浅析祁离高速公路品质工程设计

2018-03-23游晓英

山西交通科技 2018年6期

关键词：桥梁隧道方案

游晓英

（山西省交通科学研究院，山西太原 030006）

2018年4月，山西省交通运输厅为了进一步推行现代工程管理，强化工程质量管理，全面提升质量水平，树立涵盖全寿命周期、可持续发展和适用服务等内容的“品质工程”新理念，提出了《山西省公路“品质工程”深化创建实施意见（试行）》。

品质工程涵盖的范畴包括：项目规划、设计、建设，到运营管理全寿命周期。其中公路设计是品质工程建设的龙头，从源头上把好项目前期工作和设计工作质量关，对创建品质工程起到了至关重要的作用。

1 项目概况

山西省祁县至离石高速公路是山西省高速公路网规划“三纵十二横十二环”中第七横的重要组成部分，东接榆祁高速（S60）及京昆高速（G5），西接吕梁环城高速进而连接青银高速（G20），途经晋中市祁县，吕梁市文水县、交城县、离石区。针对项目区地形地质复杂多变、自然风光特色鲜明等特点，在设计阶段，项目组成员重点在“资源节约、生态环保、节能高效、服务提升”4个方面践行品质工程设计理念，以控制资源占用、减少能源消耗、降低污染排放、保护生态环境、拓展公路功能、提升服务水平为具体抓手，全面提升公路品质工程建设。

2 总体及路线设计

2.1 总体设计思路

项目设计中项目组成员以以人为本、本质安全、全寿命周期管理、价值工程等建设思路，树立精品工程意识，通过多方案比选论证，设计出了一条投资省、方案优、舒适性强、安全可靠的品质公路。

2.2 统筹资源利用，实现集约节约

a）推荐方案路线布设时考虑统筹利用运输通道资源，贯家堡至武良平原区路段沿汾河干渠布设，尽量少切割村庄、少占经济高产田；山岭区地形复杂，通道资源紧缺，与S320、S219共用通道走廊布线，实现资源的集约。

b）文水县开栅镇路段受水泥厂、压覆矿产、文峪河、村庄、采砂坑控制，路线方案选择余地较小，推荐的开栅枢纽方案既避免了枢纽与隧道间距不足问题、提高了安全性，又避让了采砂坑，降低了施工难度和工程规模，减少施工期的能源消耗，实现绿色低碳。

c）祁离高速是山西省高速公路网规划的第七横的重要组成部分，是新增的太原-吕梁高速主通道，项目所选走廊带顺直便捷，建成后运营里程较目前青银高速节省约23 km，运营期内将产生客观的减碳量，实现绿色低碳及资源的节约。

2.3 加强生态保护，注重自然和谐

本项目途经关帝山、交城山森林公园，路线设计中强调生态环境保护，对生态环境最大限度地保护、最小程度地影响。

a）本项目西社至温家庄路段地形复杂，山高坡陡，河道曲折，是较为典型的峡谷地形，该段位于森林公园范围，植被茂密，生态环境较好。设计中布设了以特长隧道为主的路线方案与以桥梁、中短隧道为主的路线方案进行比选，最终选择了对生态环境影响小的特长隧道方案，并妥善解决了弃渣问题，实现公路与生态、社会的健康可持续发展。

b）本项目三道川路段位于关帝山森林公园规划的三道川景区，景区河谷开阔，山清水秀，景色优美，设计中注重平面线形设计，采用低线位，沿河布线，大量运用曲线元素，随弯就势，与沿线自然景观协调统一，使公路本身成为一道风景线，实现与自然景观的融合。纵断面设计注重填挖平衡，着力实现“零挖少填，零弃少借”，统筹土方调配，有效减少取、弃土场设置，进一步节约土地资源，保护沿线植被与自然环境，最大限度地降低对环境的影响。

2.4 注重安全运营，提升服务水平

践行绿色公路理念，安全是前提，也是路线设计的重中之重。本项目设计中注重平面指标的选取，控制纵断面指标的采用，关注指标的均衡性。

a）山岭区地形复杂，平面设计应尽量利用地形，减小工程规模。在本项目选线设计中，从改善车辆行驶条件、提高服务水平角度出发，平面设计时平曲线半径以满足中央分隔带的视距要求和满足运行速度的要求选用合理值。

b）本项目吕梁山隧道至终点路段受自然地形及接线控制，存在长大纵坡路段，设计中进行了多方案综合比选论证并结合运行速度分析，优选出了一条技术指标高、工程规模小，地质条件及环境保护均较好的路线方案，有效减少了长大纵坡长度，降低了平均坡率，从而有效降低车辆行驶在大纵坡路段引起的能源消耗和安全事故，提高了运营期公路的安全性能及服务水平，降低了运营期成本。

3 路基与路面工程

3.1 路基取弃土场选择与地方土地规划相结合

本项目苍儿会景区内风景优美、环境怡人，为避免隧道弃渣和路基弃方对环境造成破坏，对弃方处理进行方案比选。与地方政府沟通通过远运弃土进行造田的方案既解决了风景区的路基弃方问题，又为地方缓解了耕地紧张的问题。

3.2 路基边坡设计采用与周围环境相融合的设计方案

在苍儿会风景区内，路基边坡采用以绿化为主的边坡防护形式，使公路尽快与周围环境相融合。出现挖方高边坡时，优先选用“陡边坡，强支护”的设计理念，减少土体开挖对环境的影响。

3.3 路面结构设计体现全寿命周期成本设计理念

路面结构设计时，根据项目交通组成特征，选择了轻、重交通分幅设计的方法，节约了工程投资。路面结构材料选择时选用沥青玛蹄脂（SMA）提高路面的耐久性，以降低后期维护费用。

4 桥梁工程

4.1 桥梁勘测阶段的绿色设计

在初步设计外业勘测过程中，对推荐方案及比较方案上的每个桥位进行了地形、地貌、桥位地质的调绘，并收集了桥位处的水文地质资料，以便使桥梁方案选择时更科学、更合理，达到桥梁施工及日后管理与维护的成本更低的目的。

4.2 桥梁设计阶段的绿色设计

桥梁设计阶段根据桥位处的现实条件有针对性地选择桥梁工程的结构体系，为达到绿色设计的效果，依托概率性方法来分析研究不同桥梁的结构、设计问题等，从中找出不经济、不环保的因素，保证桥梁结构的安全可靠、经济耐用，并发挥良好的环境保护功能。

4.2.1 桥梁结构体系的选用

根据项目中桥位处地形、地貌、地质情况，全线桥梁上部结构形式简单，主要为装配式预制梁桥，下部结构多为柱式墩、矩形墩，柱式台、肋板台，结构构件实现标准化、统一化。同时，设计的工作任务量与施工的工作任务量都能得到有效控制，建设工期缩短，建材较省，工程质量得到有效保证。上跨等级路的跨线桥梁在跨径组合设计中充分考虑到能够为周边道路的拓展、改造等提供有利的空间和条件，能够实现桥梁自身功能与作用的持久、安全、稳定发挥，最终能够为未来的交通运输提供便利。

4.2.2 桥梁结构设计

a）绿色设计中以闭环作为主要的设计原则，通过详细的计算得出具体的结构形式和承载性能，同时确保桥梁在整个使用过程中具有较高的稳定性和安全性。使桥梁结构具有可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性。

祁离高速项目区内水系发达，较大水系为文峪河水系、三道川水系、小东川水系等，考虑到地下水对桥梁结构的侵蚀，桥梁设置时充分考虑了桥梁结构的耐久性，对桥梁的混凝土、钢筋、保护层均做了具体要求。避免因桥梁混凝土腐蚀而造成桥梁结构性能下降的情况。

b）绿色设计中考虑到能源的消耗和环境污染的问题，精确分析桥梁受力情况，同时计算桥梁最佳的结构尺寸以及配筋方案，以最小的投入获得最高的经济效益。

4.2.3 桥梁附属设计

对于跨越国道、省道位置处的桥跨设置PVC材质的输水管道，进行雨水集排。根据项目区的降水量等条件进行排水量的计算，选择最佳的排水设计方案。