吳康寧

(1.安徽省經(jīng)工建設(shè)集團有限公司，安徽 合肥 230051；2. 安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230088)

泗縣至宿州高速公路是安徽省“四縱八橫”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的“第2橫”，是安徽省“861”行動計劃和首個開工的“十一五”高速公路重點建設(shè)項目。工程起點位于泗縣屏山鎮(zhèn)大彭莊，與國道G104交叉，終點位于淮北市烈山區(qū)古饒鎮(zhèn)境內(nèi)，與合徐高速公路交叉，全長91.46km。采用平面線形設(shè)計且使用較高的技術(shù)指標(biāo)，平曲線一般較長，均大于不設(shè)超高的最小半徑，全線主線不設(shè)超高,在滿足構(gòu)造物凈空的前提下，豎曲線半徑值的選用均滿足視距的要求，平縱技術(shù)指標(biāo)大小均衡，線性平順圓滑。主要設(shè)計參數(shù)為：公路等級為雙向4車道高速公路，設(shè)計速度120km/h，路基寬28m，路面寬23.5m；全線采用瀝青混凝土路面。橋涵設(shè)計汽車荷載等級為公路-Ⅰ級，設(shè)計洪水頻率特大橋為1/300，路基、大、中、小橋及涵洞為1/100。樞紐型立交匝道設(shè)計速度80km/h(直連式匝道)，70km/h(半直連式匝道)， 50km/h或40km/h(內(nèi)環(huán)匝道)。

1 路基設(shè)計方案及其優(yōu)化

1.1 路基設(shè)計方案

(1)路基高程設(shè)計。采用中央分隔帶外側(cè)邊緣高程，路基設(shè)計洪水頻率為1/100。路基設(shè)計高主要受橋涵、通道、洪水位及內(nèi)澇水位的因素控制，在滿足其各項要求的同時，降低路基設(shè)計標(biāo)高，以最大限度的減少路基用土量、節(jié)約占地及工程造價，為此路基設(shè)計采用低路堤的設(shè)計理念。工程沿線均為巨厚的第四紀(jì)松散層所覆蓋，其巖性為粘質(zhì)土、粉質(zhì)土組成的韻律層，具多元結(jié)構(gòu)。在擬取土深度(5m)范圍內(nèi)，上部巖性以粘質(zhì)土為主，其次為低液限粉土和細砂。粘質(zhì)土中以低液限粘土為主，其次為高液限粘土，局部具有弱膨脹性，低液限粘土一般可以直接作為路基填料，但部分低液限粘土的CBR值偏低，不能滿足路堤填料最小強度要求，不能直接作為路基填料，高液限粘土由于其液限和塑性指數(shù)過高，可壓實性差，也不能直接作為路基填料，均應(yīng)進行摻灰處理，經(jīng)處理其各項指標(biāo)都能滿足路堤、路床要求。下部巖性以低液限粉土為主，其次為低液限粉土質(zhì)砂和細砂，低液限粉土和低液限粉土質(zhì)砂、細砂由于不易壓實，不宜直接作為路基填土，為有效利用土源，減少取土占地，低液限粉土和低液限粉土質(zhì)砂，采用摻二灰(石灰+粉煤灰)進行處理用于路基填料加以利用。

(2)路基防護設(shè)計。設(shè)計原則為當(dāng)路堤邊坡高度H<3.0m時，邊坡采用(濕法噴播)草灌混植防護；路堤邊坡高度3.0≤H<5.0m時，邊坡采用植物框格+草灌混植或臨時集中排水+草灌混植的生態(tài)防護措施；路堤邊坡高度H≥5.0m時，邊坡下部采用拱形骨架護腳，上部4.0m高度的邊坡采用臨時集中排水+草灌混植或植物框格+草灌混植的生態(tài)防護措施。邊坡防護盡量采用植物生態(tài)綠化措施，提倡“以灌為主、草灌結(jié)合”的生態(tài)防護理念，營造路基兩側(cè)自然和諧的原生態(tài)風(fēng)貌。草灌應(yīng)按花期不同，混雜使用，以達到邊坡色彩隨四季變化。穿越溝塘段，路堤邊坡設(shè)計水位以下采用浸水護坡防護，上部根據(jù)高度采用植草或拱形護坡防護。一般分離立交和支線上跨橋兩端采用拱形骨架護坡加固坡面，提高橋頭段路基邊坡的抗沖刷能力，拱圈內(nèi)采用草灌混植防護，跨河跨溝橋梁兩端采用橋頭滿鋪。

1.2 路基優(yōu)化設(shè)計

(1)路基的優(yōu)化設(shè)計。主要有粉性土、高液限粘土的改良處理、原地表、水塘的清淤及換填處理。工程沿線土質(zhì)大部分為粘性土夾粉性土且土體含水量較高，素土CBR值不能滿足路基設(shè)計規(guī)范要求，為保證路基工程質(zhì)量，進行了如下優(yōu)化處理：①原地表處理：路線穿越段地勢低平，地下水豐富且埋藏淺，部分路段存在內(nèi)澇，施工時對原地表清表后摻3%石灰進行回填處理。②路基填料處理：對路基填料為粉性土、高液限粘土及素土CBR值不能滿足路基設(shè)計規(guī)范要求的低液限粘土均采用摻灰等進行改良處理,即路堤采用3%灰土處理；路床部分上路堤頂面以上0-40cm采用5%灰土處理，40-80cm選用粘性土摻8%石灰土處理。③水塘的清淤及換填處理：溝塘清淤換填處理由原設(shè)計的底部回填40cm碎石+素土回填至原地面優(yōu)化變更為底部回填40cm碎石+3%石灰改善土回填至原地面進行處理。

(2)路基防護優(yōu)化設(shè)計。由于全線路基填料多為粉性土，為防止運營前期雨水沖刷邊坡造成危害，路基防護由原設(shè)計防護措施優(yōu)化變更為路堤邊坡高度H<3.5m時，邊坡采用(濕法噴播)草灌混植防護；路堤邊坡高度H≥3.5m時，邊坡采用拱形護坡。

(3)路堤邊溝與支線上跨路面優(yōu)化設(shè)計。將全線路堤邊溝原設(shè)計為生態(tài)草皮邊溝優(yōu)化變更為U型現(xiàn)澆混凝土邊溝；支線上跨路面由原設(shè)計瀝青混凝土路面優(yōu)化變更為水泥混凝土路面，有利于施工單位統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織施工。

2 橋涵設(shè)計方案及其優(yōu)化

2.1 橋涵設(shè)計方案

(1)橋涵位置設(shè)計。依據(jù)自然河流、灌溉干渠、溝、塘及公路等級和現(xiàn)有路面狀況，經(jīng)過現(xiàn)場勘察，確定各類構(gòu)造物的分布、位置、方向、功能、跨徑、孔數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等。路線所經(jīng)區(qū)域內(nèi)河流屬淮河水系，河流流量隨季節(jié)變化較大，主要受降雨量的影響，每年6月份～8月份為豐水期，流量較大，水位高，枯水期為12月至次年2月，流量較小，甚至斷流。另外沿線區(qū)域內(nèi)人工溝渠交錯，水網(wǎng)密布，各類不同的排灌體系，控制流量的排灌站、漫水壩等設(shè)施較完善，構(gòu)成較為發(fā)達的地表灌溉體系。設(shè)計中橋位選擇原則上服從路線總體走向，對斜交角度過大的橋梁，布線時綜合考慮斜交的影響，進行局部調(diào)整，做到路橋協(xié)調(diào)，融為一體。

(2)橋涵設(shè)置設(shè)計。橋梁涵洞的設(shè)置，以盡量不改變現(xiàn)有河流自然狀態(tài)、不降低原有溝渠使用功能，充分考慮渠泄洪、灌溉需要，兼顧群眾生產(chǎn)、生活方便為原則。路線的線形標(biāo)準(zhǔn)決定了全線大部分橋梁為斜橋，為使橋下水流順暢，一般情況下橋涵順河渠按10°一級設(shè)置。當(dāng)斜度較大時，進行河渠的曲直及改移。對斜交角度大于45°，由于修路而失去作用的河溝或斷頭溝，距離較近適當(dāng)溝通就能恢復(fù)排灌的溝渠，結(jié)合路線縱面設(shè)計對其進行了適當(dāng)?shù)母囊?、合并和連通處理。

(3)橋涵基礎(chǔ)設(shè)計。因地質(zhì)情況直接影響到結(jié)構(gòu)物的布跨及橋梁涵洞的下部結(jié)構(gòu)形式，橋梁的基礎(chǔ)形式多為樁基，少數(shù)跨徑為8m的分離立交橋采用擴大基礎(chǔ)；涵洞通道的基礎(chǔ)形式根據(jù)實際情況分別采用分離式基礎(chǔ)或整體式基礎(chǔ)，在軟基路段和部分地質(zhì)條件較差的路段，涵洞、通道采用鋼筋混凝土箱式結(jié)構(gòu)。

2.2 橋涵優(yōu)化設(shè)計

(1)橋涵位置優(yōu)化設(shè)計。主要是對橋梁位置進行改移，由于少數(shù)支線上跨橋接線征地范圍內(nèi)，已經(jīng)建成地方公路的養(yǎng)護工區(qū)及其它建筑物，在減少拆遷和降低工程造價的前提下將支線上跨橋移位，進行局部的調(diào)整以取得更好的效益與效果。

(2)橋涵設(shè)置優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)?shù)氐穆肪W(wǎng)和水系比較發(fā)達，高速公路建成后對沿線水系產(chǎn)生較大影響，阻斷了部分道路和溝渠。因此對沿線農(nóng)田水利設(shè)施認真調(diào)查，適當(dāng)增設(shè)涵洞、通道，連通當(dāng)?shù)氐穆肪W(wǎng)和水系，以滿足群眾出行和灌溉、排水的需求，橋涵設(shè)置與全線路基、路面排水形成完整的系統(tǒng)。

(3)橋涵基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計。工程地處淮北平原，粉性土較多并含有少量軟土，地質(zhì)情況復(fù)雜，對構(gòu)造物基礎(chǔ)影響較大，因此對部分橋涵基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計有：①對于地質(zhì)情況的復(fù)雜及突變，由原設(shè)計樁基中摩擦樁樁長進行優(yōu)化或?qū)⒛Σ翗蹲兏鼮榍稁r樁；部分樁頂和系梁頂?shù)脑O(shè)計高程較低，根據(jù)樁基施工現(xiàn)場的實際情況，適當(dāng)提高樁頂和系梁頂?shù)脑O(shè)計高程，以降低施工難度。②因地下水位較高，部分橋涵在施工過程中造成地基承載力不能滿足設(shè)計要求時，根據(jù)現(xiàn)場地基承載力檢測結(jié)果，對這部分橋涵分別采取變更基礎(chǔ)型式或增加基底的換填面積。

(4)橋梁護欄優(yōu)化設(shè)計。將全線橋梁的墻式護欄優(yōu)化變更為外包式護欄，以增加橋梁的美觀，使橋和路與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。

3 結(jié)束語

通過對路基和橋涵的設(shè)計及優(yōu)化，充分利用成熟的設(shè)計經(jīng)驗與成果，在保證工程質(zhì)量的同時降低了建設(shè)成本，縮短了施工周期，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。該工程獲得了交通運輸部公路交通優(yōu)質(zhì)工程獎(李春獎)一等獎、國家優(yōu)質(zhì)工程獎，建造了安徽省首條平原地區(qū)資源節(jié)約型示范高速公路工程，為今后平原區(qū)高速公路工程設(shè)計與施工提供了參考。