楊美云,劉德泉,梁少偉
(1.廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530029;2.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530023)
南丹至天峨下老高速公路位于廣西壯族自治區(qū)北部河池市的南丹縣和天峨縣境內(nèi)。路線總體走向為東西向,東接G75蘭海高速(六寨至河池段),西位于河池市天峨縣下老鄉(xiāng)弄塘附近接G69銀百高速(樂業(yè)至百色段)。路線自東向西經(jīng)河池市南丹縣城關(guān)鎮(zhèn)、羅富鄉(xiāng)、天峨縣六排鎮(zhèn)、坡結(jié)鄉(xiāng)、向陽鎮(zhèn)、下老鄉(xiāng)、百色市樂業(yè)縣邏西鄉(xiāng),路線全長105.847 km。橋隧比約81%,橋梁總長約28.3 km,其中天峨到下老段橋梁平均墩高不小于30 m,最大橋高高達(dá)115 m。天峨到下老段地形起伏大,地質(zhì)條件復(fù)雜,路線終點(diǎn)下老樞紐互通連接樂業(yè)至百色高速;沿線地貌主要以構(gòu)造-剝蝕地貌為主,局部為構(gòu)造-溶蝕地貌。根據(jù)地貌特征可將沿線劃分為構(gòu)造-剝蝕中山地貌、構(gòu)造-剝蝕低山地貌、構(gòu)造-剝蝕丘陵地貌及構(gòu)造-溶蝕峰叢洼地谷地地貌。地表水系較發(fā)育,主要有紅水河、布柳河及清水河等。沿線不良地質(zhì)主要為不穩(wěn)定高邊坡、堆積體、滑坡、崩塌、巖溶等,特殊性巖土為軟土、崩解性巖等。由于地形起伏大,溝壑縱橫,同時,地質(zhì)、水文條件復(fù)雜,路線多次與省道交叉或平行布線,對路線走向的影響較大,導(dǎo)致橋涵等結(jié)構(gòu)物布設(shè)相對比較困難。
條件如此復(fù)雜情況下,如何進(jìn)行橋梁設(shè)計是重點(diǎn);設(shè)計的關(guān)鍵可歸結(jié)為四個字“避、穩(wěn)、防、排”,即避讓省道等路線交叉、避讓沖溝;穩(wěn),保證樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定;防,防止大開大挖、加強(qiáng)邊坡防護(hù);排,注重橋梁排水設(shè)計。
本項目路線多次與省道S303及省道S214交叉布置。原省道本就山路崎嶇,條件惡劣,絕大部分路線還是臨崖走;對于這種情況下的路線交叉,想要對省道進(jìn)行改線設(shè)計是不太可能的;橋梁上構(gòu)唯有采用合理跨徑一孔跨越原有道路,通常預(yù)制梁橋推薦采用自重較輕、吊裝方便的40 m跨預(yù)制T梁橋;部分斜交線型,跨度比較大,推薦采用現(xiàn)澆箱梁橋;對于跨度大,又不能影響現(xiàn)有道路交通通行的地方,推薦采用大跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁,鋼橋不僅可以節(jié)省施工工期,還能避免干擾原道路交通,既快捷又便利。
終點(diǎn)互通匝道上跨原有樂百高速,互通式匝道及分離式立交橋梁受線型控制,平面半徑較小,或者需要跨越的交叉道路較寬,形成的斜、彎、大跨徑橋梁。上部構(gòu)造主要采用現(xiàn)澆箱梁、或者鋼混組合梁橋。在跨越現(xiàn)有道路,跨度較大,又不便于阻斷現(xiàn)有道路交通,且受橋梁高度影響不便于搭設(shè)支架或掛籃施工時,采用鋼混組合梁施工,具有快速組裝、縮短工期,又能保證原有道路交通暢通的優(yōu)點(diǎn)。
本項目溝谷縱橫,雨季過后山洪暴發(fā),水流量突增,橋梁橋墩布置盡量避開沖孔中心,防止山洪暴發(fā),對橋墩造成沖刷,產(chǎn)生巨大推力,影響橋墩的穩(wěn)定。地勢較平坦的地方,有條件改溝,可以考慮改溝;沒條件改溝的,盡量使沖溝位于橋跨中心,加強(qiáng)墩身的防沖刷設(shè)計。
本項目縱橫斷面地面線高差較大;橋梁墩臺橫斷面多位于陡坡上,如何保證陡坡樁基的穩(wěn)定是關(guān)鍵。要求詳勘階段地質(zhì)資料能真實(shí)反映橋梁的地質(zhì)情況,同時應(yīng)對墩臺的橫向穩(wěn)定性作出地質(zhì)專業(yè)的評估。避免樁基的不均勻沉降,同一個墩臺不能同時采用嵌巖和摩擦樁設(shè)計,最好同一聯(lián)內(nèi)橋梁樁基均采用同種設(shè)計形式。
設(shè)計樁長除按規(guī)范規(guī)定要求取值外;建議對于斜坡上的樁基,樁底邊緣到斜坡坡面的距離不得小于30 m。
陡坡上的墩臺,在施工過程中需要開挖施工平臺,需合理考慮平臺的高度,切忌大開大挖,位于順層邊坡或者斜坡上的墩臺,施工過程中,由于平臺的開挖,易造成邊坡滑塌等病害,需及時進(jìn)行邊坡防護(hù),采用錨桿掛網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行坡面支護(hù),避免后期坡面滑塌,產(chǎn)生的推力,迫使墩臺滑移,影響墩臺穩(wěn)定。
外業(yè)調(diào)查時發(fā)現(xiàn),省道的地質(zhì)條件較差,邊坡大多較破碎,都有不同程度的滑塌現(xiàn)象,且部分為順層邊坡。在路線可調(diào)整空間不大的情況下,如需在省道邊坡附近布設(shè)橋梁,應(yīng)優(yōu)先選用樁基礎(chǔ),樁基長度考慮斜坡高度的影響且嵌入中風(fēng)化巖層需保證足夠深度,同時對二級路邊坡進(jìn)行錨桿掛網(wǎng)噴混凝土防護(hù),以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。
陡坡上的橋墩最怕雨水的沖刷,如何加強(qiáng)排水設(shè)計是關(guān)鍵。加強(qiáng)沿線路基、橋梁防排水設(shè)計,避免山洪泥石流長期過度沖刷橋梁樁基、墩身結(jié)構(gòu),降低耐久性,影響橋梁結(jié)構(gòu)安全。高陡坡橋墩極易受暴雨及山洪沖刷,造成樁基外露,若未加支護(hù),會造成樁基或者墩柱滑移;建議在承臺或者樁位外緣側(cè)設(shè)置三面環(huán)型排水溝,將雨水引流出橋梁墩臺外。
設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn),部分路段省道一面為陡坡且邊坡大多較破碎,都有不同程度的滑塌現(xiàn)象,且部分為順層邊坡;一面為陡坎下臨河溝,兩面夾擊。路線可調(diào)整空間不大的情況下,如需在省道邊坡附近布設(shè)橋梁,應(yīng)優(yōu)先選用樁基礎(chǔ),樁基長度須考慮斜坡影響且嵌入中風(fēng)化巖層足夠深度,同時對省道邊坡進(jìn)行錨桿掛網(wǎng)噴混凝土防護(hù),以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)墩柱邊緣距離省道邊緣較近時,橋墩處增設(shè)防撞島,并在原有省道邊緣增設(shè)鋼筋混凝土防撞護(hù)欄。
例如,燕來2#高架大橋,橫跨溝谷溪流及省道S303,臺尾緊接隧道口。地勢陡峭,原有省道不便改路,橋梁宜一孔上跨省道;省道下方溪流,雨季山洪暴發(fā),水量增大,橋墩不宜設(shè)置在溝中心,減少水流對墩的沖刷,橋位緊鄰隧道,使得橋跨調(diào)整也受到局限??傊?,在這種復(fù)雜設(shè)計條件下,既要保證原有道路的安全暢通,又要保證墩臺的穩(wěn)定,防護(hù)設(shè)計是關(guān)鍵。
結(jié)合南天高速工程,橋梁設(shè)計過程中遇到的問題,總結(jié)出山嶺重丘區(qū)橋梁以“避、穩(wěn)、防、排”為中心的四大設(shè)計要點(diǎn),為山嶺重丘區(qū)橋梁的設(shè)計提供一定的借鑒和指導(dǎo)價值。