论述在公路设计中应注意的问题及一些建议

摘要:笔者将通过对公路平、纵线形设计、路基软基处理和提高路基水稳定性,以及桥涵等结构物的设计等方面应考虑的问题作一简要的分析,并从三大控制角度合理确定结构物的取材,设计角度提高三背回填的质量,以提高 公路的施工工艺水平。

关键词:公路设计;应注意的问题；三大控制

1 公路的平、纵线形设计应注意的问题

公路施工图设计文件是指导现场施工的技术文件,如果在设计中存在错、漏等现象,特别是在对区域地质调查力度不足,将导致开工后产生大量变更,不但增加投资,而且耽误施工进度,给业主增加了许多风险,同时也给业主带来很大的投资压力。

1.1平面线形设计

1)应尽量选用不设超高的平曲线半径。一方面可以避免因处理单向排水而增加工程费用;另一方面,可以保证公路的通行安全、舒适。

2)路堤挡土墙之类的结构物因台后填土区很难控制好填筑质量,而影响公路使用质量。

3)应尽量避开人口密集的地带。路线穿越这些区域使正常的人行通道遭受破坏,同时拆迁的难度、费用、施工的地方干扰要增大,从而要增加工程的造价和施工难度。

4)避免横坡较陡的半填半挖。这种路基一方面使左右半边路基沉降不均,另一方面施工时对横坡较陡的基础未处理好,很容易引起滑坡和不均匀沉陷。

1.2纵面设计

1)尽量减少零填挖地段。因为这种地段水稳定性差,或因处理水稳定性而增加工程造价。

2)应尽量将路线走高一些,避免采用明涵这种结构,因这种结构物不但增加造价,而且容易跳车,有条件的涵洞要明涵暗做。

3)尽量用人行通道涵代替人行天桥的功能,以减少人行天桥。这样会避免因天桥过多而影响 公路景观和通行能力及难度。

2路基软基与提高路基水稳定性应注意的问题

2.1 路基通过软基地段必须进行软基处理

在软基处理方法中选择既经济、工后沉降小又方便施工的软基处理方案是软基处理的关键。

2.2路基的水稳定性问题

1)零填挖路基因路基低,水位高,路基的水稳定性差。处理这种特殊路基最好的办法是除换填或原状土处理压实外,尽可能的降低地下水及隔断地下水源。比如,通过加深两边水沟或在水沟地下设盲沟,将水阻断并引出路基外。

2)挖方地段路基,往往误认为路基基础好,路面不易破坏。其实挖方地段很容易破坏,公路使用一段时间后,路面出现开裂。这种破坏主要是水破坏所致。常年雨水多,从边坡两侧经过护面墙水沟底渗透到路肩处,甚至路基中间。如果有地下水当然必须做地下水的排水处理。对挖方地段的处理,经过实践采用水沟底下设盲沟,并阻断外来水源的方案。

3桥涵等结构物设计应注意的问题

3.1不能简单套用标准图

标准图往往是在比较理想的条件下制定的,而实际工程因施工复杂、耐久性、施工条件等多种因素,这是标准图难以包括的,因此应注意以下问题:

1)材料的选择应注意耐久性。因公路使用期长,必须高度重视材料的耐久性。

2)应充分考虑复杂的施工因素。公路施工,土石方工程量大、重型机械多,过去的涵洞标准图很难适应这一要求。

3)分离式立交桥及人行天桥不宜采用呆板的结构形式,应根据实际地形与公路景观协调一致。所有立交桥的净空高度不能选择规范要求的低限标准,应考虑今后公路养护抬高路面标高的影响。

4从“三大控制”角度合理确定结构物取材

对公路应从控制投资、工期、质量角度全面地看待就地取材这个问题;同时考虑当地材料储量、日产量对整个工程所占的比重是否满足工程进度日需要量。现在 公路标准高,工程量巨大。如果一味强调就地取材,势必会因小失大;不利于工程质量、不利于工期、不利于控制造价。比如, 公路高填方处的大石拱桥涵,长则100多m,短则几十米,单算涵台基础、拱圈与工砌体达3000多m3。比以前低等级公路上的一座大石桥还多。如果全线这类涵洞较多者,材料供应是相当困难的。往往一条线全面动工后,石料是供不应求,且材料猛涨。因此,对公路桥涵等结构物的设计,尽量从“三大控制”角度综合考虑取材问题。应从各合同段的具体情况出发,适当设置石材桥涵或混凝土桥涵。建议墙身砌体工程量小,可采用石材。

1)确保城市主干道路的直行车辆顺畅快速地通行,同时兼顾节点左右转向交通。

2)尽量提高较大交通流向匝道的设计标准,保证工程范围内转向交通顺畅衔接,满足城市快速枢纽的互通需要。

3)结合城市道路的现实功能需要,充分利用立交立体空间,尽量利用既有道路和桥梁,减少占地、减少沿线拆迁量和降低工程量,以达到降低工程投资的目的。

5 从设计角度提高“三背回填”质量

“三背回填”主要指桥台背、涵台背、挡土墙背部分的回填。

1)采用可以减小沉降量或避免沉降量的方案。对位于填方段的小跨径的板桥应采用先填后采用挖孔灌注桩这样的埋置式桥台。这种方法可以减小沉降量。

2)回填材料的选择。在砂砾级配好、施工方法合理的情况下可以保证填筑质量。在使用量小、不利于机械作业时,最好采用浆砌片石回填。

3)设计应考虑回填土压实的影响。过去的涵洞稍不对称回填都可以使涵墙倾倒或破坏。

6从施工角度提出对公路设计的建议

6.1 标准化审定

目前对公路设计尤其是桥梁工程设计缺乏严格的标准化审定,经常出现在同一工程建设项目中不同标段的相同参数的桥梁而工程设计截然不同的情况,这在下部结构立柱(或墩)工程中尤为突出,虽然施工单位购买了大量的定型模板,却达不到一定的周转次数,从而增加了施工成本,造成了物资的浪费。

6.2 坚持经济实用与美化并重的理念

6.2.1 应充分考虑项目所在地的材料资源

工程设计应充分考虑当地的材料资源。尽量优先选用地材丰富、用量大的结构型式。这样可以非常有效地降低工程成本.保证工程进度。如在片石丰富的地区可以大量使用浆砌片石工程,在砂石材料丰富的地区可以大量使用混凝土工程。

6.2.2 选择合理的结构尺寸和强度

由于设计人员受经验和习惯的影响,在结构设计选择安全系数时,常常因为意见不一致或思想保守,造成结构物尺寸越来越大,混凝土强度越来越高,从而加大施工成本,造成了资源浪费,给投资单位带来了不必要的经济损失。如原先设计公路立柱混凝土标号为C25已能满足使用要求。而现在基本上都采用C30,增加的混凝土强度指标造成了强度富余,资源浪费。

6.2.3 在满足经济实用的条件下增加美化工程

在靠近城市或风景区的地段,可以增设景观灯光:结构设计时可以采用有曲线轮廓的桥梁结构型式:在绿化工程中可采用常青的灌木植物,以起到美化、交通诱导和降低驾驶员疲劳的作用。

6.3 考虑施工安全性

现在公路设计尤其是桥梁工程设计经常出现异型结构和大量使用支架现浇工艺的情况。根据多年的施工经验。笔者认为,在条件允许的情况下应尽可能地选择预制工艺和采用通用且标准的结构型式。在施工工艺中采用常规的作业方法,这样可以避免支架跨坍和坠人(或物)事故发生,有效地降低安全生产事故发生率和缩短合同工期。

6.4 加强外业勘察工作

6.4.1 应加大地质勘探频率

在公路结构物施工中所发生的工程变更,基本上是因为基坑开挖后地基承载力不足等,如某公路08标段的结构物就因地基承载力不足,致使80%以上的工程都发生了变更,甚至个别结构物因遗漏了地质勘探而延长了工期,增加了成本,可见地质勘探的频率和准确度对工程的重要性。

6.4.2 应提高测量工作的准确度

测量工作的偏差在工程变更尤其在路基土石方工程中较为常见,如清表前原地表标高的复测基本上都会发生变更:在结构物中因地面线测量的错误,造成桥梁下部结构设计出现偏差的情况也屡见不鲜,如该路率水特大桥因测量问题主桥桩顶标高比地面线岩层顶面标高低了近7.2m,无法施工,后变更为抬高至地面线标高。可见测量工作的准确度不仅会影响工程造价,更会影响工程的质量和施工的难度。

6.5 提高设计人员的综合素质

目前大多数设计人员是由院校毕业后直接进入设计单位工作的,很少有在施工单位工作的经历,往往只从标准图册和理论计算上进行设计,很少考虑项目所在地的地形地貌、气候、资源及施工的难易程度,造成项目在实施过程中存在大量的现场变更,增加了工程造价。

7 结束语

文章结合作者在多年的工作经验与实践中,对公路设计中应注意的有关问题进行了简要的分析,并从不同的角度对公路设计提出相应的建议。