時(shí)間:2023-03-28 15:08:13
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇公路設(shè)計(jì)論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
近幾年來,隨著公路建設(shè)的發(fā)展,公路交通安全問題越來越受到人們的關(guān)注。交通部《公路勘察設(shè)計(jì)典型示范工程咨詢示范要點(diǎn)》明確提出了“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的設(shè)計(jì)理念。交通部副部長馮正霖強(qiáng)調(diào),在交通發(fā)展的新理念上,勘察設(shè)計(jì)工作必須做到“六個(gè)堅(jiān)持,六個(gè)樹立”,第一個(gè)即是“堅(jiān)持以人為本,樹立安全至上的理念”,可見安全問題已經(jīng)被提到首要重要地位了。因此,在大力發(fā)展交通事業(yè)的同時(shí),必須將“安全意識”引入道路的設(shè)計(jì)中,通過完善的道路設(shè)計(jì),來有效地控制交通安全,減少交通事故,減少經(jīng)濟(jì)損失。
2.公路幾何設(shè)計(jì)對交通安全的重要性
公路幾何線形設(shè)計(jì)要考慮公路平面線形、縱斷面線形兩種線形以及橫斷面的組成相協(xié)調(diào),還要注意視距的暢通等等。確定公路幾何線形時(shí),在考慮地形、地物、土地的合理利用及環(huán)境保護(hù)因素時(shí),要充分利用公路幾何組成部分的合理尺寸和線形組合,從施工、養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行等角度出發(fā),保證平面、縱斷面、橫斷面的組成相協(xié)調(diào)。線形的好壞,對交通流的安全具有極其重要的作用,如果公路線形不合理,則會(huì)降低公路通行能力,造成運(yùn)輸者時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的損失,而且更不能容忍的是會(huì)誘發(fā)大大小小、各種各樣的交通事故。
合理、優(yōu)質(zhì)的公路設(shè)計(jì),可以提供清晰醍目的行車方向,提供足夠的視距及其他信息,能夠符合駕駛?cè)藛T普遍期望的設(shè)計(jì)效果。在公路設(shè)計(jì)中,影響交通安全的因素雖然是多方面的(主要包括公路幾何線形、路面設(shè)計(jì)、安全設(shè)施、構(gòu)造物位置及形狀設(shè)計(jì)),而公路幾何設(shè)計(jì)對公路的安全性則起到先決的作用,一旦通過選線確定公路走向并由此確定幾何線形,則其他項(xiàng)目幾乎都已經(jīng)隨選定的幾何線形得以確定,其他如橋涵構(gòu)造物的位置、安全設(shè)施等幾乎只是成了更趨于合理的問題了。
我們作為勘察設(shè)計(jì)工作者,在工程設(shè)計(jì)中,一定要綜合考慮公路功能、行車安全、自然環(huán)境等因素,既要堅(jiān)持地形選線、地質(zhì)選線,更要做到安全選線;既要充分考慮公路設(shè)施的自身安全和運(yùn)營安全,又要消除公路事故多發(fā)點(diǎn)和安全隱患;要盡量采用改善平縱線形的措施,從根本上解決行車安全問題,尤其是對長陡縱坡行車安全問題要給予足夠的重視。
總之,在公路幾何設(shè)計(jì)等各種方案中要將安全放在首位,采取一切有效措施,為公路使用者提供安全保障和人性化的服務(wù),切實(shí)提高公路交通的安全水平和服務(wù)水準(zhǔn)。
二、平面設(shè)計(jì)與交通安全
在平面線形設(shè)計(jì)中,直線是最常用的線形,其優(yōu)點(diǎn)是勘測、設(shè)計(jì)簡單,方向明確,距離短捷,但直線單調(diào),對駕駛?cè)藛T易產(chǎn)生乏味感,降低集中力,不利于行車安全。在選用直線線形時(shí),一定要十分慎重。我國規(guī)定最小直線長度為:當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60Km/h,同向曲線間最小直線長度(以米計(jì))以不小于行車速度(以km/h計(jì))的6倍為宜;反向曲線間最小直線長度(以米計(jì))以不小于行車速度(以km/h計(jì))的2倍為宜
在實(shí)際設(shè)計(jì)中,要充分利用地形,盡量采用直線,特別在平原地區(qū),不能過多的人為改變直線線形,但也要注意適當(dāng)引入曲線,以便吸引駕駛員的注意力,一般直線最大長度為20(V+ΔV),其中V為設(shè)計(jì)行車速度,ΔV為通常在直線段的實(shí)際行駛速度與設(shè)計(jì)行車速度的差值,一般取ΔV=15~20km/h.
曲線線形要適合地形的變化,并能圓滑的將前后線形連接以保持線形的連續(xù)性。圓曲線的曲率半徑盡可能大些,一般避免采用極限最小半徑。緩和曲線通常采用回旋線,對于設(shè)計(jì)車速較高的公路,在計(jì)算緩和曲線時(shí),橫向加速度變化率宜采用0.45m/S3,并相應(yīng)增加緩和曲線的長度。
在較小半徑彎道上,應(yīng)該設(shè)置超高,超高不能太小,也不能太大,應(yīng)該根據(jù)彎道半徑以及道路等級、所在地區(qū)的寒冷積雪程度、地形狀況等綜合考慮。對超高、加寬值的計(jì)算,必須有足夠的滿足,超高、加寬不足往往是引發(fā)交通事故的直接原因。
曲線轉(zhuǎn)角對公路交通安全也有影響。大量資料統(tǒng)計(jì),小偏角曲線容易導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生急彎錯(cuò)覺,不利于行車安全。因此,在公路設(shè)計(jì)中合理確定路線轉(zhuǎn)角十分重要。
三、縱面設(shè)計(jì)與交通安全
縱面線形應(yīng)注意縱向坡度和變坡點(diǎn)處的豎曲線兩類。道路原則上按在同一設(shè)計(jì)車速路段保持同一行駛狀態(tài)來進(jìn)行設(shè)計(jì),縱向坡度和別的線形因素不同,受車輛和行駛性能的影響較大。爬坡能力明顯不同的車輛混在一起,不采用適當(dāng)縱向坡度和在路段設(shè)置爬坡車道,就會(huì)成為道路通行能力低和發(fā)生交通事故的主要原因??v向坡度的標(biāo)準(zhǔn)值,要在經(jīng)濟(jì)容許范圍內(nèi)按盡可能較少的降低車輛速度的原則來確定。在連續(xù)下坡時(shí),車速越來越快,不安全,因此必須控制坡長。高速公路、一級公路應(yīng)對縱坡長度受限路段采用平均坡度法進(jìn)行驗(yàn)算。
一般,凸曲線段事故率要比水平段高,小半徑凸曲線往往成為事故的誘因。豎曲線頻繁變換會(huì)影響行車視距,嚴(yán)重降低公路安全性。在夜間沒有照明的公路,凹曲線必須考慮視距問題。
四、橫斷面設(shè)計(jì)與交通安全
公路的路面橫向分布即路幅寬的布置方式對交通安全也有一定的影響,車行道、路緣帶、路肩以及中央分隔帶的形狀和尺寸,都應(yīng)根據(jù)使用功能、交通量大小、交通流的組成以及安全行車要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì),做到連續(xù)性和一
致性。交通事故數(shù)的相對值與車行道寬度有直接關(guān)系,一般隨車行道寬度的變窄而增加,但如果車行道過寬,易形成一個(gè)車道兩列車并行行駛,因此,一般車行道的寬度控制在3.5~4.0m之間。車行道寬度的有效利用,在很大程度上取決于路緣帶和路肩的狀況,高速公路設(shè)置規(guī)定寬度的路緣帶能起到分隔車行道和路肩、車行道和分隔帶的作用,并誘導(dǎo)駕駛員,有利于安全行駛。橋面寬度與路基寬度不一致時(shí),或者橋上的人行道與護(hù)攔引起路面、路肩寬度發(fā)生變化時(shí),或者跨線橋下車行道側(cè)面的橋墩、橋臺過近,側(cè)向余寬不夠時(shí),都會(huì)引起駕駛員心理作用發(fā)生變化,導(dǎo)致不應(yīng)有的事故發(fā)生,因此,在設(shè)計(jì)過程中,對此類問題要高度重視。
五、平縱橫組合設(shè)計(jì)與交通安全
平縱線形的組合,對視覺誘導(dǎo)起重要作用,在視覺上違背自然誘導(dǎo)的線形組合是導(dǎo)致事故多發(fā)的主要原因。在平縱線形設(shè)計(jì)中,要避免豎曲線與回旋曲線重合,特別是凹形豎曲線與平面上兩反向回旋線的拐點(diǎn)重合;避免豎曲線頂部有急彎,以免駕駛員靠近頂部來不及判斷,從而造成速度過高引發(fā)交通事故。在平曲線的組合中,盡量避免或少采用反向曲線、斷背曲線和復(fù)曲線。
看起來扭曲的路段,破壞了線形的一致性(美國工程師認(rèn)為線形一致,是公路設(shè)計(jì)中一條最重要的原則),造成駕駛員心理、視覺不舒服,對線形變化不適應(yīng),使視覺誘導(dǎo)紊亂,往往是行駛上危險(xiǎn)的路段。特別是行車速度較高時(shí),公路粗線條的輪廓成了駕駛員判斷方向的重要因素,因此特別應(yīng)該注意線形的配合與視覺效果。
六、視距設(shè)計(jì)與交通安全
視距是駕駛員在公路上能夠清楚看到前方道路某處的距離,是公路幾何設(shè)計(jì)的重要因素。足夠的視距對保證行車安全,提高通行能力將起到重要作用。在行駛過程中,路況信息要有足夠的時(shí)間來處理,就要選擇足夠的行駛距離來完成。在視距設(shè)計(jì)過程中,反應(yīng)時(shí)間的取值要大于所有駕駛員的正常平均值,特別在復(fù)雜情況下,如交叉口、立交匝道處、車道變化處、交通標(biāo)志等設(shè)施處,在取反應(yīng)時(shí)間時(shí),應(yīng)增加判斷時(shí)間,該值應(yīng)大于2.5S.
美國事故率與行車視距的關(guān)系調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明,事故率隨視距的增加而降低。設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意停車視距、會(huì)車視距、錯(cuò)車視距、超車視距的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
結(jié)構(gòu)層路面設(shè)計(jì)理念的改進(jìn)問題
因汽車工業(yè)的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步使軸載不斷增大,而不應(yīng)以大型車輛的誕生而扼殺運(yùn)輸能力,更說明我國路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)的確存在理論缺陷,包括對建筑材料的質(zhì)量品質(zhì)以及計(jì)算理論存在不切合實(shí)際的問題,合理的建筑材料及路面結(jié)構(gòu)層厚度滿足路用功能是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的標(biāo)準(zhǔn)。基層結(jié)構(gòu)組合問題:尤其高速公路路面結(jié)構(gòu)比較厚,一般厚度在80cm左右,基于路面結(jié)構(gòu)層的低溫抗裂性核高溫穩(wěn)定性的使用功能,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量將半剛性基層用做底基層,基層采用柔性基層的設(shè)計(jì)。柔性基層一般采用乳化瀝青穩(wěn)定大粒徑碎石混合料或設(shè)計(jì)為ATB25~30做基層更為理想。柔性基層的結(jié)構(gòu)特性和強(qiáng)度機(jī)理分析;通常采用大瀝青碎石混合料做基層,使面層抵抗車轍、防止溫差變形有顯著作用,與傳統(tǒng)的瀝青混合料一樣,其組成結(jié)構(gòu)為骨架空隙結(jié)構(gòu)、懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)及骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。骨架空隙結(jié)構(gòu)屬于開級配;骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)屬于密級配,一般采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)為多,主要考慮了抗裂性能及堅(jiān)固抗車轍能力。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是粗骨料充分形成石子與石子接觸的骨架特征,剩余的空隙由少量的細(xì)集料、礦粉和瀝青填充,因此;具備了良好的骨架穩(wěn)定度,骨架穩(wěn)定度指壓實(shí)成型后的瀝青混合料粗集料的體積密度Pcm與松堆密度Pna之比即為骨架密實(shí)度S=Pcm/Pna,骨架特性具有較大的內(nèi)摩阻力和嵌擠力、骨架穩(wěn)定性及強(qiáng)度衰減慢等特點(diǎn),很好的抗高溫變形能力,該結(jié)構(gòu)更適用于高溫或溫差大以及重交通地區(qū)的基層。柔性基層的力學(xué)特點(diǎn):因組成材料以粒料為主,具有較大的孔隙率,其主要特點(diǎn)不會(huì)因溫度、濕度的變化引起收縮裂縫,相鄰層次產(chǎn)生的裂縫也不會(huì)通過柔性基層反射到面層,具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂縫擴(kuò)展的能力。況且由于孔隙率大可及時(shí)、迅速的排除進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的雨水,減輕瀝青面層的水害影響。柔性基層的剛度小于剛性和半剛性基層,一般瀝青穩(wěn)定碎石的回彈模量約為1000Mpa,級配碎石的回彈模量約為500Mpa,因此,在瀝青路面結(jié)構(gòu)中瀝青面層與柔性基層共同成為承重結(jié)構(gòu)層。
結(jié)構(gòu)層的路面設(shè)計(jì)原理與數(shù)學(xué)參數(shù)分析
瀝青路面結(jié)構(gòu)層的厚度計(jì)算公式原理與步驟:根據(jù)汽車軸載、輪胎直徑與氣壓,采用雙層體系的當(dāng)量圓計(jì)算模式圖1。按圖解法包括路基在內(nèi)將路面結(jié)構(gòu)的多層體系換算成為三層體系,采用雙層體系的當(dāng)量圓計(jì)算模式,確定輪胎直徑與氣壓,此次分別推算結(jié)構(gòu)層厚度。以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載,對不同車型軸載進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的軸載換算,N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35;累計(jì)當(dāng)量軸次:Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ;軸載換算:N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8;設(shè)計(jì)彎沉值:Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面結(jié)構(gòu)層的優(yōu)化設(shè)計(jì)的宗旨是:實(shí)際彎沉值小于允許彎沉值Ls<Ld,實(shí)際彎拉應(yīng)力小于允許彎拉應(yīng)力σm<σR,實(shí)際剪應(yīng)力小于允許剪應(yīng)力τа<τR,合理造價(jià)小于最大值及大于最小值;hmin<h<hmax,路面總厚度大于冰凍厚度,H>Ht,根據(jù)不同地區(qū)氣候條件分別設(shè)計(jì)。高速公路瀝青混合料面層一般設(shè)計(jì)為三層結(jié)構(gòu),然而考慮到防水必須做封層,根據(jù)工程實(shí)踐,將封層設(shè)計(jì)在上面層和中面層之間更為合理,一般使用1.5L/m2的改性瀝青和鋪撒2~3m3/Km2的碎石,粒徑在5~10mm之間,通過腳輪壓路機(jī)穩(wěn)定后防水效果更好。有關(guān)瀝青混合料的最大粒徑D同路面厚度h的關(guān)系,經(jīng)過大量的工程實(shí)踐研究表明;隨著h/D的增大路面的疲勞耐久性提高,但車轍量增大;反之h/D的減小而車轍量也減小,但耐久性降低,特別是h/D<2時(shí);疲勞耐久性急劇下降,因此;結(jié)構(gòu)層厚度與礦料最大粒徑的比值應(yīng)控制在h/D≥2為宜。<<公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范>>(JTJF40-2004)規(guī)定,對熱拌熱鋪密級配瀝青混合料;一層壓實(shí)厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍,對于高速公路、一級公路不宜小于公稱最大粒徑的3倍,對于SMA和OGFC等瀝青混合料則不應(yīng)小于公稱最大粒徑的2.5倍。同時(shí)礦料的最大粒徑宜從上而下逐漸增大,與結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)厚度相匹配,以保證瀝青路面的壓實(shí)厚度、減少礦料離析。特別提倡瀝青混合料實(shí)驗(yàn)采用的是GTM法成型試件;提倡同時(shí)以米歇爾理論加以驗(yàn)證,最大限度的提高了很合理的密度及相對減少了瀝青含量,對路面低溫抗裂性核高溫穩(wěn)定性有顯著技術(shù)改進(jìn)。
2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
2.1基于過程模擬與控制的高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及災(zāi)害控制方法研究
高邊坡巖土體具有地質(zhì)體所具備的地質(zhì)過程特性,對巖石進(jìn)行的高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)的主要目的就是對邊坡變形破壞的過程以及機(jī)制進(jìn)行闡述,并且基于地心力學(xué)來對問題進(jìn)行刻畫,實(shí)際上這種對巖石高邊坡進(jìn)行的穩(wěn)定性評價(jià)更具體說來應(yīng)該是一個(gè)變形穩(wěn)定性的問題。對變形穩(wěn)定性的分析是指對高邊坡的變形以及相關(guān)的破壞情況、破壞機(jī)制進(jìn)行研究,并且結(jié)合數(shù)學(xué)、力學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù),利用數(shù)值模擬的方法來對邊坡變形的過程進(jìn)行模擬演示,并且對變形過程進(jìn)行控制,基于這種模擬研究的結(jié)果對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)評價(jià)。變形穩(wěn)定性分析的過程是在對應(yīng)力環(huán)境、變形特征、破壞模式、潛在滑面位置進(jìn)行模擬分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,但目前對于穩(wěn)定性系數(shù)以及推力值的估計(jì)還缺乏足夠的理論支持,沒有形成一個(gè)成熟、準(zhǔn)確的計(jì)算方法。
2.2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)
對需要重點(diǎn)進(jìn)行研究的邊坡要隨時(shí)進(jìn)行施工跟蹤,要注意對實(shí)際施工中遇到的巖體結(jié)構(gòu)以及邊坡變形的情況進(jìn)行足夠精確、細(xì)致的描述,并且要積極收集邊坡以及施工過程中的反饋信息,對具體的坡體情況進(jìn)行分析,根據(jù)上述資料以及研究分析,來建立相應(yīng)的地質(zhì)模型來反映控制性結(jié)構(gòu)面空間展布特征,并且要根據(jù)具體邊坡結(jié)構(gòu)的實(shí)際特征來進(jìn)行計(jì)算方法的選擇,用來研究邊坡變形的破壞模式以及穩(wěn)定性情況。土質(zhì)邊坡、散體結(jié)構(gòu)以及破裂結(jié)構(gòu)邊坡的穩(wěn)定性大多都會(huì)受到最大剪應(yīng)力面的控制,因此,對這類邊坡的邊坡開挖過程進(jìn)行研究分析,就要在對潛在滑動(dòng)面的位置的判斷基礎(chǔ)之上進(jìn)行,并且根據(jù)強(qiáng)度穩(wěn)定性分析來對相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià),為支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提高有效的參數(shù)。
2.3重點(diǎn)高邊坡支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在對邊坡支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化中,要由對變形破壞的過程進(jìn)行模擬來研究邊坡開挖過程的不同變形階段,由地質(zhì)體所處的演化階段以及變形破壞機(jī)制來對支護(hù)方案進(jìn)行篩選,要按照具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行靜力學(xué)設(shè)計(jì),要按照數(shù)值模擬的結(jié)果來研究地質(zhì)體以及治理工程結(jié)構(gòu)之間的相互作用,并由此來進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)要建立在精準(zhǔn)的地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,利用控制過程技術(shù)來完成,而且還需要特別關(guān)注邊坡的穩(wěn)定性評價(jià),根據(jù)原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。邊坡優(yōu)化要注意變形控制以及災(zāi)害控制,要將采用適宜的支護(hù)措施來是變形控制在允許范圍之內(nèi),要結(jié)合反饋信息以及穩(wěn)定性分析結(jié)果來進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。
1.1公路實(shí)際使用壽命不能滿足規(guī)定要求,在使用年限之前很早就發(fā)生各類損壞現(xiàn)象,影響使用。
根據(jù)我國現(xiàn)行公路標(biāo)準(zhǔn),公路使用年限要在15年以上,而實(shí)際大多數(shù)的公路的使用壽命僅有10年。之所以發(fā)生這種情況,離不開公路設(shè)計(jì)時(shí)按照較低標(biāo)準(zhǔn)選取技術(shù)參數(shù)的原因。這樣雖然能夠在一定程度上降低施工成本,增加經(jīng)濟(jì)效益,但也使公路的性能極限大幅下降。公路投入使用后,一旦遭遇較大強(qiáng)度的負(fù)荷就容易發(fā)生質(zhì)量問題,導(dǎo)致公路的提前報(bào)廢,從長遠(yuǎn)角度看,反而增加了經(jīng)濟(jì)成本。
1.2坡長設(shè)計(jì)不當(dāng)
我國國土面積廣大,地形種類復(fù)雜,很多公路路段要在陡坡上修建。坡長設(shè)計(jì)不僅影響汽車的通行能力,還容易引發(fā)安全事故。
1.3平、縱坡的控制指標(biāo)設(shè)置不當(dāng)
隨著地形的變化,公路往往會(huì)遇到平坡、縱坡,如果平、縱坡的控制指標(biāo)沒有掌握好,極易引發(fā)車輛超載、超速問題。近年來超速交通事故頻發(fā),具體原因很多,但平、縱坡的控制指標(biāo)設(shè)置不當(dāng),是其中一個(gè)重要因素。除此之外,公路設(shè)計(jì)中還存在諸如前期調(diào)研不足、排水不利、變更過多等問題。
2提高公路工程設(shè)計(jì)質(zhì)量工作要點(diǎn)
2.1實(shí)施公路設(shè)計(jì)全過程質(zhì)量控制
按照傳統(tǒng)是設(shè)計(jì)工作方式,在所有設(shè)計(jì)工作完成后進(jìn)行設(shè)計(jì)審查,評價(jià)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量水平。這種方式僅僅是對設(shè)計(jì)圖紙和方案本身進(jìn)行質(zhì)量檢查,而忽略了對設(shè)計(jì)過程的管理。由于工程設(shè)計(jì)文件篇幅很大,而審查時(shí)間往往只有幾天,使得審查工作難以深入開展,對設(shè)計(jì)中存在的不足和缺陷也很難進(jìn)行徹底清查并修正。因此,加強(qiáng)設(shè)計(jì)工作全過程的質(zhì)量控制對于改正缺陷,提高設(shè)計(jì)方案質(zhì)量是非常必要的。目前,我國設(shè)計(jì)過程質(zhì)量控制工作剛剛起步,實(shí)行難度也比較大,對于工作人員的要求也非常高,需要工作人員具備相應(yīng)水準(zhǔn)的技術(shù)背景。實(shí)施公路設(shè)計(jì)質(zhì)量控制要抓好設(shè)計(jì)工作各個(gè)階段的質(zhì)量控制,主要要做好以下幾項(xiàng)工作。
2.1.1實(shí)施設(shè)計(jì)調(diào)查。
精確的設(shè)計(jì)條件是保障設(shè)計(jì)工作順利開展的重要基礎(chǔ)要件。在外業(yè)工作完成后,建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位要開展一次中間調(diào)查,對于施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模等問題進(jìn)行研究,拿出方案辦法。
2.1.2實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)方案初步擬制后,由項(xiàng)目建設(shè)單位連同設(shè)計(jì)單位組織專業(yè)技術(shù)人員,深入全面地研究方案各個(gè)細(xì)節(jié),查找不足,修正缺陷,進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,不斷提高設(shè)計(jì)水平。
2.1.3實(shí)施施工圖會(huì)審。
在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中要組織第三方召開專家評審會(huì),對施工圖紙進(jìn)行階段性會(huì)審,確保數(shù)據(jù)計(jì)算無誤,圖紙質(zhì)量可靠。
2.1.4實(shí)施重點(diǎn)審查。
在工程設(shè)計(jì)方案完成后,邀請級別更高的設(shè)計(jì)單位對工程中重要部位或特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)審查,重新驗(yàn)算,將審查結(jié)果以書面形式如實(shí)傳遞給設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位,確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2.2切實(shí)做好公路線形設(shè)計(jì)工作
公路線形的選擇對于道路施工條件、施工難度、工程質(zhì)量以及道路投入使用后的服務(wù)水平有直接影響。正確合適的線形設(shè)計(jì)能夠大幅降低施工難度,縮短工期,提高工程質(zhì)量,對于日后道路維護(hù)保養(yǎng)工作也有很大幫助。在平面線形設(shè)計(jì)方面,一要盡可能減少征地拆遷工作量,特別是路線不要途徑密集人口居住區(qū)。公路建設(shè),不僅僅要占用路面本身對應(yīng)的地面,對道路兩側(cè)的土地也有一定幅度的占用。如果道路經(jīng)過居民區(qū)就會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的民房拆遷工作量。民房拆遷需要大量的資金和時(shí)間,從而導(dǎo)致工程成本大幅上升,甚至影響工程工期;二要盡量避開超高地區(qū)域。如果公路途經(jīng)超高地區(qū)域,不僅會(huì)提高施工難度,增加施工成本,建成后的道路還可能產(chǎn)生跳車現(xiàn)象;三要加強(qiáng)橫坡施陡坡區(qū)域的地基質(zhì)量。在陡峭的地方施工,容易產(chǎn)生地基不均勻沉降和滑坡現(xiàn)象,損壞工程質(zhì)量和使用壽命,甚至引發(fā)安全事故,所以要特別注意。在縱斷面線形設(shè)計(jì)方面,一要正確選取人行通道橋涵或天橋。橋涵和天橋都能夠提供人行通道的作用,又各有特點(diǎn)。天橋有利于降低車禍發(fā)生的概率,橋涵則節(jié)省通行時(shí)間,在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行選擇;二要減少明涵結(jié)構(gòu),降低施工及維護(hù)成本,防止發(fā)生跳車現(xiàn)象;三要盡量減少高填方設(shè)計(jì)。高填方設(shè)計(jì)對于施工技術(shù)水平要求很高,特別是在土質(zhì)松軟地區(qū),極易發(fā)生大面積不均勻沉降,影響道路運(yùn)行。
2.3重視路基工程設(shè)計(jì)
一要做好挖方填方相臨交界位置的設(shè)計(jì)。我國國土廣袤,公路里程動(dòng)則數(shù)百公里或上千公里,穿山越嶺途徑不同地質(zhì)地形區(qū)域,不論使用瀝青或混凝土何種形式的路面,總會(huì)發(fā)生裂縫、斷板、拱起、接縫破損等質(zhì)量問題。而挖方填方交界處往往是裂縫現(xiàn)象發(fā)生的多發(fā)區(qū)域。其原因就是沒有處理好填方和挖方交界處的垂直變形問題。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)就要加強(qiáng)對于填方挖方交界處的處理,制定相應(yīng)措施,加強(qiáng)過渡部分的緩沖作用,減少裂縫發(fā)生。二要做好路堤邊坡設(shè)計(jì)。近兩年來,我國某些地區(qū)多次發(fā)生地震、洪澇等自然災(zāi)害,導(dǎo)致山地公路邊坡塌陷和路堤損壞事故多發(fā),嚴(yán)重影響道路的正常通行。產(chǎn)生這個(gè)的問題的主要原因就是邊坡對于意外導(dǎo)致的負(fù)荷承受力不足。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)必須要注重對邊坡的防護(hù),設(shè)置護(hù)坡道來防御洪水沖擊,降低邊坡路堤負(fù)荷。
1.1使用年限
橋梁主要受力構(gòu)件必須在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用養(yǎng)護(hù)的條件下,其使用年限為100年。
1.2設(shè)計(jì)洪水頻率
二級公路上的大、中橋,設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100;二級公路上的小橋和三、四級公路上的大、中橋,設(shè)計(jì)洪水頻率為1/50;三、四級公路上的小橋,設(shè)計(jì)洪水頻率為1/25。設(shè)計(jì)洪水頻率內(nèi)的歷史最高洪水位可通過現(xiàn)場調(diào)查踏勘、向附近當(dāng)?shù)卮迕裨儐柫私?、向相關(guān)水利部門發(fā)函等方式獲得。
1.3橋下被交河流的航道等級和凈空標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)與相關(guān)航道主管部門聯(lián)系,獲得橋下河流的航道等級、最高通航水位、凈空標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃等資料,如橋梁下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)在通航水域中,需設(shè)置必要的船舶航行標(biāo)志、標(biāo)識。
1.4橋下被交道路的等級和凈空標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)與相關(guān)道路主管部門聯(lián)系,獲得橋下道路的等級、凈空標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃等資料,并設(shè)置必要的防車輛撞擊設(shè)施。3.5道路等級一般來講,農(nóng)村公路的道路等級可采用二、三、四級公路標(biāo)準(zhǔn)。具體取用時(shí),不僅要與現(xiàn)狀相吻合,還要與規(guī)劃相協(xié)調(diào)。
1.6設(shè)計(jì)荷載
一般來講,二、三、四級公路,汽車荷載等級為公路Ⅱ級,如二級公路為干線公路且重型車輛多時(shí),可采用公路Ⅰ級汽車荷載。
1.7設(shè)計(jì)速度和橋梁寬度
二級公路設(shè)計(jì)速度為80km/h,60km/h,其相應(yīng)的橋梁寬度分別為12m,10m;三級公路設(shè)計(jì)速度為40km/h,30km/h,其相應(yīng)的橋梁寬度分別為8.5m,7.5m;四級公路設(shè)計(jì)速度為20km/h,其相應(yīng)的橋梁寬度為6.5m(雙車道)、4.5m(單車道)。橋面寬度的具體取值不僅要與現(xiàn)狀相吻合,還要與規(guī)劃相協(xié)調(diào)。
1.8橋上及橋頭引道線形
橋上及橋頭引道的線形應(yīng)與路線布設(shè)相協(xié)調(diào),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定。橋上縱坡不宜大于4%,橋頭引道縱坡不宜大于5%;位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處的橋上和橋頭引道縱坡均不得大于3%。橋頭兩端引道線形應(yīng)與橋上線形相配合。
2橋梁的建設(shè)規(guī)模
在橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)明確后,橋梁的建設(shè)規(guī)模主要涉及橋梁的立面設(shè)計(jì)。橋梁立面設(shè)計(jì)的三要素為橋高、橋長、基礎(chǔ)入土深度。
2.1橋高(指最低梁底高程)
橋高通常在做以下三項(xiàng)對比后確定。
(1)設(shè)計(jì)洪水頻率內(nèi)的歷史最高洪水位加安全高度后的高程;
(2)與航道等級相對應(yīng)的最高通航水位加凈空高度后的高程;
(3)與道路等級相對應(yīng)的最高路面高程(考慮路面加鋪因素)加凈空高度后的高程。
2.2橋長
梁底高程確定后再確定主孔跨徑。一般來講,在滿足橋下凈空寬度和泄洪要求的條件下,應(yīng)盡可能采用較小的經(jīng)濟(jì)性跨徑,降低上部結(jié)構(gòu)建筑高度,減少投資。確定上部結(jié)構(gòu)建筑高度后進(jìn)行橋長設(shè)計(jì)時(shí),為縮短橋長,減少投資,可按以下原則控制:
(1)可能采用較大橋梁縱坡;
(2)平原軟土地基臺后填土高度不宜大于4.0米,一般地基臺后填土高度不宜大于6.0m,城鎮(zhèn)人口稠密區(qū),臺后填土高度不宜大于3.0米;
(3)橋下凈空斷面須滿足泄洪要求;
(4)橋梁基礎(chǔ)宜盡可能避開老橋基礎(chǔ)。
2.3基礎(chǔ)入土深度
(1)如地基土質(zhì)承載力較高且具備開挖條件時(shí),應(yīng)首選擴(kuò)大基礎(chǔ),否則宜采用樁基礎(chǔ)。
(2)基礎(chǔ)入土深度須考慮河道的一般沖刷、局部沖刷以及規(guī)劃河床斷面的開挖情形。
3橋梁的施工圖設(shè)計(jì)
在橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模初步確認(rèn)后,由建設(shè)單位組織召開設(shè)計(jì)方案論證會(huì),以會(huì)議紀(jì)要方式最終確認(rèn)或直接由建設(shè)單位下達(dá)設(shè)計(jì)委托函予以明確。設(shè)計(jì)單位據(jù)此與建設(shè)單位簽訂委托設(shè)計(jì)合同,安排橋位處地質(zhì)勘探,每座橋梁布置不少于2個(gè)地質(zhì)鉆孔,并由設(shè)計(jì)單位提供地基承載力要求。此后,設(shè)計(jì)工作進(jìn)入施工圖設(shè)計(jì)階段。為做好施工圖設(shè)計(jì),應(yīng)高度重視以下設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。
3.1橋梁抗震設(shè)防
鎮(zhèn)江地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值為0.l0g或0.15g,除二級公路上的大橋采用8度區(qū)的抗震措施外,其余橋梁均采用7度區(qū)的抗震措施。
3.2橋面鋪裝
鑒于橋梁規(guī)模較小,宜采用防水險(xiǎn)鋪裝。如鋪裝厚度計(jì)入結(jié)構(gòu)計(jì)算高度,需設(shè)置不小于3cm的磨耗層。
3.3橋面護(hù)欄
橋面設(shè)置人行道時(shí),應(yīng)設(shè)置人行道欄桿扶手;橋面不設(shè)置人行道時(shí),宜設(shè)置險(xiǎn)墻式護(hù)欄,以減少后期養(yǎng)護(hù)工作量。由于農(nóng)村公路為混合交通,為確保行人安全,護(hù)桿高度不應(yīng)小于1.1m。
3.4橋頭接線
橋頭接線原則上要求與老橋兩頭道路銜接,平縱線形順適,設(shè)置必要的波形防撞護(hù)欄與橋上護(hù)欄相銜接。
3.5管線事宜
原則上原有老橋上的管線在新橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以保留,并預(yù)留未來管線位置,但須遵循下列要求:
(1)禁止天然氣輸送管道、輸油管道利用公路橋梁跨越河流;
(2)高壓線跨河塔架的軸線與橋梁的最小間距,不得小于一倍塔高。高壓線與公路橋涵的交叉應(yīng)符合現(xiàn)行《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。
為行駛中車輛的駕駛?cè)怂芮宄姷狡淝胺降闹本€距離。視距長短影響公路的行車安全至巨,安全性高的公路須有足夠的視距,使駕駛?cè)四軌驈娜菘刂破滠囁?完成其所需的安全措施。
(2)縱坡度設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容
為公路縱向的坡度,亦即沿公路中心線路面的傾斜度,以兩點(diǎn)間高程差與兩點(diǎn)間水平距離的比值表示的,如2.4%,或-3.6%,正值表上坡道,負(fù)值表下坡道。
(3)豎曲線設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容
為縱坡度變化時(shí),兩坡度間將形成一轉(zhuǎn)角,車輛通過該轉(zhuǎn)角處應(yīng)有相對應(yīng)的考慮,以促進(jìn)行車安全、舒適以及視覺美觀,故應(yīng)于縱坡度變化處設(shè)置一段曲線,使縱坡度逐漸變化,使路線平滑通順,此曲線稱的為豎曲線。
(4)是否采橋梁或隧道減少縱坡度所包含的內(nèi)容
為若遇無法克服的地形障礙,為減少施工對當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的改變量,考慮土方開40挖等安全問題,建議可采用橋梁或隧道型式,于后續(xù)行車階段也可減少用路車輛爬坡所造成的二氧化碳排放。
2平面線形設(shè)計(jì)
(1)緩和曲線所包含的內(nèi)容
為當(dāng)車輛由直線路段進(jìn)入某曲線半徑值以下的曲線路段,或由此曲線路段進(jìn)入直線路時(shí),為了行駛軌跡發(fā)生變化所插入的曲線稱為緩和曲線。
(2)復(fù)曲線與反向曲線所包含的內(nèi)容
為復(fù)曲線為同方向兩個(gè)或兩個(gè)以上不同大小曲線半徑的圓曲線連接,中間未設(shè)緩和曲線者。反向曲線為兩組同向曲線的反向組合。同向曲線為單曲線或同向曲線間設(shè)有緩和曲線者。
(3)平曲線最小半徑限制所包含的內(nèi)容
為公路的平曲線半徑愈小,則曲率愈大,亦即表示公路轉(zhuǎn)彎程度愈大,除產(chǎn)生較大離心力外,并因車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)所占公路面積較大,故有效路寬將相對減小,致降低視距,對行車安全及舒適性影響甚大,故曲線半徑的最小值應(yīng)加以限制。
(4)平曲線最短長度限制所包含的內(nèi)容
為車輛沿曲線行駛時(shí),若曲線長度太短,駕駛?cè)思葱鑼傓D(zhuǎn)彎不久的方向盤立刻轉(zhuǎn)回,除離心力變化太大,乘客感覺不舒服外,駕駛?cè)瞬僮鞣较虮P的困難度亦較高,41故平曲線的長度,亦有其最小限制的必要。
3公路交叉設(shè)計(jì)
公路交叉設(shè)計(jì)是為了有效率地發(fā)揮公路設(shè)施的交通功能。公路與其他公路或軌道系統(tǒng)相交者稱為公路交叉。而公路交叉的型式可分為平面交叉與立體交叉。以下分別就公路交叉設(shè)計(jì)面向下的次因素及其內(nèi)容作說明。
(1)是否采槽化設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)
為交叉路口槽化設(shè)計(jì)時(shí),可利用標(biāo)線或路面標(biāo)記繪成槽化島圖型,用以區(qū)隔直通與轉(zhuǎn)向的車道。槽化線線型分為單實(shí)線、Y型線與斜紋線三種,其顏色應(yīng)與其連接的行車分向線、分向限制線或車道線相同。交叉路口使用實(shí)體阻攔物做成不同的槽化島,將更能有效管制及保護(hù)車輛與行人。此指駛?cè)牖蝰偝鼋涣鞯罆r(shí)的槽化設(shè)計(jì)。
(2)是否設(shè)置轉(zhuǎn)向彎道所包含的內(nèi)容
為轉(zhuǎn)向彎道系于公路交叉處因?qū)嶋H需要設(shè)置槽化路口供轉(zhuǎn)向且與主線分離的車道,可提高路口車流的紓解效率。此指駛?cè)牖蝰偝鼋涣鞯罆r(shí)的轉(zhuǎn)向彎道設(shè)計(jì)。
(3)是否采感應(yīng)式號志所包含的內(nèi)容
為交通感應(yīng)式號志,用于交通量變化顯著且無規(guī)律,或交通量懸殊的地點(diǎn),由設(shè)于公路上的傳感器偵測車輛到達(dá)狀況,以號志控制器默認(rèn)的程序,實(shí)時(shí)變換燈號。此指設(shè)置于進(jìn)入交流道時(shí)的號志。
2)收集交通事故數(shù)據(jù)。調(diào)查走訪當(dāng)?shù)孛癖娂敖痪块T了解實(shí)施路段交通事故發(fā)生情況及位置。
3)自然特征。搜集自然氣象資料,為做好安保設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料。揭西縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候,北回歸線橫貫境內(nèi),夏季長,秋季短,日照充足,雨量充沛。春季低溫陰雨,霧氣大,能見度低。
4)現(xiàn)場踏勘?,F(xiàn)場踏勘路線兩側(cè)的地勢,附近的建筑物、村莊,兩側(cè)交叉口等。揭西縣大北山森林公園連接路在路線前約4km,地勢陡峭,一側(cè)坡陡谷深,彎道急,視線不良,后約2km路段地勢較平坦,但局部線形較差。
5)確定誘發(fā)事故的原因。通過基礎(chǔ)資料的收集分析,初步確定誘發(fā)事故的原因。揭西縣大北山森林公園連接路發(fā)生交通事故的誘因?yàn)?a.肇事車輛的超速行駛,超出了設(shè)計(jì)允許的安全范圍;b.路線急彎,連續(xù)彎道多;c.彎道平曲線半徑過小;d.部分路段通視條件不良,視距不足;e.駕駛員違章行駛。
2設(shè)計(jì)內(nèi)容的確定
按一般規(guī)定,安保工程設(shè)計(jì)包括:交通標(biāo)志、標(biāo)線設(shè)計(jì),護(hù)欄設(shè)置,減速、視線誘導(dǎo)設(shè)施,避險(xiǎn)車道,小型停車場及觀景臺,路面防滑,其他交通工程設(shè)施。項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)堅(jiān)持“經(jīng)濟(jì)、有效、因地制宜”的原則,從而達(dá)到完善安全防護(hù)設(shè)計(jì),最大限度地降低交通事故死亡率和特大交通事故的發(fā)生率,為保障行車安全提供良好的公路環(huán)境。揭西縣大北山森林公園連接路根據(jù)事故誘發(fā)原因分析、基礎(chǔ)資料及資金狀況等情況,依國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,確定該路段設(shè)計(jì)的內(nèi)容:交通標(biāo)志、標(biāo)線,交通安全附屬設(shè)施,防撞護(hù)欄。
2.1交通標(biāo)志部分
1)布設(shè)原則。a.實(shí)施路段為通往旅游區(qū),很多駕駛員初次行駛該線路,交通標(biāo)志的設(shè)計(jì)以完全不熟悉本路段的司機(jī)為使用對象,通過交通標(biāo)志的指示和引導(dǎo),能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的了解前方路況,可以順利、安全地抵達(dá)目的地;b.標(biāo)志板面設(shè)計(jì)以司機(jī)20km/h的速度行駛時(shí),能及時(shí)辨認(rèn)標(biāo)志內(nèi)容為基本原則,同時(shí)應(yīng)使板面布設(shè)美觀、醒目;c.標(biāo)志信息以GB5768—2009道路交通標(biāo)志和標(biāo)線根據(jù)本路的特點(diǎn)及需要,盡量做到各類標(biāo)志完善、齊全;d.全線交通標(biāo)志在不影響其功能的情況下,盡可能均衡布設(shè),避免信息過載或信息不全的現(xiàn)象;板面設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范要求的前提下,掌握“充分滿足功能要求,盡量降低造價(jià)并適當(dāng)考慮美觀”。交通標(biāo)志結(jié)合總體布設(shè)原則,根據(jù)道路線形、交通狀況、周邊環(huán)境及配套設(shè)施等情況,按不同種類來設(shè)置。主要有警告標(biāo)志、禁令標(biāo)志、指示標(biāo)志、指路標(biāo)志等幾種。在穿越村莊的交叉口,明確道路的路權(quán),行駛優(yōu)先權(quán),并增設(shè)“讓、停”標(biāo)志。2)交通標(biāo)志結(jié)構(gòu)支撐形式。交通標(biāo)志的支撐形式有單柱式、雙柱式、單懸臂式等幾種。標(biāo)志的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以在安全、實(shí)用及結(jié)合當(dāng)?shù)嘏_風(fēng)季節(jié)影響的基礎(chǔ)上適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)為原則。確定單塊標(biāo)志采用單柱結(jié)構(gòu),多塊標(biāo)志組合時(shí)采用單懸臂結(jié)構(gòu)。標(biāo)志牌在同一支柱上并設(shè)時(shí),按警告、禁令、指示的順序,先上后下,先左后右的排列。
2.2交通標(biāo)線部分
道路交通標(biāo)線是管制和引導(dǎo)交通的重要設(shè)施,是保證車輛行駛暢通有序、司機(jī)行車舒適的有效手段。
1)布設(shè)原則。按GB5768—2009道路交通標(biāo)志和標(biāo)線等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置,使之與交通標(biāo)志相結(jié)合,合理誘導(dǎo)交通流。在標(biāo)線布設(shè)中,主要遵循以下幾條原則:a.車行道分界線。一般路段對向車道分界線為黃色虛線,用來分隔對向行駛的車道。急彎及視距不良路段,設(shè)置中心實(shí)黃線。b.車行道邊緣線。車行道邊緣線為白色實(shí)線,用來表示車行道的邊線。為降低造價(jià),只在小半徑彎道、連續(xù)彎道等路段設(shè)置車道邊緣線。c.標(biāo)線材料。為增加使用壽命,路面標(biāo)線采用熱熔型的反光涂料,并摻有玻璃珠,以增強(qiáng)夜間的識別性。
2)各種標(biāo)線的設(shè)置。a.車行道分界線。實(shí)施項(xiàng)目路面寬度為6.5m,故施劃車行道分界線。施劃時(shí)應(yīng)根據(jù)道路現(xiàn)場,在急彎內(nèi)側(cè)視距不良或者小半徑豎曲線視距不良等不具備超車條件的路段應(yīng)施劃中心黃色實(shí)線,否則施劃中心黃色虛線。b.車行道邊緣線。在小半徑彎道、連續(xù)彎道等需要加強(qiáng)路線走向誘導(dǎo)的路段,有選擇性地施劃車行道邊緣線。在一些特別危險(xiǎn)的急彎路段,在車行道邊緣線內(nèi)側(cè)施劃白色實(shí)折線,以誘導(dǎo)駕駛員選擇合理的車速通過彎道,如圖6所示。
3)路面標(biāo)記。路面標(biāo)記是利用路面文字、符號等,指示或者限制車輛行駛的標(biāo)記。山區(qū)公路路面文字標(biāo)記的高度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度確定。設(shè)置路面文字標(biāo)記路段的運(yùn)行車速如果高于設(shè)計(jì)速度,可以采用更大一些的字高。路面圖形標(biāo)記寬度應(yīng)為設(shè)置路段車道寬度的一半,并四舍五入取10cm的整倍數(shù)。路面文字標(biāo)記可設(shè)置于凸曲線、彎道內(nèi)側(cè)視距不良等路段,標(biāo)記內(nèi)容可選擇“慢”和轉(zhuǎn)向箭頭等。
2.3交通安全附屬設(shè)施
實(shí)施路段前4km,急彎、陡坡較多,實(shí)施路段后2km,地勢平坦,但穿越村莊、交叉口,局部線形差。這些路段容易引發(fā)事故,需合理設(shè)置交通安全附屬設(shè)施,減少交通事故的發(fā)生。
1)線形誘導(dǎo)標(biāo)。在急彎路段設(shè)置線形誘導(dǎo)標(biāo),線形誘導(dǎo)標(biāo)的設(shè)置根據(jù)曲線半徑、曲線長度、偏角大小確定。偏角較小(≤7°)的曲線路段,在曲線中點(diǎn)位置設(shè)一塊誘導(dǎo)標(biāo);偏角較大(>7°),曲線較長的彎道,設(shè)置若干塊誘導(dǎo)標(biāo),并保證駕駛?cè)藛T在曲線范圍內(nèi)連續(xù)看到不少于三塊誘導(dǎo)標(biāo)。
2)道路廣角鏡。在視距不良的彎道路段,最佳的處置措施為清理彎道內(nèi)側(cè)樹木、山體、墻體等遮擋物,在無條件清除時(shí),設(shè)置道路反光鏡,以擴(kuò)大駕駛員視野,及早發(fā)現(xiàn)彎道對向來車,減少對撞交通事故的發(fā)生。
3)強(qiáng)制減速設(shè)施。在沿線村莊、出入口、主要支路設(shè)置強(qiáng)制減速震動(dòng)帶,以預(yù)警司機(jī)減速。4)示警柱的設(shè)置。在沿線較小平面交叉兩側(cè),在路口兩側(cè)各設(shè)置示警柱,以防范小支路車輛的突然出現(xiàn)而發(fā)生意外。
2.4防撞護(hù)欄設(shè)計(jì)部分
防撞護(hù)欄設(shè)計(jì)需從適用條件選擇護(hù)欄等級,通過使用性能對比分析選擇護(hù)欄形式,確定護(hù)欄的設(shè)置位置。
1)確定護(hù)欄防撞等級。根據(jù)公路等級、設(shè)計(jì)速度,控制車輛駛出路外或進(jìn)入對向車道有可能造成的交通事故等級,從而確定護(hù)欄防撞等級。揭西縣大北山森林公園連接路等級為四級,旅游大巴、中小型車占絕大多數(shù),車速一般在20km/h,且護(hù)欄主要用于路側(cè)陡坡危險(xiǎn)路段,為防止發(fā)生二次重大交通事故,參照J(rèn)TGD81—2006公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范路基護(hù)欄防撞等級的適用條件,選用等級為B的防撞護(hù)欄。
2)護(hù)欄的形式選擇。當(dāng)前公路行業(yè)普遍使用混凝土護(hù)欄、波形梁護(hù)欄、纜索護(hù)欄等三種形式。監(jiān)于實(shí)施路段屬于山區(qū)低等級公路,多處位于急彎陡坡危險(xiǎn)路段,通過綜合比選后選用維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低,堅(jiān)固、耐碰撞的混凝土護(hù)欄,混凝土護(hù)欄適合設(shè)置在急彎路段外側(cè)、路側(cè)為深溝、陡崖,車輛沖出將導(dǎo)致嚴(yán)重傷亡事故的部分路段。其缺點(diǎn)是碰撞角度較大時(shí),對車輛和乘員的傷害大。
3)護(hù)欄設(shè)置范圍。根據(jù)路側(cè)危險(xiǎn)程度、事故概率、車輛駛出路外的可能性等條件,確定護(hù)欄設(shè)置位置,避免盲目設(shè)防、過度設(shè)防,最大限度減少工程對環(huán)境和景觀的破壞。結(jié)合揭西縣大北山森林公園連接路的具體情況,主要設(shè)置的范圍為:陡崖、溝深、填方邊坡高度或路肩擋墻高度h≥4m的路段,或毗鄰河溝(路肩邊緣不足3m)的險(xiǎn)要路段。急彎或連續(xù)急彎的曲線外側(cè),發(fā)生過車輛駛出路外事故的路段優(yōu)先考慮。陡坡路段平曲線外側(cè),尤其是長下坡直線路段接急彎路段的外側(cè)。
4)在混凝土護(hù)欄上刻劃立面標(biāo)記,立面標(biāo)記為黃黑相間的傾斜線條,傾斜為45°,設(shè)置時(shí)向下傾斜的一邊朝行車方向,以起到警示作用。
以目前青藏公路二級公路(路基寬度為10.0m)為研究對象,進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算(見表1),結(jié)果表明:路基基底吸熱/放熱比為3.71[20],當(dāng)路面寬度增加1倍后,路基基底熱流量將增加60%;而這部分“有害”能量的過多導(dǎo)入,導(dǎo)致下伏多年凍土地基退化過程加快0.6倍[21],引起凍土地基承載力下降,變形過大,嚴(yán)重影響上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.除此之外,公路工程的建設(shè)還會(huì)引發(fā)公路基底熱流分布的不均勻,使得下伏多年凍土退化差異較大.例如,公路路基下形成的融化盤;由于路基陰陽坡效應(yīng)引發(fā)的融化盤偏移;由于橋涵通風(fēng)作用使小橋涵中部多年凍土上限上升,而橋梁后臺及涵洞進(jìn)出口端部上限下移等.反映到公路工程的穩(wěn)定性,都將會(huì)誘發(fā)公路不均勻變形、差異沉降、路基邊坡滑塌、橋梁兩端和涵洞洞口產(chǎn)生開裂下沉等病害.圖2為青藏公路波浪病害和涵洞地基退化差異引發(fā)凍脹病害.因此,闡述公路工程引發(fā)的外界能量導(dǎo)入和分布,及與工程穩(wěn)定性的相互關(guān)系是該設(shè)計(jì)理念的首要問題.
1.2工程措施對于凍土地基能量狀態(tài)的調(diào)節(jié)程度
這部分內(nèi)容主要是從凍土地基能量收支角度,研究工程措施對于打破平衡后的凍土地基能量狀態(tài)的調(diào)節(jié)修復(fù)程度.為了保證公路工程的穩(wěn)定性,必須改善工程活動(dòng)影響下凍土地基的能量狀態(tài),使其維持相對穩(wěn)定的狀態(tài),延緩或弱化多年凍土的退化過程.在工程中,常采用各種被動(dòng)或主動(dòng)冷卻措施(圖3,4)保障凍土地基的穩(wěn)定性[22].青藏公路整治改建工程中在縱向裂縫較為發(fā)育的楚瑪爾河平原設(shè)計(jì)了熱棒路基,用以確保路基工程的穩(wěn)定性.2004-2011年的監(jiān)測資料表明,熱棒路基年度傳輸能量在1400~1900MJ[23],有效的導(dǎo)出凍土地基內(nèi)的“有害”能量,路基下人為上限在運(yùn)營期內(nèi)保持在天然上限水平,保證了路基工程的穩(wěn)定性.片塊石路基、通風(fēng)管路基等多年凍土區(qū)廣泛應(yīng)用的特殊結(jié)構(gòu)措施的作用本質(zhì)都是對凍土地基中“有害”能量的導(dǎo)出.除此之外,工程措施對凍土地基能量的調(diào)節(jié)還包括對公路基底不均勻熱流的調(diào)整.如針對陰陽坡效應(yīng)路基設(shè)置的陽坡側(cè)遮陽板、碎石護(hù)坡、單側(cè)熱棒路基等,在涵洞基礎(chǔ)洞口設(shè)置的熱棒等,見圖5.此類調(diào)整可以有效改善基底多年凍土發(fā)育的不均勻性,改善公路工程的局部穩(wěn)定性.
1.3多年凍土公路工程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和影響因素
多年凍土公路工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)是根據(jù)公路工程的穩(wěn)定性與能量變化過程的相互關(guān)系,通過工程措施對凍土路基能量的調(diào)節(jié)作用,阻止“有害”能量的導(dǎo)入或者將其導(dǎo)出,維持凍土地基能量的相對穩(wěn)定狀態(tài),從而確保公路工程的穩(wěn)定性.其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要通過時(shí)間和空間兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn).1.3.1時(shí)間維度主要有短期、中期和長期目標(biāo),時(shí)間維度的不同,對穩(wěn)定性的要求也有所差異.短期目標(biāo)主要通過合理選擇(換)填筑材料、控制路基開挖斷面、規(guī)范路基施工工藝以及選擇輕便快速施工的橋梁結(jié)構(gòu)和涵洞形式等技術(shù)手段,確保公路工程施工期的穩(wěn)定性,對凍土地基能量的平衡狀態(tài)要求相對較低.中期目標(biāo)為確保采用常規(guī)維護(hù)即可達(dá)到公路工程設(shè)計(jì)年限內(nèi)的使用要求,一般為20a,對于凍土地基能量平衡即依此選擇有針對性的強(qiáng)化路基、主動(dòng)降溫或被動(dòng)保溫的工程措施.長期目標(biāo)即是通過凍土病害的預(yù)警預(yù)報(bào),加強(qiáng)道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù),保證公路在50a以上全球升溫背景下的全壽命周期的使用要求.凍土地基的能量狀態(tài)調(diào)整也應(yīng)充分考慮氣候變化的影響,綜合選擇合適的工程措施或規(guī)避多年凍土的影響.1.3.2空間維度主要通過路基高度、寬度等路基尺度的變化,全幅和分幅等修建方式的異同,以及路基與橋涵、隧道等構(gòu)造物等建設(shè)形式的不同調(diào)節(jié)凍土地基的能量狀態(tài),使其維持相對穩(wěn)定.需要指出的是,時(shí)間維度和空間維度的需求通常不是孤立的,二者是互相聯(lián)系的,也經(jīng)常與受到其他因素的影響(工程的投資、工程等級、凍土地質(zhì)條件等).如對于埋藏較淺、厚度較薄的多年凍土,若在短期和中期對公路的通行要求不高,則可以主要在時(shí)間維度進(jìn)行處理,如鋪設(shè)簡易路面通行,待3~5a后多年凍土融化,再進(jìn)行處理建設(shè).若在時(shí)間緯度上要求較高,則主要在空間緯度上處理,如設(shè)置架空橋梁或挖除換填等.因此,在具體的設(shè)計(jì)中,需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,分析各種因素,在時(shí)間和空間兩個(gè)維度中尋找一個(gè)平衡點(diǎn),以最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案確保凍土-公路工程體系的能量平衡,滿足設(shè)計(jì)要求.
2空間維度能量平衡過程
作為線性工程,構(gòu)筑于凍土層之上的道路工程必然改變一定面積原天然地表的性狀,有時(shí)甚至深入到一定深度的地基.這些地表和地基在空間上的人為變化都會(huì)引起下部凍土吸熱特征的變化.以路基工程為例闡述路基尺度對凍土能量平衡特征的影響,模型見圖6.影響凍土能量平衡特征的路基尺度因素包括路基高度、路基寬度、路基坡度以及保溫護(hù)道等,選取路基高度和路基寬度作為代表,采用數(shù)值分析的方法分析路基尺度對凍土能量平衡特征的調(diào)節(jié)作用[24].路基高度的變化直接影響著路基頂面所吸收熱量的傳遞過程.?dāng)?shù)值計(jì)算結(jié)果,下部凍土吸熱量隨填土路基高度的變化曲線如圖7所示.圖7顯示,路基越高,熱阻越大,通過其進(jìn)入地基的“有害”能量就越少.可見,加高路基能夠延緩地基凍土吸熱,延緩和阻止地基凍土吸收的“有害”能量.凍土工程中常用的保溫板路基就是以導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于路基填料的保溫材料來等效一定厚度的填料.以XPS保溫板為例,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.0258W·m-2,按照熱阻等效原則,取路基填料導(dǎo)熱系數(shù)為1.8W·m-2,則10cm厚的XPS保溫板大約相當(dāng)于6.9m高的路基填料[7].XPS保溫板對下部地基平衡能量的調(diào)整能力與6.9m厚的路基填土相當(dāng),其原理就是增加路基高度,阻止外界“有害”能量的進(jìn)入.因此,加高路基和采用保溫板都是有效的在空間維度上減少“有害”能量吸入的方式.路基寬度對凍土能量平衡特征的影響主要體現(xiàn)在路基加寬后,瀝青路面吸熱面增大,通過路基基底進(jìn)入地基的“有害”能量增大,路基中心區(qū)域的聚熱效應(yīng)加劇,基底能量分布不均勻,造成凍土地基形成融化盤等不均勻退化現(xiàn)象.圖8所示下部凍土吸熱量隨填土路基寬度的變化曲線說明,路基寬度對凍土吸熱量的影響小于路基高度的影響.基于這一規(guī)律,對于工程應(yīng)用中的寬幅路基,可以將全幅修建轉(zhuǎn)化為分幅修建方式.在多年凍土區(qū)分幅建設(shè)高速公路現(xiàn)已應(yīng)用于共和至玉樹高等級公路,見圖9,相對于全幅修建形式,分幅修建形式的本質(zhì)是減小了路基寬度,削弱了路基中心區(qū)域的聚熱效應(yīng),不僅減小了“有害”能量總量,而且減小了融化盤的深度.?dāng)?shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),將23m寬的全幅路基改為間距為2m,幅寬均為10m的分幅路基形式后,下部凍土吸熱量減少了15.8%.在極不穩(wěn)定的高溫高含冰量凍土地區(qū),凍土地基對吸熱量極為敏感,工程活動(dòng)極易破壞凍土地基的能量平衡狀態(tài),而增高路基、減小幅寬和特殊處置措施等路基措施難以維持凍土地基的穩(wěn)定性.在這種情況下可以考慮“以橋代路”的旱橋方案,圖10為青藏鐵路通過高溫多年凍土區(qū)的旱橋.以橋梁工程通過多年凍土區(qū),樁基對凍土地基的擾動(dòng)明顯減小,且無黑色路面的吸熱作用,凍土地基回凍過程明顯縮短,這也是典型的在空間維度上實(shí)現(xiàn)凍土地基的能量平衡過程[25-27].
3時(shí)間維度能量平衡過程
在時(shí)間維度上,依據(jù)工程建設(shè)的需求目標(biāo),主要有短期目標(biāo)、中期目標(biāo)和長期目標(biāo).時(shí)間維度的不同,對穩(wěn)定性的要求也有所差異.短期內(nèi)的外界熱量來源主要是施工擾動(dòng),能量平衡目標(biāo)主要為確保施工期的穩(wěn)定性,只要確保施工期內(nèi)公路工程建設(shè)順利完成即可,對凍土地基能量的平衡狀態(tài)要求相對較?。虼?,對該階段消除“有害”能量的特殊處置措施的要求是適應(yīng)性強(qiáng)、降溫迅速,能夠在較短的凍融循環(huán)周期內(nèi)有效平衡“有害”能量.例如,在隧道施工中,洞口開挖后,凍土直接暴露于空氣中,極易受熱融化而造成邊坡熱融滑塌,為了維持短期的施工安全、穩(wěn)定性,就需要利用熱棒的快速制冷作用在短期內(nèi)解決能量平衡問題[16,22-23,28].中期的吸熱來源為工程構(gòu)筑物上邊界的吸熱以及氣候變暖的影響,能量平衡目標(biāo)為確保公路運(yùn)營期內(nèi)的穩(wěn)定性,保證在公路運(yùn)營期內(nèi),日常維護(hù)即可滿足使用要求,對于凍土地基能量的平衡也以此確定.該階段吸熱過程一般較為緩慢和穩(wěn)定,且對凍土環(huán)境、水文環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境等依賴性較強(qiáng).因此,該階段的能量平衡目標(biāo)是盡量減少“有害”能量的進(jìn)入.該階段的特殊處置措施應(yīng)該易于養(yǎng)護(hù)、具有較好的長效降溫能力、適應(yīng)性強(qiáng)、能夠一定程度適應(yīng)氣候變暖和可靠性高等特點(diǎn).工程中常用到的通風(fēng)管、塊石層等路基形式由于其結(jié)構(gòu)簡單、對氣溫條件的適應(yīng)性強(qiáng)、長期降溫效能良好等特點(diǎn),適用于中期階段的能量平衡[29-32].對于塊碎石層路基,基于實(shí)測數(shù)據(jù)的推算表明,高度為3m,寬度為10m的路基在采用厚度為1.5m的塊碎石層后,考慮外界氣溫升高的影響,其結(jié)構(gòu)損壞程度低,降溫效能較為穩(wěn)定,每年消除路基吸入的“有害”能量約為200MJ,運(yùn)營20a后的片塊石路基下凍土上限基本維持在天然上限附近,中長期降溫效果明顯,塊石層路基以其在氣溫升高的條件仍能有效消除“有害”能量而適用于中期階段.長期的吸熱來源則主要考慮氣候變暖的影響,能量平衡目標(biāo)為保證在公路遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限外,通過正常的升級改造,就可以滿足新的運(yùn)營要求,凍土地基的能量狀態(tài)調(diào)整也以遠(yuǎn)景升級改造需求確定.對該階段平衡能量的特殊處置措施的要求是可靠性高、易于維修和升級改造、能夠抵抗氣候變暖.
1線形設(shè)計(jì)中的安全問題
1.1直線。過長的直線段,易使駕駛員因景觀單調(diào)而產(chǎn)生疲勞,一旦有突顯信息出現(xiàn),就會(huì)因措手不及而肇事。另外,駕駛員在長直路段愛開快車,致使車輛進(jìn)入直線路段末段后的曲線部分速度仍較高,若遇到彎道超高不足,往往導(dǎo)致傾覆或其它類型的事故。
1.2平曲線。平曲線即彎道,平曲線與交通事故的關(guān)系很大。在圓曲線上,由于橫向力的存在,對汽車的安全行駛會(huì)產(chǎn)生不利影響。大半徑曲線比小半徑曲線的事故率低;連續(xù)曲線當(dāng)半徑協(xié)調(diào)時(shí),事故率比不協(xié)調(diào)時(shí)低。
1.3縱坡度。調(diào)查表明,在平原地區(qū)、丘陵地區(qū)和山區(qū)高速道路上,發(fā)生于坡道部分的交通事故分別占17%、18%和25%。分析山區(qū)高速公路坡道上交通事故率高的原因,主要是下坡時(shí),駕駛員為節(jié)油常采取熄火滑行的操作方法,一旦遇到緊急情況來不及采取應(yīng)急措施。
1.4線形組合。行車安全性的大小與不同線形之間的組合是否協(xié)調(diào)有密切的關(guān)系不良的線形組合往往是誘發(fā)安全隱患的重要原因。如線形的驟變,在直線路段的凹形縱斷面上,在凸形豎曲線與凹形豎曲線的頂部或底部插入急轉(zhuǎn)彎的平曲線,在凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部設(shè)置斷背曲線,縱坡長度過短,出現(xiàn)鋸齒形縱斷面等等。
2線形設(shè)計(jì)中的其他問題
2.1公路選線與公路平面、縱斷面、橫斷面等線形設(shè)計(jì)密切相關(guān),山區(qū)高速公路的線形設(shè)計(jì)往往忽視了與選線工作的重要性,線形和選線之間缺乏聯(lián)系。
2.2山區(qū)高速公路線形設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,忽視運(yùn)用先進(jìn)的手段對線形設(shè)計(jì)方案做深入細(xì)致地研究,沒有經(jīng)過充分論證和比選就確定設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。
2.3山區(qū)高速公路線形設(shè)計(jì)時(shí)缺乏與農(nóng)業(yè)基本建設(shè)的配合,出現(xiàn)了占多農(nóng)田,占多高產(chǎn)田的現(xiàn)象。
2.4山區(qū)高速公路線形設(shè)計(jì)忽視環(huán)境保護(hù),忽視對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)進(jìn)行勘測,沒有查清其對高速公路的影響,缺少采取相應(yīng)的措施。
3線形設(shè)計(jì)問題的對策
3.1安全問題的對策。在平曲線上應(yīng)該保持期望車速的連續(xù)性,如果由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的原因在某一地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)降低,就應(yīng)通過清晰的標(biāo)志、標(biāo)線和其他警告設(shè)施提前告之駕駛員前方潛在的危險(xiǎn),并引導(dǎo)他們安全通過危險(xiǎn)位置。曲線的偏角不能太小。曲線偏角過小時(shí),曲線長度看起來將會(huì)比實(shí)際的短,使駕駛員對公路產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎的錯(cuò)覺,這種錯(cuò)覺偏角越小越顯著。盡可能使用緩和曲線,使用道路曲線能自由流暢。緩和曲線是從安全角度出發(fā)設(shè)計(jì)的一條駕駛員易于遵循的路線,能使車輛在進(jìn)入或離開圓曲線時(shí)不致侵入鄰近的車道。慎用直線,直線長度的長短直接影響車輛的行車安全。直線過長時(shí),在長直線上行車過于單調(diào)乏味,容易造成駕駛?cè)藛T的疲乏和放松警惕。與地形相適應(yīng)的路線不僅能誘導(dǎo)駕駛員的視線,而且能使司乘人員心情舒暢,提高駕駛的安全性。在縱斷面設(shè)計(jì)中,影響交通安全的因素有縱坡、坡長和豎曲線半徑,采用較小的縱坡和大半徑的豎曲線,能同時(shí)為駕駛員提供良好的視距及超車機(jī)會(huì),有利于行車安全。因此,在豎曲線設(shè)計(jì)中就盡量避免連續(xù)的短豎曲線(特別是在直線路段)和長而淺的凹型豎曲線上應(yīng)確保道路的橫向排水系統(tǒng)。橫斷面設(shè)計(jì)要素包括路面、路肩、路拱、路緣帶、邊溝、中間分隔帶等對行車安全都有影響,其中尤以行車道寬度和路面狀況對道路安全的影響最大。因此,規(guī)劃設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)中要始終貫徹以人為本的理念,為用戶提供安全、快速、便捷、舒適的公路交通基礎(chǔ)設(shè)施。
3.2其他問題的對策。山區(qū)高速公路線形設(shè)計(jì),首先,根據(jù)山區(qū)特征順應(yīng)地形設(shè)計(jì),即是線形設(shè)計(jì)要達(dá)到平面順適,縱面均衡,橫面合理,降低路堤高度,減少切割,盡量保護(hù)山體平衡體系。其次,根據(jù)山區(qū)地質(zhì)水文條件設(shè)計(jì)線形,由于山區(qū)地形復(fù)雜,線形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能多地收集有關(guān)地質(zhì)水文方面的資料,并進(jìn)行實(shí)地踏勘,較全面地掌握有關(guān)地質(zhì)水文情況,根據(jù)地質(zhì)水文條件,使線形設(shè)計(jì)盡量避開不良地質(zhì)地段和復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造帶,減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率。線形必須經(jīng)過不良地質(zhì)地段時(shí),在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,盡量利用縱斷面的變坡點(diǎn)控制填挖高度,減少開挖面,使路基設(shè)計(jì)時(shí)較容易采取有效措施防治地質(zhì)災(zāi)害。對于受地形、地質(zhì)水文條件及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)限制,縱坡控制難度較大時(shí)產(chǎn)生的高填深挖路段,因形成的大面積新坡面在雨水沖擊下易產(chǎn)生山體崩塌、滑坡,一定要進(jìn)行多方案比較,不僅從經(jīng)濟(jì)上作路基高填深挖與橋隧方案的比較,還要從技術(shù)上分析方案的可行性,全面分析地質(zhì)情況,綜合考慮環(huán)境因素,使工程經(jīng)濟(jì)、合理。如果各方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上相當(dāng)時(shí),從保護(hù)自然環(huán)境考慮,宜選用橋隧結(jié)合方案。另外,高速公路工程穿山越嶺跨江過河,連接城鄉(xiāng),工程沿線地形地貌變化多端,地質(zhì)水文條件復(fù)雜多變,公路線形設(shè)計(jì)必須適應(yīng)多變的環(huán)境,堅(jiān)持人與自然相和諧、尊重自然、保護(hù)環(huán)境的原則,堅(jiān)持以人為本,堅(jiān)持安全第一,注重道路的功能需求,使線形順適,平、縱、橫組合合理,滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn),有良好的視線誘導(dǎo),注重環(huán)境保護(hù),結(jié)合工程沿線植被及氣候等自然條件,合理利用自然資源。線形設(shè)計(jì)應(yīng)避開自然保護(hù)區(qū)、水源、人文景觀、居民區(qū)等生態(tài)及社會(huì)環(huán)境敏感區(qū),盡可能繞開森林、濕地、水利設(shè)施和基本農(nóng)田,少拆遷電力、通訊設(shè)施及建筑物,由于山區(qū)土地資源十分珍貴,所以更應(yīng)充分利用荒山、荒坡地及劣質(zhì)地,在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下控制填挖,盡量減少對自然景觀和植被的破壞,在不可避免的情況下要同步做好恢復(fù)工作,使公路自然融入周圍環(huán)境,形成和諧的人工景觀。超級秘書網(wǎng):
參考文獻(xiàn):
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2主要病害原因分析
2.1通行車輛
該橋修建于20世紀(jì)80年代,已經(jīng)運(yùn)營27年。原橋梁設(shè)計(jì)為一級公路橋梁,按照交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ001-97)的規(guī)定,一般能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000~30000輛。免費(fèi)通行前交通量已經(jīng)超過了原設(shè)計(jì)交通量的60.2%,免費(fèi)通行后,交通量較免費(fèi)通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003),免費(fèi)通行后平均日交通量是四車道一級公路能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量上限30000輛的1.92倍,平均日交通量已經(jīng)達(dá)到六車道高速公路能適應(yīng)的年平均日交通量標(biāo)準(zhǔn)(45000~80000輛)。由上可見,限載前,該公路大橋車流量遠(yuǎn)超過當(dāng)初設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),再加上超載車的數(shù)量和超載重量都越來越多,對橋面鋪裝、T梁、支座、蓋梁、橋墩等各個(gè)承重部位均造成不利影響。
2.2T梁病害
(1)混凝土施工質(zhì)量較差,施工完成后,混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面;保護(hù)層較薄,箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕,翼緣板間滲水。此類病害短期內(nèi)不會(huì)引起橋梁承載能力的降低,但對結(jié)構(gòu)耐久性影響較大。如表層混凝土剝落導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋銹蝕,繼而引起混凝土更大面積的銹蝕開裂,長期作用會(huì)降低截面剛度、減小鋼筋的有效直徑,對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,如果鋼絞線銹蝕后果將很嚴(yán)重。
(2)在主梁跨中1/4L~3/4L之間,腹板產(chǎn)生大量由下而上的豎向、斜向裂縫和對稱貫通裂縫。該裂縫的主要成因是:主梁1/4L~3/4L跨附近承受較大彎剪導(dǎo)致梁體腹板混凝土主拉應(yīng)力超過允許值,進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。而在主梁支點(diǎn)附近,梁體腹板上產(chǎn)生斜向裂縫。該類裂縫的主要成因是:主梁支點(diǎn)附近位置承受較大剪力,當(dāng)主拉應(yīng)力過大或腹板抗剪能力不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致斜向剪切裂縫的產(chǎn)生。主梁斜截面強(qiáng)度不足會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切性破壞,該類破壞屬于脆性破壞,在橋梁結(jié)構(gòu)中不允許發(fā)生。
2.3蓋梁病害
由于橋梁運(yùn)營時(shí)間較長,伸縮縫橡膠條破損漏水,蓋梁上建筑垃圾堆積,排水不暢,加上蓋梁混凝土施工缺陷,環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部,導(dǎo)致了混凝土碳化和鋼筋銹脹,影響結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性,部分蓋梁的整體承載力降低。
2.4支座病害
橋梁支座已經(jīng)使用27年,橡膠開始老化,鋼板嚴(yán)重銹蝕,支座已經(jīng)接近使用壽命。
3加固設(shè)計(jì)
針對此現(xiàn)狀,考慮到原設(shè)計(jì)T梁抗裂安全儲備較小,T梁間橫向聯(lián)系偏弱,考慮進(jìn)行全面加固。除對出現(xiàn)病害的部位進(jìn)行維修加固外,另從兩個(gè)方面加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系和承載力:①對尚未出現(xiàn)但未來最可能出現(xiàn)病害的T梁進(jìn)行整體性加固,提高T梁的承載能力;②對全橋T梁橫隔板進(jìn)行整體性加固,提高橋梁橫向剛度;③將原有橋面鋪裝鑿除,采用雙層鋼筋網(wǎng)片或并筋橋面鋪裝,加強(qiáng)橋梁的整體性。主要加固方案如下:
(1)對全橋已出現(xiàn)裂縫的所有T梁全部進(jìn)行加固,考慮到橋梁西半幅未來通行重車的可能,有必要對西半幅未出現(xiàn)裂縫的部分T梁進(jìn)行整體性加固,如西半幅單跨有2片及2片以上T梁出現(xiàn)裂縫需要加固的,則西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案為裂縫封閉、破損修復(fù)后進(jìn)行梁底粘貼鋼板。腹板粘貼鋼板。對梁體豎向裂縫嚴(yán)重的T梁增加體外預(yù)應(yīng)力。本次加固中,考慮到20mT梁梁體未出現(xiàn)斜向裂縫,不采用腹板粘貼鋼板加固;40mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~6號橫隔板之間的腹板,其中,跨中6.5m范圍腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和6~7號橫隔板間腹板出現(xiàn)裂縫,則對1~2和6~7號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固;50mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~7號橫隔板之間的腹板,其中,4~5號橫隔板間腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和7~8號橫隔板間腹板出現(xiàn)裂縫,則對1~2和7~8號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固。T梁自東向西依次為1#、2#、3#-7#T梁。腹板粘鋼除116-1#、123-1#、124-1#、133-1#134-1#、135-1#梁采用方法1加固外,其余均采用方法2。而對于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁體出現(xiàn)4條或4條以上豎向裂縫,或梁體出現(xiàn)2條或2條以上豎向貫通裂縫,則對T梁采用體外預(yù)應(yīng)力加固,其余計(jì)劃加固的T梁采用梁底粘貼鋼板加固。
(2)對全橋未加固的所有橫隔板進(jìn)行加固,增大橫隔板截面,加強(qiáng)橫向聯(lián)系,避免單梁受力。具體方案為對全橋尚未加固的20m、40m、50m跨T梁橫隔板采取粘貼鋼板加固或整體性加固,鋼板材質(zhì)采用Q345B,鋼板厚度6mm,鋼板外露表面進(jìn)行防腐涂裝。并對40m、50m跨T梁橫隔板鏤空的部分植入鋼筋,澆筑快速修補(bǔ)料增大橫隔板跨中截面。
(3)對出現(xiàn)裂縫和大面積銹脹的蓋梁進(jìn)行加固,對蓋梁出現(xiàn)嚴(yán)重銹脹的部位進(jìn)行處理,首先將銹脹部位混凝土鑿掉,其次對發(fā)生銹脹鋼筋進(jìn)行除銹處理,后澆筑環(huán)氧混凝土(在破損區(qū)域過大處使用)進(jìn)行修補(bǔ),對病害嚴(yán)重或出現(xiàn)受力性裂縫的蓋梁進(jìn)行粘貼鋼板加固。
4加固前后結(jié)果對比分析
經(jīng)體外索加固后,雖然邊梁的抗力值未變,但由于體外預(yù)應(yīng)力索改善了結(jié)構(gòu)的受力性能,邊梁跨中彎矩值降低了4.9%。40mT梁經(jīng)過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設(shè)計(jì)時(shí)提高了8.39%;50mT梁經(jīng)過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設(shè)計(jì)時(shí)提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥計(jì)算彎矩Mj,中梁、邊梁的持久狀況和正常使用狀況的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTJ021-89)及《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ023-85)的要求。