基于低等级山区公路设计与施工的研究发表时间：2018-03-16T14:52:17.340Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：邓斌[导读] 山区受自然条件限制,公路建设有其自身的一些特点,如工程量大、自然灾害多、施工和运行风险大等。

广东华路交通科技有限公司 510420摘要：山区受自然条件限制,公路建设有其自身的一些特点,如工程量大、自然灾害多、施工和运行风险大等。

而山区公路对山区经济的发展、人民群众生活水平提高,对扶贫攻坚目标的顺利达成至关重要。

因此,作者根据长期在山区公路路线设计工作中的一些经验和体会,分析了低等级山区公路与高等级公路在设计与施工方面的区别，总结了低等级山区公路设计和施工中应该注意的一些问题，供类似工程参考。

关键词：低等级；山区公路；设计；施工1前言目前，我国贫困人口主要集中在贫穷山区，道路不通是阻碍贫困人口脱贫的重要因素，因此，近年来国家和地方加大交通扶贫力度。

如何将好事办好，这就需要我们公路建设者根据山区公路的特点，精心设计、科学施工，在保证质量安全的同时，注重环保，最大限度惠及广大山区群众，达到经济、社会和环境效益的和谐统一。

2低等级山区公路的设计和施工特点（1）公路等级低，项目投资有限。

我国农村山区公路等级大部分为三至四级，国家和地方财政投资额有限，以四级公路为例，改扩建一般为50万元/千米~100万元/千米，新建一般为300万元/千米~500万元/千米。

（2）地形地质条件复杂。

山区地形复杂，山高谷深，地面高程变化大，地势陡峭；地质条件复杂主要表现为滑坡、崩塌、松散堆积体、陡崖等。

（3）山区冲沟多，雨季洪水猛，泥石流频发、量大，对桥梁或路基冲刷力量大，设计时需充分考虑。

（4）路线长，路基窄，征地红线范围小，施工场地狭窄，便道修建困难，设备、物资进场困难，施工对红线外干扰大，协调难度大。

（5）山区自然生态环境脆弱，公路设计应从各个方面把对环境的影响降到最低。

3低等级山区公路勘测设计要点3.1路线设计受投资限制，低等级山区公路设计不可能像高速公路那样“逢山开洞、遇水架桥”，而是要顺应地势地貌灵活选择路线，克服高差、跨越河道、避开陡坡及滑坡等不良地质点，尽量方便群众，在满足设计规范要求的情况下，最大限度降低工程造价。

（1）路线选择尽量利用原有公路，节约用地，减少拆迁。

对原有的桥涵、挡墙等构筑物，经有资质的单位鉴定合格后加以利用，以减少投资。

（2）路线初步确定后，需对沿线滑坡体、松散堆积体等地质灾害点进行充分调查，尽量避免路线经过地质灾害点，如确是无法避免，也应对其地质情况进行详细勘察，提出可靠的处理方案，否则对后期施工进度和投资控制将产生较大影响。

（3）对局部难以完全满足路线设计规范要求的路段，如强行满足会导致工程造价大幅增加，甚至可能引发地质病害，给后期运行带来安全隐患，则可通过合理设计沿线安保设施，如标志牌、标线、诱导标志、警告标志、护栏等，来达到既保证行车安全，又降低工程造价的目的。

安保工程作为路线工程的一部分，是对路线设计的优化和补充。

3.2路基设计在对山区内低等级公路进行设计时，应严格参考公路路线设计方案，对设计和选定的公路路线进行具体的分类，依据不同的路线和路况有针对性的制定不同的路基设计方案。

（1）对原有的低等级公路的改扩建工程的路基设计。

对于低等级公路的改建或扩建，在路基设计时时应该着重把握路基宽度的设计、新旧路基搭接处的设计、路基挡土墙的设计等。

首先，应该根据实际的地形和地质情况，对原有的公路进行分段，并统一公路标准和技术标准，使公路的平纵面线性指标的标准和规范程度得到满足，同时也有效控制了低等级公路投资规模和数量。

其次，在对路基进行扩建改建过程中，新旧路基结合的部位往往容易发生沉降或变形，进而对公路造成破坏，因此，在对新旧路基搭接处进行设计时，应该尽量选用渗水性较好的粗砂土进行填筑，或者选用与原有路基填料性质相匹配的填料，采用台阶式的衔接方法，沿原有公路的坡面开挖台阶，并以自下向上的顺序对路基进行逐层填筑，在路基拓宽的宽度不差过0.75米时，使用翻挖现有路基的方式或超宽填筑的方法来确保拓宽部位路基的压实性。

（2）特殊路基的设计。

由于山区地形复杂，公路铺设过程中，会遇到各种复杂的地形情况，在避不开这些复杂地形的情况下，路基设计过程中应该针对具体的情况做出具体的设计方案。

首先，对于有滑坡与崩塌的地方，先进性清除，并适当放缓坡率、设置抗滑桩、抗滑挡墙、绿化带，同时做好排水措施。

其次，对于山间过湿土和软土地带采用碎石盲沟排水或换填透水性材料。

对于上、下行分离的高低式路基，需要在地面横批陡峻的路段降低挖方和填方边坡高度，减少支柱工程量和防护工程量，在充分研究路段周围的地质条件、地形条件和构造物设置情况的基础上，使用上、下行分离的方式将其分离成不同高度的高低式路基。

（3）路基的防护设计。

山区低等级公路的路基防护设计主要以经济、安全、实用、环保、美观为原则，对于填方路堤边坡的防护形式力求绿色化和多样化，争取做到路、景相配合，通过采用满铺草皮护坡和上下边坡边缘使用浆砌片石镶边的方法对较低填土边坡进行修筑，而对于较高的填土边坡，适宜采用7.5号浆砌片石拱形骨架护坡，对于地形相对陡峭的地方则适合使用石砌挡土墙进行防护。

3.3桥梁布设方式由于山区地形复杂，横纵地面起伏相对平原来说起伏要大很多，高程差别也很明显，跨V型的深沟较多，回头曲线也较多，而山区桥涵往往设置于曲线处，转弯半径小且超高大，施工难度也较大。

因此，山区低等级公路在桥涵设计过程中，应该注重低等级公路桥梁布设方式的选取、桥位小半径曲线设计方法、小半径桥梁的计算方法等方面的问题。

（1）上部结构选取在很多低等级公路桥梁设计的过程中，其上部跨径主要为标准式装配结构，由于山区可用的路面宽度十分有限，且存在较多急弯处，大型设备无法进入，综合多种因素使得山区桥梁建设难度明显增加，这样一来就需要控制好跨径，避免跨径过大或过小。

同时，由于山区公路存在较大曲线，且有超高缓和段，出现这种情况就不能将小箱梁等应用其中，为防止支座脱空的出现，保证受力均匀，在上部结构断面设计的过程中，最好将T 梁应用其中[1]。

此外，在平曲线半径相对较小的情况下，且跨中高度相对过大的情况下，最好将现浇板梁等应用进来，这样既能控制好路线线形还能控制好路基宽度。

（2）下部结构选取对于低等级公路桥梁来说，其周围环境相对恶劣，不仅有大量的冲沟，还处于边坡较陡的环境下，填土作业难度较大，为做好低等级公路桥梁设计，就需要采用桥跨越的方式。

如果倾斜角度较大存在一定的山体斜坡，就不能采用填土锥坡设计，而是在布孔阶段要以对放坡没有要求的桥台为主，既可以是采用U 型桥台，也可以是薄壁台，并控制好桥梁长度，再让桥台进入到陡坡中。

然后保证桥台两端和路基挡墙之间呈现顺接的方式，这样就有效防止因桥台的存在导致台前放坡缺乏稳定的产生。

在桥梁下部结构设计的过程中，还要注意桥墩的设计，避免桥墩存在于冲沟深处，这样可以减少在汛期到来以后，雨水全部集中在冲沟处，更可以避免水流过急等对桥墩的影响，进而威胁到桥梁整体安全。

所以，设计桥梁下部结构时，要将桥墩设计在两侧斜坡中，这样可以最大程度较少雨水对桥墩的冲刷。

为确保施工安全，一定要在坡度较缓的地段使用，但也要注意生态环境保护，避免大面积开挖，做到任何桥梁施工建设都要将对生态环境的危害降到最低。

此外，在实际设计的过程中，为防止桥梁下部结构因受力不均导致沉降差，所以，就要控制好桩底入岩深度，加大对桩长的控制，这样就可以避免以上问题的出现。

二、桥位小半径曲线设计首先，对于低等级公路桥梁设计来说，多数桥梁的半径相对较小，但也存在一些特例，即桥梁半径为极限值。

如有效桥位无论桥梁大小均采用小半径，尤其是那些处于回头弯地方的平曲线，半径最大不超过30m，这就需要联系实际情况采取合适的设计方式。

其次，对于小半径桥梁来说，由于其上部结构的弧差较大，且存在一定的弯扭耦合，所以，这就出现了两侧梁体受力不均的情况，再加上内外侧支座反例差异较大，桥梁所在地区地势相对复杂，这就提高对桥梁结构安全的要求，所以，在实际设计的过程中就要加强构造设计，做好受力验算，只有这样才能有效提升桥梁安全度，保证设计完整。

最后，因平曲线半径相对较大，路线相对顺直，所以，在实际设计中应以装配式桥梁为主。

如果平曲线半径较小，桥梁宽度变化较大，那么在设计中，为保证桥梁发挥应有作用，可以联系路线形状与宽度设计，如按照现浇变宽桥的方式做好设计等。

这些都是影响桥位小半径曲线设计的，因此，具体选择哪种设计方式还需要加强与实际情况的联系，只有这样才能保证设计合理。

3.4、小半径桥梁计算通过长期实践工作得知，曲线桥和直桥之间最显著的差异就是弯扭耦合，由于弯扭耦合的存在，不仅会对内力产生一定影响，还会导致内力分布不均匀的出现，所以，在实际设计中，需要在上部结构中增设一定的钢筋，以此控制好桥梁受力，保证均衡，这样也可以有效避免梁体偏移等情况的发生。

（1）构建模型由于小半径桥梁自身实际情况相对复杂，内力分布情况也不确定，所以，在实际设计的过程中，就要通过直桥、弯桥相对比的方式设计，进而获得桥梁上部结构内部分布于支座反力等要素，这样也可以顺利完成设计。

如某低等级公路桥梁属于三跨13m 结构，在设计的过程中，其上部结构应用了钢筋混凝土现浇实心板，并在支座材质为圆形橡胶，且为各个弧做了编号。

通过分析可以发现，板单元可以计算出内向力分布情况，强化弯扭耦合效应，与实际模型之间的差异并不大，也不需要考虑其他因素。

在设计中，由于恒载和活载对上部受力影响较大，所以，在实际分布的过程中就要设计好合适的横向力分布等，只有这样才能最大程度的满足实际支座使用需求。

（2）主梁支座反力通过对比可以发现，恒载会带来一定的支座反力，桥台下的直桥在恒载的作用下，其支座反力会处于相对集中的状态下，并占据总恒载的80%左右。

在实际设计中还可以发现，翼缘长度在1.5m 以下，实心板厚度则控制在60cm 左右，这样的设计可以有效减少主梁支座反力，保证弯桥始终处于正常运行状态下。

（3）主梁内力在比较分析主梁内力的情况下，还要加强计算实心板设计，以此控制好断面纵向弯矩，为方便观察，最好控制好弯矩方向，应以反向为主。

通常情况下，弯桥由于受到外部荷载影响，难免会出现弯矩或扭矩，进而导致上部结构出现弯扭耦合。

所以，在实际设计的过程中，就要设计好配筋，加强与外弧侧的关注，只有这样才能保证设计合理，防止分配不均等情况的出现。

（4）主梁挠度在弯扭耦合的作用下，弯桥变形状况相对于直桥的变形要严重一些，如直桥主梁的恒载挠度在7.5 以下，活载挠度在6.8 以下，弯桥恒载挠度在10.6 以下，活载挠度在10.0 以下，这样就看出了两者之间的差异，同时也证明了随着曲线半径的降低，桥宽的增加，这种趋势也会更加显著。