高速公路枢纽式互通匝道桥梁的设计关键点

2021-03-12嵇冬冰华设设计集团股份有限公司江苏南京210000

砖瓦 2021年3期

嵇冬冰（华设设计集团股份有限公司，江苏南京 210000）

随着我国经济社会的不断发展，高速路网日益密集，各高速间的交通转换需求愈加强烈，枢纽式互通立交桥梁设施也越来越多。由于互通式立交桥梁存在相互交叉的特点，因此在设计过程中，要在确保安全耐用的基础上，根据当地实际情况，采取灵活的设计方法，以确保进行科学合理的设计，让互通立交桥梁发挥出应有的作用，实现交通节点拥堵问题的缓解。显然，对高速公路枢纽互通立交桥梁设计进行研究具有重要的现实意义。

1 互通立交桥梁的基本设计原则

1.1 实用性原则

首先，互通立交桥梁的设计必须基于实际的通行需求进行合理设计，确保安全便捷，以推动区域交通的发展；其次，要综合考虑当地的地形环境，在确保质量的基础上，合理控制施工成本；最后，还需要考虑自然环境的影响，避免因自然灾害影响互通立交桥梁的正常使用，降低使用安全性。

1.2 结构类型的选择原则

为确保互通立交桥梁设计的合理性，桥梁结构选型至关重要。互通式立交匝道半径较大时宜采用预制结构；针对小半径匝道桥，平曲线半径R≥80m 时一般采用PC 现浇箱梁结构；平曲线半径R＜80m 时，一般采用跨径L≤20.0mRC 现浇箱梁结构；跨越通车高速的匝道桥宜采用能够快速施工的结构形式，如预制箱梁或钢箱梁。

结合地质条件和上部结构形式需要提出不同的下部设计方案，如在高速主线两侧的桥墩，当位于软土路段，或主线填土高速较高时，基础形式宜采用群桩。

2 影响互通立交桥梁设计的主要因素

2.1 道路交叉

互通立交桥梁的建设区域中通常涉及既有高速公路和地方高等级道路，因此，在设计过程中，要从宏观角度对区域内的交通通行情况进行综合考虑，对混合交通流进行有效分类，确保各个类型的机动车都能高效通行。通常，对于慢行交通多采用地面承载的方式，避免互通立交桥梁的建设影响周边的交通。

2.2 洪评批复、航评批复

互通匝道桥跨越的河流、沟渠，需查询防洪评价报告和各级水利部门的批复，如水利部门不允许水中落墩将影响桥梁跨径布置和下部结构形式，有无防洪补偿措施要求。互通匝道桥跨越航道，需核查航评报告和批复中提出的航道净空、航道整治、助航、防撞等措施要求，尤其是航道净空要求影响上部结构选型。

2.3 管线设置

在互通立交桥梁的建设区域中，如存在大量管线，如排污管道、排水管道、输电线路和光缆等，这些管线对于桥梁工程的设计和施工都造成明显的影响，一般来说，为了确保基础设施的正常运行，通常不能直接将这些管道进行移位，而是需要根据管线的布置情况，对桥梁设计进行适当的优化调整[2]。

3 枢纽互通匝道桥梁设计关键点

3.1 工程概况

广深沿江高速机场互通位于深圳市宝安区宝安国际机场西南约3km 处，为广深沿江高速与深（圳）中（山）通道交叉所设枢纽互通，也是深中通道深圳侧接线（沿江高速二期）的重要组成部分。机场互通为机场互通与机场三围互通组成的复合型枢纽互通，其中主线总长约4km（其中约2km隧道段纳入深中通道实施范围），匝道总长约17.5km，共布设匝道19条，总投资19.37亿元。

枢纽互通鸟瞰效果图

3.2 互通方案设计分析

机场复合式互通受深圳市城市总体规划、深圳至中山跨江通道线位、广深沿江高速公路预留桥孔及预留互通加减速车道与匝道分合流端部、深圳地铁11 号线预留桥孔、现状机场福永码头、珠江口治导线及深中通道东人工岛等控制因素的限制，通过项目组前期的沟通与协调，互通位置位已基本稳定。

根据互通预测转向交通量、互通功能定位、周边地形地物、工可方案以及历次方案研讨会意见，提出4个方案进行比选。

综合比选，初步设计阶段机场复合式互通式立交推荐方案一，采用涡轮形+T型+A型复合式互通方案。

3.3 桥梁整体结构设计

3.3.1 桥梁上部结构设计

本项目主线桥和半径≥350m的匝道桥采用了25m、30m的装配式预应力混凝土简支箱梁。预制小箱梁根据耐久性设计要求，考虑到沿海环境，增加了小箱梁顶、底板和腹板厚度。对于匝道半径较小的，结合互通平面和跨越被交路的要求，采用了20m～35m的等截面支架现浇箱梁。

3.3.2 桥梁下部结构设计

3.3.2.1 桥墩设计

a.一般路段互通匝道桥，原则上均采用双柱式桥墩。主线桥采用外扩式方形墩；条件受限时，采用门架墩。

b.柱式墩的桩柱结合部设置桩间系梁，水中系梁底面可设在常水位处；岸上系梁顶面宜置于地面以下30cm～50cm 处，以方便施工。

c.桥台设计

桥台设计应结合地形和地质情况，一般采用桩柱式台、肋式台，一般情况下：桥台填土高H≤5m，采用柱式台；桥台填土高H＞5m，采用肋式台；对于软土地基路段桥台，软土层厚度大于3m，宜采用座板式台。

3.3.3 结构抗震设计

由于该区域不属于地震带，因此其抗震等级设置为7度，抗震设计相对较为常规，具体来看，设计人员采用在连续梁的中间或两端布置抗震销的方式，避免梁体因各种原因引起的震动而导致坠落。同时，为了提高结构抗震能力，简支梁两端与墩柱和墩台边缘之间保持了80cm的安全距离。

3.3.4 桥面排水设计

竖向泄水孔在桥面靠近防撞栏处设置，间距根据桥面宽度、纵坡、横坡及降雨强度综合考虑，一般取4m～5m。凹曲线前后10m内、合成坡度不超过0.5%的路段需要加密至3m。

桥面排水是公路排水系统的一部分，设计时需与路基路面排水、桥面结构层内部排水总体考虑。泄水孔对应处需设置桥下排水沟，桥下设置油水分离池或沉淀池，并接入市政管网。

3.4 关键性安全设计

桥梁设计根据桥外危险程度及交通组成等确定防撞栏杆，并根据预测运行速度结合桥梁纵、横坡、气候条件等确定桥面铺装抗滑能力，同时注意桥墩设置位置、形式、工程措施等对行车安全性的影响。考虑跨江货物交通运输，桥梁设计时适当增加结构物的安全储备。桥梁护栏的形式已与交通工程设计人进行沟通，考虑了衔接方式。

3.5 桥梁景观设计

桥梁景观设计既要保持对功能、构造技术、形态美学、材料肌理的研究，又要对社会发展产生的新景观问题及时代风尚流行保持紧密的跟踪，应对桥梁造型方案从政治、经济、技术、环保、历史文化等上进行多方面考虑，从景观高度提出造型设想。

为了确保桥梁的整体设计效果，通常要对立交坡面进行修饰。在修饰工作中，要结合具体的情况，根据坡度、横断面、匝道、地形和人工成本等因素进行设计，其具体的修饰则采取灵活的策略，并非一定是规则设计。通过这种设计方式，能够营造一种自然气息，避免驾驶人员长期行车的视觉疲劳。另外，通过在桥侧种植高、中、低高度各异的乔木，增加对桥墩的遮挡，同时美化桥侧的绿化效果，营造多维度、多层次的景观空间，给人以生态自然的景观感受。桥下空间采用开花和色叶植物进行组团式种植，露出草坪，同时对桥墩和门架进行覆绿，营造多层次多维度的景观空间，丰富行车视线。