張家界市西部旅游通道楊家界大道橋梁設計

胡方健，繆嫜妮

[上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200125]

1 工程概況

張家界市西部旅游通道楊家界大道工程，南起張桑高速公路教字埡互通，經過興隆村、康家堰、黃關塔、青龍埡隧道、中湖坪，北至武陵源景區楊家界門票站（見圖1），全長約12.3 km，其中橋涵占30%，隧道約占4%。本項目的建設對張家界打造武陵山片區旅游交通樞紐城市，早日實現“旅游勝地夢、全面小康夢”的目標，具有重要的推動作用。

圖1 工程區位圖

本項目于2015 年年底啟動設計，2016 年年底開始施工，并于2019 年竣工，建安費約10.1 億元。

本項目主要技術標準：道路等級為一級公路，設計行車速度為60 km/h，通行規模按雙向4 車道+雙硬路肩（城鎮段按雙向4 車道+雙人非），路基總寬22 m（城鎮段按24.5 m和30 m），地震基本烈度為6度。本項目設計涉及路線、路基路面、橋梁、隧道、水工結構、綠化、排水等專業[1]。

2 總體設計理念

基于對工程特點和建設條件的分析，本工程采用“ON THE ROAD”設計主題，借鑒國內一些旅游公路的設計理念[2-4]，依靠生態、科技、人本三大技術手段，使游客于路上隨處感受張家界最本色的自然風光和地方文化，打造“你站在橋上看風景，看風景的人在樓上看你，你和風景融為一體的夢的意境”。以兩條思路貫穿工程設計始終：（1）自然之路——還原真實、本色、自然、生態的湘西風情；（2）體驗之旅——展現安全、舒適、溫馨、多樣的休閑旅行。

基于以上思路，在本工程設計中遵循以下理念：

（1）最小破壞理念。根據環境敏感度設計，避免造成不可恢復損壞，盡量減少建設用地，選用環保方案。

（2）最大保護理念。集中取土作為路基填土和綠化土。保護原狀苗木，完工后再利用。研究野生動物生態，布局全線動物通道。

（3）寬容設計理念。設計中始終遵循“不應強迫駕駛員改變狀態來適應道路，不苛求駕駛員以絕對正確的判斷、敏捷的反應彌補由于道路本身因素所造成的事故隱患”。

（4）靈活設計理念。因地制宜地劃分為公路段和城鎮段，選用不同的技術標準。

（5）適應性設計理念。取材應適應當地習慣。結合山嶺區特點，選用耐久、易養護的材料。結合自然設計，力求完美融合。

（6）全生命周期設計理念。從旅游公路建設的長效性，堅持工程構筑物的全生命周期設計理念。

（7）綜合設計理念。各個專業在全過程中不斷優化、溝通、調整、銜接與落實，實現綜合效益的提升。

3 橋梁工程設計概況[1]

工程中共有橋梁20 座，總長約3.7 km。按單座橋梁總長分類，含大橋14 座、中橋和小橋6 座、涵洞25座，橋涵占比約30%。

橋梁布置和結構型式選擇按照安全可靠、適用耐久、技術先進、經濟合理、與環境協調的原則，結合路線線形、地形、地質、材料來源、材料運輸、周圍環境等條件綜合考慮。

根據總體設計方案，橋梁分為公路段和城鎮段，主要差別在于橋面橫向布置和總寬、設計荷載及其附屬設施等。公路段橋面布置為：0.5 m（防撞護欄）+10.25 m（車行道）+0.5 m（中央分隔墩）+10.25 m（車行道）+0.5 m（防撞護欄）=22.0 m。城鎮段橋面布置為：0.25 m（欄桿）+2.5 m（人行道）+2.5 m（非機動車道）+1.5 m（綠化帶）+7.5 m（機動車道）+0.5 m（防撞護欄）+1 m（中分帶）+0.5 m（防撞護欄）+7.5 m（機動車道）+1.5 m（綠化帶）+2.5 m（非機動車道）+2.5 m（人行道）+0.25 m（欄桿）=30.5 m。

為便于建設、保證質量和加快進度，橋梁結構按常規的公路做法，大量采用裝配式結構，選用25～35 m裝配式小箱梁，并按結構連續設計，在小半徑彎道和大跨徑區段采用現澆連續梁橋。

由于本工程地處我國中南山區，地形起伏較大，地質條件多變，河流曲折且設防流量大，橋梁墩臺設計涉及大量的場地處理和結構防護等工作。工程沿線還存在大量農田，橋臺放坡受限較多，大量采用坡腳擋墻。

4 橋梁設計特點

4.1 充分融合市政標準的山區公路

本項目特點之一為公路與城鎮道路共存與融合，公路段和城鎮段橋梁照片如圖2、圖3 所示。橋梁需適應道路技術標準，主要措施如下：

圖2 公路段橋梁

圖3 城鎮段橋梁

（1）有針對性地布置主梁小箱梁，盡量錯開濕接縫與輪跡線。

（2）根據設計標準區分各特征路段的橋梁設計荷載，并保證結構在公路和市政標準下的安全性。

（3）根據人行道和觀景臺布置橋面鋪裝，設置外包式基座提升橋梁外形連續性，比選多種人行道欄桿、地磚和燈桿方案提升景區品質。

（4）根據道路縱橫布置合理設置橋面排水，公路段按市政排水方式設置集中式排水管，并接入地面雨水系統。

4.2 大規模應用裝配式結構

本項目橋梁標準段上部采用標準化建造方案，選用交通部標準系列的25～35 m預應力混凝土小箱梁。小箱梁共計89 跨，占橋梁總跨數的78.7%，并按先簡支后結構連續形式（8 號橋照片見圖4，總長490 m）。標準段下部結構采用排架墩，基礎按一柱一樁。橋臺根據地形分別采用輕型橋臺、肋板式橋臺和重力式橋臺。施工時，先建造臨時通道，再施工基礎和橋墩，采用架橋機逐孔安裝小箱梁、逐墩張拉負彎矩鋼束，然后施工橋面系及附屬。

圖4 小箱梁橋現場照片（8 號橋）

4.3 盡力降低結構對流域的影響

本項目線路大部分位于山腰下，多次跨越主河道及相關支流。本項目位于河流中上游區域，當地雨量充沛，河道平均徑流量大且山洪水位變化劇烈，故設計時按水文資料預留較多過水斷面，令橋墩軸線盡量設置于主河槽靠外側區域并順沿河道主流線方向（見圖5）。上述措施能充分降低橋梁結構對水流的影響，也能保護橋梁在沖刷和沖擊下的自身安全。

圖5 橋墩斜交調整（16 號橋）

對于線路與河道斜交較大的區域，橋墩占據河道過多空間并影響局部景觀時，設計調整為大跨徑現澆梁，并少設水中墩（見圖6）。

圖6 河道淺灘區橋梁處理（4 號橋）

對于線路與河道平行的區域，多個橋墩難以避讓激流時，設計調整為大跨徑現澆梁并設門架墩（見圖7、圖8）。

圖7 河道激流區橋梁處理（11 號橋，立面）

圖8 河道激流區橋梁處理（11 號橋，橋下）

對于洪水期流量較大且可能發生泥石流災害的區域，將涵洞調整為中等跨徑橋梁并增強橋臺護坡（見圖9）。

圖9 涵洞改橋（3 號橋）

4.4 盡力降低工程對生態的影響

本項目周圍存在大量無人居住區域，且當地原始森林保護措施得當。本項目建設的構造物在完工后應盡可能不影響野生動物在地面的活動空間，尤其是水域附近范圍，應留出通道（見圖10）?？傮w設計在初步設計中對一部分路基段做適當調整，在不顯著增加工程費用的前提下，盡力做到對生態環境和野生動物的保護。

圖10 線路下方通行道預留（10 號橋）

5 橋梁設計難點——與河道近平行的大跨徑連續梁橋

本項目11 號橋局部的橋梁中心線幾乎與河道平行，如果仍然采用小箱梁+排架墩的標準結構，橋墩將會極大地影響水流并導致其他問題。故設計最終采用40 m+60 m+40 m大跨徑變高度預應力混凝土現澆梁以減少布墩，并設置門架墩（見圖11）以令橋墩基礎避開河床中的巨石。但這給設計帶來較多難題，具體如下：

圖11 11 號橋的總體布置圖

（1）大跨徑連續梁中支點門架墩跨徑達27 m。如果采用墩梁固結框架，將令橋墩和基礎承受較大彎矩。如果采用主梁支承在門架梁上，雖然設計和施工較為簡單且能解決基礎受彎問題，但結構經濟指標偏高且外形不佳。如果采用主梁橫梁向外伸出并以支座支撐橋墩的形式，雖然結構經濟指標較好，但設計和施工難度很大。經過對現場建設條件的充分比較，選擇采用方案三，最終通過設計和施工等多方努力，取得了較好的環境效益和經濟效益。

（2）上述門架墩設計時，橋墩基礎需避讓河道激流、河床巨石和山體。在基礎平面設計穩定后，還需設計順延河道的直立式擋墻，以保護橋墩和基礎不受激流沖刷、漂浮物和滾石撞擊，擋墻頂面填土恢復綠化。此外，橋墩附近山體的斜面還有較大的地表流水（見圖12），需在橋墩基礎外側設置硬質護坡和截水溝，以避免地表流水沖刷橋墩基礎土體，進而影響橋梁安全。

圖12 山體地表水引導處理

（3）由于跨徑布置原因，另一個中墩位于一座小山頭的腰部。但經勘察，該山頭為松散坡積土夾少量石塊。如果挖除橋墩附近土體，需付出較大代價且影響鄰近主山體穩定。如果不挖除，則面臨運營期坍方風險。經過多方討論，最終采用對該山頭實施逐級開挖、并設分級混凝土擋墻的措施。實施完畢后，再逐步恢復橋位附近綠化。

6 結語

（1）本項目于2016 年年底開工建設，并于2019年8 月竣工通車，至今無重大安全問題。楊家界大道的開通運營為推動當地旅游發展起到了重要作用。

（2）本項目屬于有較高要求的山區公路與城鎮道路相結合的復雜工程，設計人員經過設計和施工配合的磨煉，相關業務能力獲得了較大的提升，尤其是在公路與市政橋梁風格融合、裝配式橋梁設計、環境保護設計等方面積累了豐富的經驗。期望本文能對今后相關工程設計提供借鑒。