陡坡路堤加寬設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)處理

陶能遷

（重慶市設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400005）

0 前言

陡坡路堤是西部山區(qū)道路拓寬改造中常見(jiàn)的一種形式，近年來(lái)我國(guó)城市化處于加速發(fā)展階段，因此涉及到的道路拓寬改造項(xiàng)目較多，山區(qū)道路在設(shè)計(jì)之初，按照因地制宜的設(shè)計(jì)理念，往往充分利用等高線來(lái)展線，給后續(xù)拓寬改造留置余地不大，而城市道路靠較高地形一側(cè)因建設(shè)成本和排水等綜合考慮往往已經(jīng)開(kāi)發(fā)建設(shè)比較充分，因此在道路改造設(shè)計(jì)時(shí)陡坡路堤這種情況較多。

本文結(jié)合重慶市云陽(yáng)迎賓大道工程實(shí)例，對(duì)陡坡路堤的幾種設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)處理進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)廣大路橋設(shè)計(jì)人員在面臨此情況時(shí)有一定的參考價(jià)值。

1 云陽(yáng)迎賓大道陡坡路堤設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)概況

云陽(yáng)原迎賓大道為雙向四車道，根據(jù)道路設(shè)計(jì)交通分析，迎賓大道拓寬改造為雙向六車道。紫荊溝段道路全場(chǎng)約430m，南側(cè)為現(xiàn)狀高邊坡，坡頂存在現(xiàn)狀建筑，北側(cè)為河灘地貌，與現(xiàn)狀迎大道高差達(dá)40m 左右，為避免對(duì)現(xiàn)狀高邊坡造成影響，道路設(shè)計(jì)采用道路向北側(cè)拓寬處理。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)道路線型設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)狀地形地貌，路基加寬擬定三種設(shè)計(jì)方案。

1.2.1 路堤擋墻方案

圖1 方案一 紫荊溝路提加寬橫面圖（單位：mm）

采用擋墻加寬路堤是道路拓寬改造中常用的方式，擋墻采用混凝土現(xiàn)澆或者條石砌塊現(xiàn)場(chǎng)施工，具有適應(yīng)性強(qiáng)、工程費(fèi)用低、施工速度快、路面整體性好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是隨著擋墻高度的增加，工程費(fèi)用成倍增長(zhǎng)，基坑開(kāi)挖大，對(duì)現(xiàn)狀邊坡生態(tài)及邊坡穩(wěn)定性均破壞較大。本段路堤底部與設(shè)計(jì)道路高差達(dá)40m，擋墻位置穩(wěn)定基巖面距設(shè)計(jì)路面最高約20m，故采用擋墻方案可比性降低。為了克服高擋墻的上述缺點(diǎn)，本段路堤進(jìn)一步采用加寬橋梁方案進(jìn)行比選。

1.2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋加寬方案

紫荊溝拼接橋橋跨布置綜合考慮到迎賓大道與現(xiàn)有道路之間的關(guān)系，橋墩均立于現(xiàn)有道路邊坡斜坡上，依據(jù)道路線形設(shè)計(jì)，橋梁平面布置為曲線變寬布置。橋梁跨徑布置30m+4×30m+3×30m+3×30m+3×30m，共五聯(lián)橋，含橋臺(tái)橋梁全長(zhǎng)430m，橋?qū)?.5～13m.橋梁新建結(jié)構(gòu)與既有道路擋墻之間通過(guò)縱向施工縫連接，接縫寬度2cm，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土箱梁，最高橋墩約14m。

圖2 方案二 紫荊溝拼接橋斷面圖（單位：mm）

橋面布置為5m（人行道）+b(變寬)m（車行道）=6.2～11.7m。單幅橋采用單箱多室整體式現(xiàn)澆直腹板箱梁，該方案結(jié)構(gòu)剛度大，橋面連續(xù)，受力性能好，變形小，行車平穩(wěn)、舒適，造型簡(jiǎn)潔、美觀，養(yǎng)護(hù)工程量小，抗震能力強(qiáng)，施工工藝成熟。采用搭架現(xiàn)澆施工，工藝較成熟。

下部橋墩采用雙柱型橋墩，橋墩基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用重力橋臺(tái)。

1.2.3 鋼筋混凝土拱橋加寬方案

紫荊溝加寬橋采用單跨主拱凈跨10.8m（橋梁里程方向）的鋼筋混凝土拱橋方案，各橋墩軸向距離12.0m（橋梁里程方向），共計(jì)34 孔。

圖3 方案三 紫荊溝拼接橋斷面圖（單位：mm）

主拱圈采用整體實(shí)心板截面，橫向?qū)?.2～11.7m，截面高0.4m，主拱凈跨徑10.8m（橋梁里程方向），凈失高2.7m，矢跨比為F0/L0=1/4，拱軸采用圓弧拱，考慮到主拱圈在支架或胎架上澆筑。

主拱圈均置于各橋墩之上，與各橋墩之間固結(jié)，因橋梁位于道路平面曲線上，故主拱施工時(shí)應(yīng)據(jù)各個(gè)拱圈的實(shí)際位置結(jié)合道路平面線型放線。拱橋下部構(gòu)造采用雙柱框架式構(gòu)造，橋臺(tái)采用重力橋臺(tái)。

1.2.4 橋梁方案比選

表1 橋梁方案比選

預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋加寬方案采用超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)橋面連續(xù)，受力性能好，變形小，行車平穩(wěn)、舒適，造型簡(jiǎn)潔、美觀，養(yǎng)護(hù)工程量小，抗震能力強(qiáng)，采用支架現(xiàn)澆施工，工藝較成熟。因?yàn)槭遣捎妙A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，施工工藝略復(fù)雜，造價(jià)略高。且采用半路半橋構(gòu)造，因原有路幅寬度為變化寬度，故橋梁與道路銜接存在一條多次折線型的拼接縫，影響路面完整性和美觀性。

鋼筋混凝土拱橋加寬方案屬超靜定結(jié)構(gòu)，靜、動(dòng)力性能良好，主要結(jié)構(gòu)采用多孔拱橋結(jié)構(gòu)，外表造型美觀，且結(jié)構(gòu)剛度較大，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工難度小。主拱圈結(jié)合現(xiàn)狀地面高程采用支架現(xiàn)澆，施工工藝成熟。且拱上采用路基填料回填，有效避免了新建橋梁結(jié)構(gòu)與既有路基銜接剛度不同的問(wèn)題，使得拓寬后路面是一個(gè)無(wú)縫完整的整體構(gòu)造。

綜上所述，經(jīng)方案的認(rèn)真比選，本設(shè)計(jì)橋型推薦多孔鋼筋混凝土拱橋方案。

2 結(jié)語(yǔ)

陡坡路堤是西部山區(qū)道路拓寬改造中常見(jiàn)的一種形式，如何經(jīng)濟(jì)合理的的進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是工程師必須慎重處理的事情，根據(jù)筆者多年大重慶區(qū)域內(nèi)的邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合云陽(yáng)迎賓大道工程實(shí)例，陡坡路堤設(shè)計(jì)主要應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。

（1）道路設(shè)計(jì)平面線型的布置應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)陡坡路堤情況，畢竟涉及到擋墻結(jié)構(gòu)支護(hù)面臨著工程費(fèi)用高，施工風(fēng)險(xiǎn)大，自然景觀破壞嚴(yán)重等不利因素，因此方案設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)與道路專業(yè)設(shè)計(jì)溝通，盡可能減少陡坡路堤的設(shè)計(jì)方案。

（2）陡坡路堤面對(duì)外側(cè)高差不大的情況，如擋墻高度小于7m 左右一般均采用普通重力式擋墻；當(dāng)高差在7m～20m 時(shí)可考慮采用衡重式擋墻、樁板擋墻或樁錨擋墻等結(jié)構(gòu)形式，具體采用哪種形式可根據(jù)實(shí)測(cè)地質(zhì)情況，現(xiàn)場(chǎng)可開(kāi)挖范圍等確定。

（3）直接采用普通混凝土梁式橋與既有路基形成“半路半橋”的構(gòu)造形式也是陡坡路堤常用的一種處理方式，因梁式橋梁的受力特點(diǎn)，一般橋面直接銜接既有道路路面，故建成后的路面存在一個(gè)軟硬結(jié)合問(wèn)題，同時(shí)因防水問(wèn)題需要在新建路面設(shè)置一道長(zhǎng)長(zhǎng)的伸縮縫。后期的沉降不均勻問(wèn)題和路面的整體性問(wèn)題較突出，因此一般需要慎重對(duì)待。

（4）鑒于普通梁式橋梁加寬路堤的缺點(diǎn)，利用混凝土板拱能承受覆土較厚的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)高陡坡路堤的情況，采用中小跨徑的混凝土板拱橋來(lái)加寬路堤是一種值得采納的處理方式。利用拱的受力特性，采用拱上回填路基填料，使得新建路基與既有路基成為一個(gè)整體，避免了新舊之間的軟硬結(jié)合問(wèn)題，同時(shí)拓寬后的路面面層直接在改造后的路基上鋪設(shè)，路面的整體性得到保證。

同時(shí)因?yàn)椴捎霉暗目鐝捷^小，平面線型的適應(yīng)能力較強(qiáng)，建造后的外立面景觀效果更佳，因此對(duì)于山區(qū)陡坡路堤情況采用“半路半橋”的拱式結(jié)構(gòu)更合理。