山區路橋設計要點分析

王建清

（中榕規劃有限設計公司福建分公司，福建 漳州 363000）

0 引言

在山區中，地形較為復雜，而且經常伴隨地面陡峭、凹凸不平的特點，因此在山區建設路橋是當前路橋建設施工的一大難點。針對這一情況，在山區中實際進行路橋施工建設之前，需要進行合理的設計，進而與該地區的地形相吻合。除此之外也需要考慮到該山區的地質情況，因為在實際進行路橋施工建設的過程中，通常面臨許多地質問題，比如滑坡、泥石流、坍塌等，而這類問題也會嚴重影響路橋施工的安全性，同時在路橋投入使用之后，對后續的維護、保養以及運行也造成了嚴重的影響。

1 山區公路橋梁特征

目前我國山區公路施工建設主要特點為施工機械設備資金投入較多，施工工期較長，且在實際施工的過程中需要考慮到周圍的環境因素以及自然因素，大部分的機械設備需要用到水資源以及電力資源。而且在山區公路建設的過程中，最為重要的一點就是克服高差，比如盤山路。這種類型的山區公路沒有辦法依靠普通的橋梁或者隧道解決，只能按照山形修建公路，但是其困難可想而知。此外，路橋施工通常會伴隨高空作業，通常橋梁模板受力自成體系，因此在實際進行混凝土澆筑時，需要考慮到模板的實際受力情況。一般來說，每次進行高墩柱混凝土澆筑時高度通常保持在4～6m 左右。從當前墩柱施工工期來看，其施工所需要的時間比較長，而且在實際進行模板配置的過程中，路橋墩柱只能應用平行作業的方式進行工作，這樣才能保證模板配置的質量和效率，而且由于計量支付的周期比較長，因此會導致施工企業出現資金周轉困難的情況。一般來說，路橋在建設施工的過程中需要按照規定完成整根高墩柱的施工，但是混凝土澆筑養護的標準為28 天，由于在整體施工中需要多次進行高墩柱施工，因此這也造成施工工期較長的情況發生。

除此之外，在實際進行路橋施工建設的過程中通常受到山區地形的影響，大部分山區地形較為復雜。在山區公路結構之中，路橋占據較大的比例，而且橋梁與公路之間也存在較大的差異性，因此設計人員在設計的過程中既需要考慮山區橋梁在跨過山澗處是否架設、如何架設的問題，同時也需要根據實際情況考慮架設后兩側是否有施工平臺的問題，此外還需要注意施工現場的環境是否滿足施工條件。各類不同的橋梁之間可能存在較為頻繁的變化，同時由于地質情況的影響，部分山區也會出現滑坡、泥石流等問題，因此在施工建設的過程中，不可以忽視這方面的問題。由于現階段路橋存在多種多樣的形式，設計人員在設計山區路橋的過程中，經常會受到彎坡、墩臺的影響，因此在設計的過程中需要將其納入重點關注對象之中，并進行一定的協調。此外在施工建設的過程中，需要加強對周邊環境的保護，避免對生態環境造成破壞，促進建筑與自然和諧發展，這也符合我國綠色發展的戰略要求，同時避開一些重要文物以及古建筑。

2 山區路橋設計的原則

在實際進行山區路橋設計的過程中，設計人員必須認真貫徹“安全、耐久、節約、和諧”的工作原則，全面貫徹以人為本的設計理念，盡量減少高填深挖的操作，同時也需要與規劃緊密結合，最大限度地保護原有環境，避免對周圍古建筑以及文物造成破壞，追求公路建設與自然景觀的完美結合，這樣才能促進社會經濟的可持續發展。山區路橋設計主要是為了串聯各個村落，有效減緩交通通行壓力，滿足周邊居民出行需求；同時在原鎮區中心基礎上，擴大用地規模，帶動沿線工農產業發展，提高當地旅游業活力，在設計的過程中需要按照以下幾個原則進行。

2.1 結合山區地形地貌實際情況，保證設計方案的可行性

山區與平原地區在地形上存在較大的差異性，山區地形較為復雜，通常存在陡峭、凹凸不平的情況，而且施工也會受到周邊環境因素的影響。部分山區沒有修建公路主要原因是其修建難度較大，受到盤山公路的影響，其具有一定的高度差，且簡單的隧道無法滿足出行需求，需要按照山形建設公路。因此在實際進行山區路橋設計之前，設計人員需要進行實地考察，并進行過統計分析，這樣也可以保證資料的準確性和可靠性，進而對設計方案的可行性進行全面性、系統性的論證和探究。除了需要考慮技術方面的因素之外，還需要考慮人文因素，因為在實際進行山區路橋施工的過程中，對周邊的居民會造成一定的影響，比如可能對房屋進行拆除，需要居民搬家至其他地區生活，如果溝通不當很容易引發居民的抵觸心理，因此設計人員也需要注重人文因素的影響，盡可能少拆房屋，凈化環境，保護文物。

2.2 注重使用后的安全性

在山區進行路橋施工建設的主要目的在于其功能性，簡單來說，就是將山區與現代化城市進行連接，這樣也可以滿足人們生活需求，使其交通出行更加便利，同時也需要考慮與現有交通網絡的連接，要妥善處理相互的關系。如果山區長期處于閉塞的狀態，同時又受到惡劣情況的影響，必然造成山區內居民生活較差的情況。因此，加強山區路橋的建設，可以在一定程度上提升居民的生活條件，改善交通出行情況。當山區內居民遇見惡劣情況無法通行時，如滑坡、橋梁坍塌等，這時新建路橋可作為第二通道。除此之外，山區路橋的建設可以將山區景點進行多點串聯，打通一些通道，可以大大減少兩個山區村落的通行時間。但是根據目前施工建設的情況來看，山區路橋數量較少的原因主要是在施工投入使用之后，很長一段時間無法及時收回建設成本，一方面山區創造經濟價值的能力有限；另一方面由于受到地理環境和自然環境的影響，在施工的過程中易出現意外事故，無法保證車輛的運行安全，這也在一定程度上降低了路橋的實際價值。因此，設計人員在設計的過程中，應考慮到使用后的安全性。

2.3 加強山區路橋建設階段的合理性

目前大部分山區公路坎坷，這也導致部分極端特殊的自然環境屬于“絕境”。且大部分山區內都存在盤山路，對于這類山路而言，其建設的難度更大，不僅需要克服高度差的問題，同時也對施工人員的人身安全造成一定的影響。此外，此類山路還無法做到公路的延伸。針對這一類的山區而言，一般需要采用道路和橋梁混合建設的方式，這樣也可以在一定程度上降低成本投入，在施工建設的過程中，在工程量增加不大的情況下，盡量采用高的技術標準，少用最小指標與極限指標。除此之外，需要在滿足總體走向的前提下結合沿線城鎮規劃，以快捷、安全、降低工程造價為目的，同時兼顧自然環境平衡。因此，在設計的過程中需要加強山區路橋建設階段的合理性，同時也需要合理選擇線形，克服地形盤山而上的問題，而不是一味地架橋修隧增加施工成本，有效地避免由于銜接不順暢造成過往車輛的損傷。

3 山區路橋設計中的要點

3.1 注重橋梁結構的耐久性

在山區路橋設計中，最重要的就是公路橋梁結構的耐久性。當進入山區雨季時，暴雨對橋面長期進行沖刷，而且由于降雨會造成路面積水，雨水中通常含有一定的酸性，路面長時間浸泡在積水之中，積水會對路面和路基孔隙造成一定的侵蝕，進而對山區路橋的耐久性造成了嚴重的影響。因此，設計人員應充分考慮山區路橋的材料和外觀。例如，如果山區橋梁位置的曲線半徑超過正常范圍，可選擇簡支梁橋類型，并將橋梁兩端固定在支架上。支架僅起到抑制橋梁垂直移動的作用，兩端可自由轉動。該設計的重點是靜態結構設計。投入使用后，系統的溫度變化、混凝土的收縮徐變、張拉預應力和支架的移動不會對橋梁自身的應力產生影響，從而以相對“替代”的方式減少損失，提高結構的耐久性。此外，當橋面損壞嚴重時，維修更換過程相對簡單，成本投資低于其他形式的橋梁。經過系統計算，如果設計者認為橋梁半徑較小，可以更靈活地規劃具體形狀。在保證安全的前提下，采用現澆連續梁的設計思想，使車輛通過更加順暢，有效降低事故發生的概率。但是，公路和橋梁是“消耗品”，隨著使用時間的積累，橋面和路基支護結構的平整度會在一定程度上惡化，因此設計人員可以在特定區域增加監控功能，以盡可能延長山區公路和橋梁的使用壽命。

3.2 注重路橋結構的荷載以及損耗

路橋結構與人體骨骼類似，其“支撐”功能“恢復”曲線類似于彈簧。在路橋使用的初期，無論外部作用力多大（在承受范圍內），路橋都可以依靠自身的恢復能力得到相應的緩沖。但是，施加在路橋之上的作用力也是不可忽視的，通常在路橋表面留下一定的“痕跡”，尤其是作用力累積到一定程度時，就會造成“應力”損傷。這一理論對于山區公路和橋梁的性能設計也同樣適用。山區路橋組合的設計效果如圖1 所示。

圖1 山區路橋結合設計效果

圖1 中，上部橋面與山體隧道相連（隧道出口處路橋之間有一個“連接位置”），下方公路以山體為“基地”。如果通過公路和橋梁的交通流量能夠保持一致，在相同荷載下，上部橋梁的損失遠遠大于下部道路的損失。主要原因在于下方公路依靠山體作為整體支撐，因此過往車輛施加的外部荷載力大部分轉移到山體上，路面和路基需要承受的荷載較??；而上部橋梁的支撐結構肯定需要承受較大的荷載力，而且隨著時間的推移，橋梁可能出現震動的情況，導致其穩定性降低（雖然橋梁支架下方也是一座山，但橋面壓力作用于橋梁支架后，在不同位置產生的壓力差異很大，在這種不平度和不平衡的影響下，橋體的損失程度必須大于下面公路的損失程度）。

3.3 考慮過往車輛行駛安全

山區地勢蜿蜒，存在陡坡。特別在貨物運輸方面，山區開車的危險性比平原地區高得多?；诖?，設計師必須關注山區公路和橋梁上過往車輛的駕駛安全。山路的視覺示意圖如圖2 所示。傳統路橋施工建設中山路靠近懸崖一側，沒有緩沖帶和屏障，一旦車輛發生事故（如雨天打滑或速度過快導致慣性無法控制等），很可能直接“沖出”公路，造成極其嚴重的后果。圖2 中懸崖一側有許多障礙物，如果車輛失控撞上障礙物，可以有效緩沖，降低車輛“掉下懸崖”的概率。

圖2 山區道路直觀圖

4 結語

綜上所述，山區復雜的地形和水文條件給公路和橋梁的設計帶來了很大的困難，該研究在明確以及注重相關設計要點的基礎上進行山區路橋設計，不僅有效提高了設計的合理性，而且能夠保證設計效果符合山區地形。未來，為了進一步提高山區路橋設計質量，有關領域還需進一步從經驗中總結其他設計要點，全面梳理現有技術，并加強技術研發，盡可能提高山區路橋梁抵御自然災害侵蝕的能力，保證過往車輛的安全行駛。