比较成功的，设计线型合理，能因势利导，与周围景观能很好融为一体；有些桥梁涵洞的设计也很合理；大部分地质情况反映准确，设计上还有很多其它优点这里不再一一详述。湖北省交通规划设计院沪蓉西段设计代表处2006年7月12 / 12