长江中下游圩区段高等级公路总体设计

刘 杰 （安徽省路桥工程集团有限责任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概况

拟剖析项目S208无为段位于安徽省芜湖市无为县境内，总体呈南北走向。项目起于无为县与巢湖市行政分界处，后沿S208老路走向自北向南分别经过石涧、无城、福渡、泥汊、姚沟、高沟等地，终于无繁汽渡，路线全长约56km。

无为市内地貌总的特征是“山环西北，水骤东南”。大体可分为平原区和低山丘陵区。平原区又可分为：低圩、洲地、平畈。低圩平原以市境东部圩区为主，沿西河延伸到市境西部。

本项目路线大部途经圩区，建设条件复杂，存在许多控制因素，对勘察设计要求高，总体设计在项目的推进过程中极其重要。

2 项目特点

路线全长约56km，里程较长，工程规模大，且沿线水文地质复杂，影响因素较多。

2.1 地处圩区,地质条件较差

项目区域属于低圩平原区，根据区域资料及邻近项目资料，沿线主要揭示地层为浅表分布第四系全新统粘性土层，浅部及中上部分布淤泥质土层，分布较连续，层厚起伏变化大，工程性质差（为主要的不良土层）。

2.2 沿线水系复杂,构筑物布设较多

据项目现场踏勘，项目路线共跨越河流18道，沟渠185道，其中西河为规划Ⅳ级通航；为保障水系的畅通，需大量布设桥涵构筑物。

2.3 交叉情况复杂

结合项目特性，本项目里程较长，交叉较多，且路线分别在K44+058、K46+095处下穿现状铜陵长江公铁大桥公路接线及在建庐铜铁路，且该路段均位于圩区段，存在一定的设计难度。

3 总体设计原则

根据本项目所处的区域工程特点，总体方案设计全面考虑地形、地质、水文条件和土地、规划等工程建设环境，贯彻“技术可行、实施可能、经济合理”的基本原则，注重“以人为本、安全至上”的设计理念。

3.1 路线设计

考虑传统的选线原则的前提下，认真做好路线方案比选，积极进行实地地质调查，对明显地质不良、处理难度大、费用高的路段进行合理规避，同时灵活选取路线平纵指标，力求路线线形与地形、环境相协调。

3.2 路基设计

合理确定路基形式，结合项目区域特点，优化路基排水和软基处理设计，以体现“质量保证、经济实用、生态自然”的设计思想。

3.3 桥梁

符合“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观示范”的要求，同时还要遵循美观和有利环保的原则，综合考虑因地制宜、便于施工、可检测、可维护、可更换等因素，体现节约型交通和可持续发展的设计理念。

3.4 环保景观

坚持人和自然相和谐，尊重自然，坚持最大限度的保护、最小程度的破坏、最强力度的恢复，塑造自然与文化相融合的道路景观，体现断面、平面、空间三位一体的综合效果和动静结合、时空转换全方位立体环境景观。

4 总体设计内容

加强总体设计，坚持多方案比选论证，确定最优设计方案，提高公路的使用质量，能有效降低工程建设及运营成本，兼顾交通需要和城市发展。

4.1 路线设计

4.1.1 路线方案布置

初步设计阶段依据工程报告推荐的路线走廊带，尽可能地列举有比较价值的路线方案进行比选。根据道路线形指标、工程造价、房屋拆迁、沿线地形、地质及水文等要素进行综合比选，以确定最优路线方案。

S208无为段一级公路改建工程位于芜湖市无为县境内，总体呈南北走向。项目起于无为县与巢湖市行政分界处-石涧镇打鼓村大埠（起点桩号K0+000，对应老S208养护桩号K43+030），沿S208老路走向自北向南至草鞋岭，在草鞋岭南侧偏离老路向西改线绕行于石涧镇街道西侧，采用新线经高鼓村西侧，梁碾东侧至吴家庄接S208老路；向南利用S208老路经范庄村、福路社区下穿在建北沿江高速至无城规划北外环，路线向东偏离S208老路，利用无城规划北外环线位自西向东经无城镇，于后河小学附近跨越西河，至福渡镇林家庄路线转向南利用规划时龙路，路线自北向南沿京福高铁与高新大道之间布线，经福渡、泥汊、姚沟、高沟等地，接石板洲大道至无繁汽渡，路线全长56.1km。

4.1.2 路线平、纵面设计

依据初步设计批复确定的路线走廊带，进一步细化路线方案。通过加大实地勘察，结合社会经济、城镇规划、现有道路现状、土地、自然条件及影响路线方案的诸多因素，综合分析，进一步优化、比选论证，减少拆迁。

①平面设计

控制路线走向的主要因素：项目各路段起讫点的衔接、路段地质情况、无为县石涧镇总体规划、无为县城市总体规划、合福铁路、现状通江大道、沿线镇区规划等。

路线平面线形设计综合考虑以上因素，尽量缩短里程，灵活运用直线、圆曲线、缓和曲线等线形要素，使线形均衡、顺畅。

②纵断面设计

纵面设计中，由于路段软基较多，不宜采用高填方，故在满足内涝洪水位、路基最小填高（临界高度）及构造物净空要求的情况下，最大限度降低填高。本项目一般路段路基填方高度控制在1.5～2m。

跨西河规划Ⅳ级航道最高通航水位控制及下穿铜陵长江公铁大桥公路接线及下穿庐铜铁路处按相应的通航要求和净空高度要求进行考虑。

4.1.3 路线重难点设计

项目路线经泥汊镇时分别与铜陵长江公铁大桥公路接线及庐铜铁路交叉。根据现场勘察本项目需采用两孔下穿。

①下穿铜陵长江公铁大桥公路接线段

项目在K44+060处与铜陵长江公铁大桥公路接线相交，高速此段为3～20m预应力T梁桥；设计采用下穿方式通过，为保证线形顺畅，行车舒适、过渡自然，减小对高速桥桩基承台的影响，设计采用两条设计线进行控制，其中下穿铜陵长江公铁大桥公路接线段左幅桩号为 K43+600～K44+460，右幅桩号为YK43+600～YK44+459.514，为与原道路中线合理顺接，左右幅设计线距离相应幅路面边缘均为1m。

②下穿庐铜铁路段

项目在K45+100处下穿庐铜铁路，据现场调查铁路桥此处净跨为30m；本处设计亦采用两条设计线进行控制（自庐铜铁路034-035号墩与035-036号墩之间下穿）；下穿庐铜铁路段左幅桩号为 K45+500～K46+850，右幅桩号为YK45+500～YK46+850.672。 其 中 左右幅设计线距离相应幅路面边缘均为1米。

4.2 路基设计

4.2.1 路基横断面设计

①整体式路基（一般公路段除下穿高速及下穿铁路段外）

采用双向四车道一级公路标准建设，设计速度80公里/小时，横断面设计结合S208后期建设规划，无城至高沟段考虑后期市政化改建为双向六车道城市快速通道，设计行车速度保持80公里/小时，配套非机动车道、侧分带、人行道等设施，考虑后期改建车道宽度及必要的路缘带设施，本次设计一般路段路基宽27m，路面宽23.5m，其中硬路肩宽3.75米，后期改建时可作为一个3.5米行车道外加0.25米路缘带，满足80公里/小时行车速度的要求。

横断面布置如下：0.75m土路肩+3.75m硬路肩+2×3.75m行车道+0.5m路缘带+2.0m中分带+0.5m路缘带+2×3.75m行车道+3.75m硬路肩+0.75m土路肩=27.0m。

②分离式路基（下穿铜陵长江公铁大桥公路接线及下穿庐铜铁路段）

本项目下穿高速及下穿铁路段高速及铁路均为桥梁，设计采用整体式路基双孔下穿，以减少路基填土对高速、铁路下部基础的影响，本次设计在下穿段落内整体式路基中央分隔带宽度变宽，将高速、铁路的墩柱、承台包含在本项目中央分隔带范围内。

下穿一般段中央分隔带宽度为2～12.25m，土路肩宽0.75m，路基宽27～37.25m，中央分隔带采用波形梁防护。桥下净空段中央分隔带宽度为12.25～12.5m，土路肩宽0.5m，路基宽36.75～37.0m，采用路肩墙收缩坡脚并同时设置混凝土防撞护栏，以减少占地宽度，降低对高速、铁路的影响。

4.2.2 软基处理设计

软基处理设计依据《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31-02-2013）和该项目软土路段的地质勘察报告，并结合我省在软土地基修建高等级公路的经验进行设计。设计通过认真收集沿线的地形、地貌、工程地质、水文地质、气象等资料，合理分析并利用工程地质勘察资料，选择有代表性的软土地基各土层物理、力学指标作为软基处理方案设计的计算依据，按照因地制宜、就地取材、综合处治的原则，进行方案设计。

软弱土地基处理的目的是提高地基土的强度、增加路基抗滑稳定性、控制地基在施工期间的沉降和工后沉降。本次设计在综合考虑路基填土高度及软基层厚度、埋置深度的基础上，通过沉降计算，提出可行的软基处理方案，并就不同方案的施工难易程度、造价情况、软基处理效果等因素进行综合比选，最终确定最经济、合理的处置方案。

根据本项目地质勘察报告，本项目2-2淤泥质粉质黏土层顶面均分布着2-1粉质黏土，层厚0.5m～3.1m之间，相当于在软基层顶面存在着一个硬壳层，而本项目的路基直接作用在该硬壳层上，在此种情况下路基的填土高度成为了决定软基处理方案的主导因素。

①浅层处理：当路基填土高度H＜3.0m时，根据计算结果，设计采用片石换填方案，处理措施如下：

首先进行清表处理，清表厚度30cm，清表或反挖后换填片石进行碾压，片石厚度为100cm。片石顶面铺筑40cm厚级配碎石，分两层回填压实，设计在两层级配碎石之间铺设一层双向钢塑土工格栅，以提高承载面的嵌锁、咬合作用，增强地基承载力及地基稳固性。

设计填片石厚度为最低厚度，实际施工时，以重型车辆碾压不出现弹簧且片石顶面承载力静载试验（压板实验）不低于150kPa两项要求做为工程标准。

②深层处理：当路基填土高度H≥3.0m时采用PHC管桩处理

首先进行清表处理，清表厚度按30cm计；再进行PHC管桩施工。梅花形布桩，桩顶设置30cm厚C30砼桩帽，在桩帽顶面设置40cm级配碎石垫层，为加强桩顶垫层强度，更好地发挥其调整桩顶应力分布的作用，于两层级配碎石之间铺设一层双向钢塑土工格栅。

4.3 桥涵设计

项目沿线水系复杂，本项目施工图阶段共布设桥梁12座，本着经济适用，标准化施工、便于养护的原则，小桥均采用16米跨径预应力混凝土简支密肋式T量，大中桥采用20米预应力T量组合布置，双幅桥布设；下部结构采用盖梁+桩基础（钻孔灌注桩）；桥面铺装采用4cm AC-13SBS改性细粒式沥青混凝土+6cm AC-20SBS改性中粒式沥青混凝土+10cmC40防水混凝土。桥梁、明涵两侧均设置5米搭板。

根据过水面积、地质条件及水系功能要求，涵洞采用钢筋混凝土圆管涵、盖板涵、箱涵三种形式；一般段采用圆管涵、盖板涵结合布设，其中盖板涵采用整体式基础，圩区段采用箱涵、圆管涵结合布设。对涵洞基础进行特殊路基处理。

拟建的西河大桥跨越西河，西河是巢湖主要排洪河道之一，规划Ⅳ级通航，中心桩号为K24+320，桥位处设计最高通航水位采用9.17m，设计最低通航水位采用4.43m。通航尺度为90x8m，单孔双向通航。

本桥起点桩号为K23+716.25，终点桩号为K24+923.75，大桥全长1207.5m；本桥设计按以下标准控制：最高通航水位9.17m。通航孔主桥设计为1孔110m变截面连续箱梁。路线与河流基本正交。

桥面宽度为27米，具体布置为：2×[0.5m(护栏)+12m(行车道)+0.75m(护栏)]+0.5m(中分带)，双向4车道。主桥长240m，上部结构为65+110+65m变截面连续箱梁结构；引桥共长960m，上部结构为30米先简支后连续箱梁结构。

5 环境保护及景观设计

5.1 过水通道的设置——“零影响”

项目地处圩区，水网密布，且水产养殖业较为发达，为维持现状水系的沟通项目沿线新建80道大型过水箱涵，保障过水的同时亦可通行小型船只，将对生产的影响降至最低。

5.2 边坡防护——扭动的丝带

项目沿线临水路段较多，拟沿线设置浸水护坡，采用片石与植草结合，草种选用狗牙草、高羊茅、狗尾草、黑麦草、混三叶等，低矮灌木选用紫穗槐、迎春、酸枣、马棘等，并按花期不同混杂种植，以期达到边坡色彩随四季变化的目的；加上长路段布设，俯瞰就像一条扭动的红绿丝带。

5.3 中央分隔带景观——色块间换

中分带绿化将使路容美观，可诱导路线方向，所选树高推荐控制在1.5m～2.0m之间，它是公路绿化主题工程，也应作为重点进行考虑，以显示全线绿化的整体性，同时为保障行车安全，降低驾驶员的视觉疲劳，对中分带绿化采用四种色块间断种植，每种色块的长度为1000米。

在下穿段中央分隔带的绿化中采用草灌+乔木的型式，两侧种植低矮的红叶石楠球，下穿段分离带较宽处间隔种植紫薇和桂花，宽度小于3.5米处仅种植蜀桧。

6 结语

文章以S208无为段为背景，针对圩区高等级道路设计过程中项目选线、软基处理，环境保护等各方面进行分析、总结，在满足公路规范的前提下，提出设计思路，阐述自身的设计方案，为今后类似项目总体设计积累了十分宝贵的经验。