長江中下游圩區(qū)段高等級公路總體設計

劉 杰 （安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

擬剖析項目S208無為段位于安徽省蕪湖市無為縣境內，總體呈南北走向。項目起于無為縣與巢湖市行政分界處，后沿S208老路走向自北向南分別經過石澗、無城、福渡、泥汊、姚溝、高溝等地，終于無繁汽渡，路線全長約56km。

無為市內地貌總的特征是“山環(huán)西北，水驟東南”。大體可分為平原區(qū)和低山丘陵區(qū)。平原區(qū)又可分為：低圩、洲地、平畈。低圩平原以市境東部圩區(qū)為主，沿西河延伸到市境西部。

本項目路線大部途經圩區(qū)，建設條件復雜，存在許多控制因素，對勘察設計要求高，總體設計在項目的推進過程中極其重要。

2 項目特點

路線全長約56km，里程較長，工程規(guī)模大，且沿線水文地質復雜，影響因素較多。

2.1 地處圩區(qū),地質條件較差

項目區(qū)域屬于低圩平原區(qū)，根據(jù)區(qū)域資料及鄰近項目資料，沿線主要揭示地層為淺表分布第四系全新統(tǒng)粘性土層，淺部及中上部分布淤泥質土層，分布較連續(xù)，層厚起伏變化大，工程性質差（為主要的不良土層）。

2.2 沿線水系復雜,構筑物布設較多

據(jù)項目現(xiàn)場踏勘，項目路線共跨越河流18道，溝渠185道，其中西河為規(guī)劃Ⅳ級通航；為保障水系的暢通，需大量布設橋涵構筑物。

2.3 交叉情況復雜

結合項目特性，本項目里程較長，交叉較多，且路線分別在K44+058、K46+095處下穿現(xiàn)狀銅陵長江公鐵大橋公路接線及在建廬銅鐵路，且該路段均位于圩區(qū)段，存在一定的設計難度。

3 總體設計原則

根據(jù)本項目所處的區(qū)域工程特點，總體方案設計全面考慮地形、地質、水文條件和土地、規(guī)劃等工程建設環(huán)境，貫徹“技術可行、實施可能、經濟合理”的基本原則，注重“以人為本、安全至上”的設計理念。

3.1 路線設計

考慮傳統(tǒng)的選線原則的前提下，認真做好路線方案比選，積極進行實地地質調查，對明顯地質不良、處理難度大、費用高的路段進行合理規(guī)避，同時靈活選取路線平縱指標，力求路線線形與地形、環(huán)境相協(xié)調。

3.2 路基設計

合理確定路基形式，結合項目區(qū)域特點，優(yōu)化路基排水和軟基處理設計，以體現(xiàn)“質量保證、經濟實用、生態(tài)自然”的設計思想。

3.3 橋梁

符合“技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理、美觀示范”的要求，同時還要遵循美觀和有利環(huán)保的原則，綜合考慮因地制宜、便于施工、可檢測、可維護、可更換等因素，體現(xiàn)節(jié)約型交通和可持續(xù)發(fā)展的設計理念。

3.4 環(huán)保景觀

堅持人和自然相和諧，尊重自然，堅持最大限度的保護、最小程度的破壞、最強力度的恢復，塑造自然與文化相融合的道路景觀，體現(xiàn)斷面、平面、空間三位一體的綜合效果和動靜結合、時空轉換全方位立體環(huán)境景觀。

4 總體設計內容

加強總體設計，堅持多方案比選論證，確定最優(yōu)設計方案，提高公路的使用質量，能有效降低工程建設及運營成本，兼顧交通需要和城市發(fā)展。

4.1 路線設計

4.1.1 路線方案布置

初步設計階段依據(jù)工程報告推薦的路線走廊帶，盡可能地列舉有比較價值的路線方案進行比選。根據(jù)道路線形指標、工程造價、房屋拆遷、沿線地形、地質及水文等要素進行綜合比選，以確定最優(yōu)路線方案。

S208無為段一級公路改建工程位于蕪湖市無為縣境內，總體呈南北走向。項目起于無為縣與巢湖市行政分界處-石澗鎮(zhèn)打鼓村大埠（起點樁號K0+000，對應老S208養(yǎng)護樁號K43+030），沿S208老路走向自北向南至草鞋嶺，在草鞋嶺南側偏離老路向西改線繞行于石澗鎮(zhèn)街道西側，采用新線經高鼓村西側，梁碾東側至吳家莊接S208老路；向南利用S208老路經范莊村、福路社區(qū)下穿在建北沿江高速至無城規(guī)劃北外環(huán)，路線向東偏離S208老路，利用無城規(guī)劃北外環(huán)線位自西向東經無城鎮(zhèn)，于后河小學附近跨越西河，至福渡鎮(zhèn)林家莊路線轉向南利用規(guī)劃時龍路，路線自北向南沿京福高鐵與高新大道之間布線，經福渡、泥汊、姚溝、高溝等地，接石板洲大道至無繁汽渡，路線全長56.1km。

4.1.2 路線平、縱面設計

依據(jù)初步設計批復確定的路線走廊帶，進一步細化路線方案。通過加大實地勘察，結合社會經濟、城鎮(zhèn)規(guī)劃、現(xiàn)有道路現(xiàn)狀、土地、自然條件及影響路線方案的諸多因素，綜合分析，進一步優(yōu)化、比選論證，減少拆遷。

①平面設計

控制路線走向的主要因素：項目各路段起訖點的銜接、路段地質情況、無為縣石澗鎮(zhèn)總體規(guī)劃、無為縣城市總體規(guī)劃、合福鐵路、現(xiàn)狀通江大道、沿線鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃等。

路線平面線形設計綜合考慮以上因素，盡量縮短里程，靈活運用直線、圓曲線、緩和曲線等線形要素，使線形均衡、順暢。

②縱斷面設計

縱面設計中，由于路段軟基較多，不宜采用高填方，故在滿足內澇洪水位、路基最小填高（臨界高度）及構造物凈空要求的情況下，最大限度降低填高。本項目一般路段路基填方高度控制在1.5～2m。

跨西河規(guī)劃Ⅳ級航道最高通航水位控制及下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線及下穿廬銅鐵路處按相應的通航要求和凈空高度要求進行考慮。

4.1.3 路線重難點設計

項目路線經泥汊鎮(zhèn)時分別與銅陵長江公鐵大橋公路接線及廬銅鐵路交叉。根據(jù)現(xiàn)場勘察本項目需采用兩孔下穿。

①下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線段

項目在K44+060處與銅陵長江公鐵大橋公路接線相交，高速此段為3～20m預應力T梁橋；設計采用下穿方式通過，為保證線形順暢，行車舒適、過渡自然，減小對高速橋樁基承臺的影響，設計采用兩條設計線進行控制，其中下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線段左幅樁號為 K43+600～K44+460，右幅樁號為YK43+600～YK44+459.514，為與原道路中線合理順接，左右幅設計線距離相應幅路面邊緣均為1m。

②下穿廬銅鐵路段

項目在K45+100處下穿廬銅鐵路，據(jù)現(xiàn)場調查鐵路橋此處凈跨為30m；本處設計亦采用兩條設計線進行控制（自廬銅鐵路034-035號墩與035-036號墩之間下穿）；下穿廬銅鐵路段左幅樁號為 K45+500～K46+850，右幅樁號為YK45+500～YK46+850.672。 其 中 左右幅設計線距離相應幅路面邊緣均為1米。

4.2 路基設計

4.2.1 路基橫斷面設計

①整體式路基（一般公路段除下穿高速及下穿鐵路段外）

采用雙向四車道一級公路標準建設，設計速度80公里/小時，橫斷面設計結合S208后期建設規(guī)劃，無城至高溝段考慮后期市政化改建為雙向六車道城市快速通道，設計行車速度保持80公里/小時，配套非機動車道、側分帶、人行道等設施，考慮后期改建車道寬度及必要的路緣帶設施，本次設計一般路段路基寬27m，路面寬23.5m，其中硬路肩寬3.75米，后期改建時可作為一個3.5米行車道外加0.25米路緣帶，滿足80公里/小時行車速度的要求。

橫斷面布置如下：0.75m土路肩+3.75m硬路肩+2×3.75m行車道+0.5m路緣帶+2.0m中分帶+0.5m路緣帶+2×3.75m行車道+3.75m硬路肩+0.75m土路肩=27.0m。

②分離式路基（下穿銅陵長江公鐵大橋公路接線及下穿廬銅鐵路段）

本項目下穿高速及下穿鐵路段高速及鐵路均為橋梁，設計采用整體式路基雙孔下穿，以減少路基填土對高速、鐵路下部基礎的影響，本次設計在下穿段落內整體式路基中央分隔帶寬度變寬，將高速、鐵路的墩柱、承臺包含在本項目中央分隔帶范圍內。

下穿一般段中央分隔帶寬度為2～12.25m，土路肩寬0.75m，路基寬27～37.25m，中央分隔帶采用波形梁防護。橋下凈空段中央分隔帶寬度為12.25～12.5m，土路肩寬0.5m，路基寬36.75～37.0m，采用路肩墻收縮坡腳并同時設置混凝土防撞護欄，以減少占地寬度，降低對高速、鐵路的影響。

4.2.2 軟基處理設計

軟基處理設計依據(jù)《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（JTG/T D31-02-2013）和該項目軟土路段的地質勘察報告，并結合我省在軟土地基修建高等級公路的經驗進行設計。設計通過認真收集沿線的地形、地貌、工程地質、水文地質、氣象等資料，合理分析并利用工程地質勘察資料，選擇有代表性的軟土地基各土層物理、力學指標作為軟基處理方案設計的計算依據(jù)，按照因地制宜、就地取材、綜合處治的原則，進行方案設計。

軟弱土地基處理的目的是提高地基土的強度、增加路基抗滑穩(wěn)定性、控制地基在施工期間的沉降和工后沉降。本次設計在綜合考慮路基填土高度及軟基層厚度、埋置深度的基礎上，通過沉降計算，提出可行的軟基處理方案，并就不同方案的施工難易程度、造價情況、軟基處理效果等因素進行綜合比選，最終確定最經濟、合理的處置方案。

根據(jù)本項目地質勘察報告，本項目2-2淤泥質粉質黏土層頂面均分布著2-1粉質黏土，層厚0.5m～3.1m之間，相當于在軟基層頂面存在著一個硬殼層，而本項目的路基直接作用在該硬殼層上，在此種情況下路基的填土高度成為了決定軟基處理方案的主導因素。

①淺層處理：當路基填土高度H＜3.0m時，根據(jù)計算結果，設計采用片石換填方案，處理措施如下：

首先進行清表處理，清表厚度30cm，清表或反挖后換填片石進行碾壓，片石厚度為100cm。片石頂面鋪筑40cm厚級配碎石，分兩層回填壓實，設計在兩層級配碎石之間鋪設一層雙向鋼塑土工格柵，以提高承載面的嵌鎖、咬合作用，增強地基承載力及地基穩(wěn)固性。

設計填片石厚度為最低厚度，實際施工時，以重型車輛碾壓不出現(xiàn)彈簧且片石頂面承載力靜載試驗（壓板實驗）不低于150kPa兩項要求做為工程標準。

②深層處理：當路基填土高度H≥3.0m時采用PHC管樁處理

首先進行清表處理，清表厚度按30cm計；再進行PHC管樁施工。梅花形布樁，樁頂設置30cm厚C30砼樁帽，在樁帽頂面設置40cm級配碎石墊層，為加強樁頂墊層強度，更好地發(fā)揮其調整樁頂應力分布的作用，于兩層級配碎石之間鋪設一層雙向鋼塑土工格柵。

4.3 橋涵設計

項目沿線水系復雜，本項目施工圖階段共布設橋梁12座，本著經濟適用，標準化施工、便于養(yǎng)護的原則，小橋均采用16米跨徑預應力混凝土簡支密肋式T量，大中橋采用20米預應力T量組合布置，雙幅橋布設；下部結構采用蓋梁+樁基礎（鉆孔灌注樁）；橋面鋪裝采用4cm AC-13SBS改性細粒式瀝青混凝土+6cm AC-20SBS改性中粒式瀝青混凝土+10cmC40防水混凝土。橋梁、明涵兩側均設置5米搭板。

根據(jù)過水面積、地質條件及水系功能要求，涵洞采用鋼筋混凝土圓管涵、蓋板涵、箱涵三種形式；一般段采用圓管涵、蓋板涵結合布設，其中蓋板涵采用整體式基礎，圩區(qū)段采用箱涵、圓管涵結合布設。對涵洞基礎進行特殊路基處理。

擬建的西河大橋跨越西河，西河是巢湖主要排洪河道之一，規(guī)劃Ⅳ級通航，中心樁號為K24+320，橋位處設計最高通航水位采用9.17m，設計最低通航水位采用4.43m。通航尺度為90x8m，單孔雙向通航。

本橋起點樁號為K23+716.25，終點樁號為K24+923.75，大橋全長1207.5m；本橋設計按以下標準控制：最高通航水位9.17m。通航孔主橋設計為1孔110m變截面連續(xù)箱梁。路線與河流基本正交。

橋面寬度為27米，具體布置為：2×[0.5m(護欄)+12m(行車道)+0.75m(護欄)]+0.5m(中分帶)，雙向4車道。主橋長240m，上部結構為65+110+65m變截面連續(xù)箱梁結構；引橋共長960m，上部結構為30米先簡支后連續(xù)箱梁結構。

5 環(huán)境保護及景觀設計

5.1 過水通道的設置——“零影響”

項目地處圩區(qū)，水網密布，且水產養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達，為維持現(xiàn)狀水系的溝通項目沿線新建80道大型過水箱涵，保障過水的同時亦可通行小型船只，將對生產的影響降至最低。

5.2 邊坡防護——扭動的絲帶

項目沿線臨水路段較多，擬沿線設置浸水護坡，采用片石與植草結合，草種選用狗牙草、高羊茅、狗尾草、黑麥草、混三葉等，低矮灌木選用紫穗槐、迎春、酸棗、馬棘等，并按花期不同混雜種植，以期達到邊坡色彩隨四季變化的目的；加上長路段布設，俯瞰就像一條扭動的紅綠絲帶。

5.3 中央分隔帶景觀——色塊間換

中分帶綠化將使路容美觀，可誘導路線方向，所選樹高推薦控制在1.5m～2.0m之間，它是公路綠化主題工程，也應作為重點進行考慮，以顯示全線綠化的整體性，同時為保障行車安全，降低駕駛員的視覺疲勞，對中分帶綠化采用四種色塊間斷種植，每種色塊的長度為1000米。

在下穿段中央分隔帶的綠化中采用草灌+喬木的型式，兩側種植低矮的紅葉石楠球，下穿段分離帶較寬處間隔種植紫薇和桂花，寬度小于3.5米處僅種植蜀檜。

6 結語

文章以S208無為段為背景，針對圩區(qū)高等級道路設計過程中項目選線、軟基處理，環(huán)境保護等各方面進行分析、總結，在滿足公路規(guī)范的前提下，提出設計思路，闡述自身的設計方案，為今后類似項目總體設計積累了十分寶貴的經驗。