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通過(guò)工程實(shí)踐分析,高速公路的工程質(zhì)量存在諸多質(zhì)量通病,當(dāng)然有施工方面的原因,主要存在于設(shè)計(jì)方面的以下問(wèn)題:路基土的回彈模量的計(jì)算問(wèn)題:因?yàn)閷?duì)土質(zhì)的物理指標(biāo)(含水量、密度、干密度、飽和度、飽和密度、空隙比、孔隙率、)等缺乏實(shí)地勘測(cè)試驗(yàn),多以經(jīng)驗(yàn)加估算設(shè)計(jì),極易產(chǎn)生沿線路基的非均勻性沉降及其整體的CBR值準(zhǔn)確,從而造成路面結(jié)構(gòu)層的計(jì)算不符合行車(chē)軸載的實(shí)際情況。所以路基的彎沉值計(jì)算應(yīng)該根據(jù)路基的干濕類(lèi)型或80cm深度相對(duì)含水量確定路基的回彈模量,再以汽車(chē)荷載(附加應(yīng)力)、路面結(jié)構(gòu)層的恒載(自重應(yīng)力)計(jì)算容許彎沉值是比較合理的,即路基允許彎沉值Lr=k9038E-0.938。式中意義:Lr——設(shè)計(jì)允許彎沉值(10-2mm);E——路基土的回彈模量(MPa);k——不利季節(jié)的影響路基壓實(shí)度與彎沉值的控制設(shè)計(jì)問(wèn)題:傳統(tǒng)的理論認(rèn)為路基分為上路基和下路基兩個(gè)部分,80cm深度內(nèi)的上路基屬于上路基,是承受汽車(chē)軸載與路面恒載的主要受力結(jié)構(gòu)層,以傳統(tǒng)JN--150后軸重100KN為參數(shù),按照附加應(yīng)力的擴(kuò)展深度80cm計(jì)算的,尚未考慮運(yùn)輸超載的個(gè)別因素,現(xiàn)在的車(chē)輪軸載已經(jīng)超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)很多,一汽重卡或斯太爾車(chē)型一般到裝載90~100t,斯太爾(191型;后三軸12輪)半掛車(chē),普通載重100~120t,單軸重達(dá)到20t,在很多干線公路上超載一倍的車(chē)輪都在一半以上,汽車(chē)輪胎的標(biāo)準(zhǔn)氣壓應(yīng)該是0.7MPa,但實(shí)際上已經(jīng)增大到1.0MPa,以上,經(jīng)過(guò)計(jì)算軸載的附加應(yīng)力、路面結(jié)構(gòu)層恒載的自重應(yīng)力及不可避免的超載因素已經(jīng)達(dá)到100cm之多,確切地說(shuō),路基壓實(shí)度與彎沉值是因果關(guān)系,壓實(shí)度不足會(huì)影響到彎沉值指標(biāo)不滿(mǎn)足路面結(jié)構(gòu)層的承載力需要。因此;為結(jié)構(gòu)層路面設(shè)計(jì)提供的技術(shù)參數(shù)偏低而且理論深度不盡全面,缺乏現(xiàn)場(chǎng)勘查理論數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算,由于路基的整體強(qiáng)度薄弱也是造成路面結(jié)構(gòu)層早期疲勞破壞的主要原因。對(duì)于不同干濕類(lèi)型的路基,應(yīng)采用不同的路基回彈模量,根據(jù)不同的路基回彈模量計(jì)算不同的路面設(shè)計(jì)彎沉值,不能狹義的以一張圖紙?jiān)O(shè)計(jì)代表幾十公里路基設(shè)計(jì)的理論用于施工,國(guó)外的設(shè)計(jì)方法見(jiàn)下表1:根據(jù)計(jì)算得出的不同設(shè)計(jì)路基彎沉值,可通過(guò)路基補(bǔ)強(qiáng)或增加基層厚度取得一致的路基設(shè)計(jì)彎沉值,在此基礎(chǔ)上通過(guò)路面結(jié)構(gòu)的雙層體系計(jì)算相同的路面結(jié)構(gòu)層厚度。
結(jié)構(gòu)層路面設(shè)計(jì)理念的改進(jìn)問(wèn)題
因汽車(chē)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(chē)輛的誕生而扼殺運(yùn)輸能力,更說(shuō)明我國(guó)路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)的確存在理論缺陷,包括對(duì)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(wèn)題,合理的建筑材料及路面結(jié)構(gòu)層厚度滿(mǎn)足路用功能是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的標(biāo)準(zhǔn)?;鶎咏Y(jié)構(gòu)組合問(wèn)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(chē)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(kāi)級(jí)配;骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)屬于密級(jí)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(chē)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(guò)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(jí)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(chē)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(duì)不同車(chē)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(guò)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(guò)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(chē)轍量增大;反之h/D的減小而車(chē)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(duì)熱拌熱鋪密級(jí)配瀝青混合料;一層壓實(shí)厚度不宜小于公稱(chēng)最大粒徑的2.5倍,對(duì)于高速公路、一級(jí)公路不宜小于公稱(chēng)最大粒徑的3倍,對(duì)于SMA和OGFC等瀝青混合料則不應(yīng)小于公稱(chēng)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(duì)減少了瀝青含量,對(duì)路面低溫抗裂性核高溫穩(wěn)定性有顯著技術(shù)改進(jìn)。
半剛性材料基層7d無(wú)側(cè)限強(qiáng)度的設(shè)計(jì)理論問(wèn)題
設(shè)計(jì)單位應(yīng)在接受建設(shè)單位的委托設(shè)計(jì)邀請(qǐng)后,組織擬定橋位處的現(xiàn)場(chǎng)踏勘并進(jìn)行詳細(xì)的地形圖測(cè)量,在充分征詢(xún)建設(shè)單位和相關(guān)主管部門(mén)的意見(jiàn)后明確橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
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(jí)公路上的大、中橋,設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100;二級(jí)公路上的小橋和三、四級(jí)公路上的大、中橋,設(shè)計(jì)洪水頻率為1/50;三、四級(jí)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查踏勘、向附近當(dāng)?shù)卮迕裨?xún)問(wèn)了解、向相關(guān)水利部門(mén)發(fā)函等方式獲得。
1.3橋下被交河流的航道等級(jí)和凈空標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)與相關(guān)航道主管部門(mén)聯(lián)系,獲得橋下河流的航道等級(jí)、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(shí)。
1.4橋下被交道路的等級(jí)和凈空標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)與相關(guān)道路主管部門(mén)聯(lián)系,獲得橋下道路的等級(jí)、凈空標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃等資料,并設(shè)置必要的防車(chē)輛撞擊設(shè)施。3.5道路等級(jí)一般來(lái)講,農(nóng)村公路的道路等級(jí)可采用二、三、四級(jí)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(lái)講,二、三、四級(jí)公路,汽車(chē)荷載等級(jí)為公路Ⅱ級(jí),如二級(jí)公路為干線公路且重型車(chē)輛多時(shí),可采用公路Ⅰ級(jí)汽車(chē)荷載。
1.7設(shè)計(jì)速度和橋梁寬度
二級(jí)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(jí)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(jí)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(chē)道)、4.5m(單車(chē)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(zhǎng)、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(duì)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(jí)相對(duì)應(yīng)的最高通航水位加凈空高度后的高程;
(3)與道路等級(jí)相對(duì)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(zhǎng)
梁底高程確定后再確定主孔跨徑。一般來(lái)講,在滿(mǎn)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(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí),為縮短橋長(zhǎng),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(tái)后填土高度不宜大于4.0米,一般地基臺(tái)后填土高度不宜大于6.0m,城鎮(zhèn)人口稠密區(qū),臺(tái)后填土高度不宜大于3.0米;
(3)橋下凈空斷面須滿(mǎn)足泄洪要求;
(4)橋梁基礎(chǔ)宜盡可能避開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jí)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(lái)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。
4結(jié)束語(yǔ)
1.1公路工程的穩(wěn)定性與能量變化過(guò)程的相互關(guān)系
以目前青藏公路二級(jí)公路(路基寬度為10.0m)為研究對(duì)象,進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算(見(jiàn)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(guò)多導(dǎo)入,導(dǎo)致下伏多年凍土地基退化過(guò)程加快0.6倍[21],引起凍土地基承載力下降,變形過(guò)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(pán);由于路基陰陽(yáng)坡效應(yīng)引發(fā)的融化盤(pán)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(tái)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(kāi)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(wèn)題.
1.2工程措施對(duì)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(duì)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(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),延緩或弱化多年凍土的退化過(guò)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(cè)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(yíng)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(duì)凍土地基中“有害”能量的導(dǎo)出.除此之外,工程措施對(duì)凍土地基能量的調(diào)節(jié)還包括對(duì)公路基底不均勻熱流的調(diào)整.如針對(duì)陰陽(yáng)坡效應(yīng)路基設(shè)置的陽(yáng)坡側(cè)遮陽(yáng)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(jiàn)圖5.此類(lèi)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(guò)程的相互關(guān)系,通過(guò)工程措施對(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)期目標(biāo),時(shí)間維度的不同,對(duì)穩(wěn)定性的要求也有所差異.短期目標(biāo)主要通過(guò)合理選擇(換)填筑材料、控制路基開(kāi)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(duì)凍土地基能量的平衡狀態(tài)要求相對(duì)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(duì)于凍土地基能量平衡即依此選擇有針對(duì)性的強(qiáng)化路基、主動(dòng)降溫或被動(dòng)保溫的工程措施.長(zhǎng)期目標(biāo)即是通過(guò)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(guò)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(duì)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(jí)、凍土地質(zhì)條件等).如對(duì)于埋藏較淺、厚度較薄的多年凍土,若在短期和中期對(duì)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(jiǎn)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求.
2空間維度能量平衡過(guò)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?jī)鐾廖鼰崽卣鞯淖兓月坊こ虨槔U述路基尺度對(duì)凍土能量平衡特征的影響,模型見(jiàn)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(duì)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(guò)程.?dāng)?shù)值計(jì)算結(jié)果,下部?jī)鐾廖鼰崃侩S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(guò)其進(jìn)入地基的“有害”能量就越少.可見(jiàn),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(lái)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(duì)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(duì)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(guò)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(pán)等不均勻退化現(xiàn)象.圖8所示下部?jī)鐾廖鼰崃侩S填土路基寬度的變化曲線說(shuō)明,路基寬度對(duì)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(duì)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(shù)高等級(jí)公路,見(jiàn)圖9,相對(duì)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(pán)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?jī)鐾廖鼰崃繙p少了15.8%.在極不穩(wěn)定的高溫高含冰量?jī)鐾恋貐^(qū),凍土地基對(duì)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(guò)高溫多年凍土區(qū)的旱橋.以橋梁工程通過(guò)多年凍土區(qū),樁基對(duì)凍土地基的擾動(dòng)明顯減小,且無(wú)黑色路面的吸熱作用,凍土地基回凍過(guò)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(guò)程[25-27].
3時(shí)間維度能量平衡過(guò)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(zhǎng)期目標(biāo).時(shí)間維度的不同,對(duì)穩(wěn)定性的要求也有所差異.短期內(nèi)的外界熱量來(lái)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(duì)凍土地基能量的平衡狀態(tài)要求相對(duì)較小.因此,對(duì)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(kāi)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(wèn)題[16,22-23,28].中期的吸熱來(lái)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(yíng)期內(nèi)的穩(wěn)定性,保證在公路運(yùn)營(yíng)期內(nèi),日常維護(hù)即可滿(mǎn)足使用要求,對(duì)于凍土地基能量的平衡也以此確定.該階段吸熱過(guò)程一般較為緩慢和穩(wěn)定,且對(duì)凍土環(huán)境、水文環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境等依賴(lài)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(zhǎng)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(jiǎn)單、對(duì)氣溫條件的適應(yīng)性強(qiáng)、長(zhǎng)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(duì)于塊碎石層路基,基于實(shí)測(cè)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(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)期的吸熱來(lái)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(guò)正常的升級(jí)改造,就可以滿(mǎn)足新的運(yùn)營(yíng)要求,凍土地基的能量狀態(tài)調(diào)整也以遠(yuǎn)景升級(jí)改造需求確定.對(duì)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(jí)改造、能夠抵抗氣候變暖.
4結(jié)論
影響公路交通安全的第二個(gè)因素是公路的特征,公路的特征對(duì)公路交通安全產(chǎn)生的影響也是不可忽視的,造成影響的主要是公路中央隔離帶開(kāi)口還有道路的綠化建設(shè)。在一些相對(duì)比較重要的路段,前期的道路設(shè)計(jì)中如果沒(méi)有重視隔離帶以及綠化帶的建設(shè)的話,就會(huì)直接影響到駕駛員的視線,導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。再者,就是道路的開(kāi)口如果設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑?,也?huì)增加事故發(fā)生率。開(kāi)口過(guò)多或者過(guò)少都是不合理的,這些都會(huì)使車(chē)輛駕駛員不按交通法則駕駛或者行人橫穿道路的現(xiàn)象頻繁發(fā)生,直接擾亂了公共交通秩序。從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),公路的開(kāi)口設(shè)計(jì)應(yīng)該固定在2km一處,這樣是最為合理的距離,而且開(kāi)口要設(shè)置在視線比較開(kāi)闊的路段。曲線段的開(kāi)口就要設(shè)置在曲線的半徑不低于700m的地方,詳細(xì)的要求要參照具體情況來(lái)定。隔離帶的合理設(shè)置和設(shè)計(jì),在很大程度上可以減少交通事故的發(fā)生率。寬隔離帶視野開(kāi)闊,能夠給駕駛者留出糾正錯(cuò)誤駕駛的空間和時(shí)間,窄隔離帶必須確保劃分出人行道和車(chē)道。這樣才能為行人留出一個(gè)安全的等待區(qū),如此就可以達(dá)到提高視覺(jué)通達(dá)度的目的。影響公路橫斷面設(shè)計(jì)的因素比較多,其中需要綜合參照的是路段的交通運(yùn)輸量、各種車(chē)型在交通流中所占的比率、車(chē)道行駛所規(guī)定的車(chē)速還有當(dāng)路段的地理地質(zhì)特征。從美國(guó)TRB所分析得出的結(jié)果來(lái)看,車(chē)道寬度也直接影響事故發(fā)生率。高速公路的車(chē)道寬到從原來(lái)的2.7m擴(kuò)張到3.4m,出高速公路以外的路段車(chē)道寬度從3.0m擴(kuò)張到3.7m。這都在很大程度上減少了交通事故的發(fā)生,也有效降低了車(chē)與車(chē)之間極易碰撞情況的發(fā)生。不難看出,車(chē)道的最佳寬度范圍是3.4~3.7m之間,嚴(yán)密的控制在這個(gè)范圍就可以很好地控制交通安全事故的發(fā)生頻率。再者,就是道路的摩擦度,公路路面的道路性能都是由摩擦系數(shù)以及抗滑耐久性所表現(xiàn)出來(lái)的。對(duì)路面的摩擦系數(shù)和抗滑耐久性進(jìn)行測(cè)量分析的時(shí)候,可以遵照路表抗滑性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。抗滑性與道路摩擦系數(shù)之間是相互影響的,也會(huì)相互制約。當(dāng)?shù)缆返目够越档偷臅r(shí)候,那么道路的縱向摩擦阻力也會(huì)隨著抗滑性的降低也有所下降,直接導(dǎo)致車(chē)輛的制動(dòng)距離增加,最終使交通事故的發(fā)生率呈一個(gè)明顯上升的趨勢(shì)。
二、影響公路交通安全的第三個(gè)因素是:公路構(gòu)造物、公路設(shè)施
從美國(guó)TRB的一份調(diào)查分析數(shù)據(jù)中顯示,公路交叉口所受的影響是多方面的,其中最主要的因素包括:相交道路車(chē)道數(shù)、公路交叉口處公路中線相交的角度、通視距離行車(chē)視距、道路中線的立體形狀、公路路面摩擦與阻力系數(shù)、道路照明還有主車(chē)道之外設(shè)置的輔助車(chē)道。正是因?yàn)檫@些制約因素所在,公路的施工建設(shè)策劃中把對(duì)公路平面交叉口作為了一個(gè)重點(diǎn)來(lái)抓。從交通事故總量來(lái)看,發(fā)生在公路交叉口的事故量是比較低的。雖然發(fā)生事故量低,但是卻有一部分事故量與之相關(guān)。數(shù)據(jù)顯示,占總事故量16%的交通傷亡事故都與之密不可分。綜上所述,平面交叉口的設(shè)計(jì)必須在考察當(dāng)路段的實(shí)際情況下,了解當(dāng)?shù)卦敿?xì)的運(yùn)輸境況,結(jié)合運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)方向與流動(dòng)的數(shù)量,因地制宜,對(duì)不同的路況采用不同的平面交叉口設(shè)計(jì),或者結(jié)合取用采取渠化、采用燈控、分隔等控制方法。以便更徹底地協(xié)調(diào)各方面沖突和矛盾,從而更有效地提高公路交通運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)。
三、結(jié)語(yǔ)
車(chē)輛荷載計(jì)算含有多個(gè)參數(shù),例如車(chē)重的測(cè)算、軸重、車(chē)間距等因素。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用期限。但是,將這些數(shù)據(jù)直接引入橋梁設(shè)計(jì)的可靠度分析會(huì)加大設(shè)計(jì)人員的工作量。所以,本文通過(guò)對(duì)各種橋梁結(jié)構(gòu)不同跨徑的計(jì)算得出詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),并分析這些數(shù)據(jù),以獲得具有一定控制作用的各種荷載效應(yīng)。計(jì)算這些數(shù)據(jù)時(shí),采用的是正常運(yùn)行狀態(tài)和密集運(yùn)行狀態(tài)兩種方式,并且采用了規(guī)定中的標(biāo)準(zhǔn)荷載效應(yīng)值的比值K和橋型結(jié)構(gòu)中不同跨徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)類(lèi)比、分析的方式,正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的是汽車(chē)20級(jí)狀態(tài)下的荷載,密集運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的是大于汽車(chē)20級(jí)狀態(tài)下的荷載。
1.1車(chē)輛荷載的效應(yīng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析在對(duì)比、分析各種數(shù)據(jù)和方案后發(fā)現(xiàn),實(shí)際測(cè)量正常運(yùn)行的車(chē)隊(duì)更符合車(chē)輛荷載的實(shí)測(cè)計(jì)算。在選擇橋型結(jié)構(gòu)時(shí),以效應(yīng)比值進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì),相對(duì)來(lái)說(shuō)要求就沒(méi)有那么嚴(yán)格,所以說(shuō),主要是計(jì)算橋型結(jié)構(gòu)中的簡(jiǎn)支梁和多跨連續(xù)梁。計(jì)算簡(jiǎn)支梁和多跨連續(xù)梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應(yīng),具體的分析步驟如下:①按照國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn),在不同的橋型結(jié)構(gòu)、跨徑、效應(yīng)等計(jì)算的效應(yīng)容本中,抽取一定比例的樣本。②以一年的運(yùn)行狀況為周期,一百年的周期為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),由公式求得:FM(x)=[F(x)]T=[F(x)]100.取FM(x)的某一分位值除以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛荷載效應(yīng)的計(jì)算值,就可以得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載效應(yīng)比值的無(wú)量綱參數(shù)Ks,這里取FM(x)的0.05和0.95分位值,即取[F(x)]100=0.5和[F(x)]100=0.95計(jì)算。2004年,國(guó)家在頒布的新規(guī)范中廢除了四級(jí)汽車(chē)車(chē)隊(duì)荷載,新規(guī)范中規(guī)定了公路Ⅱ級(jí)和公路Ⅰ級(jí)(即分別相當(dāng)于1989規(guī)范中的汽-20級(jí)和汽-超20級(jí))。為了使車(chē)輛的荷載效應(yīng)計(jì)算更為簡(jiǎn)便,在精簡(jiǎn)車(chē)輛荷載等級(jí)的原則上,刪除了車(chē)隊(duì)荷載布載,并對(duì)車(chē)輛荷載和車(chē)道荷載采用了局部效應(yīng)計(jì)算和整體效應(yīng)的計(jì)算方式。
1.2新規(guī)范對(duì)重載交通車(chē)輛荷載的改進(jìn)分析
1.2.11989規(guī)范和2004規(guī)范的荷載計(jì)算對(duì)比在我國(guó)2004年頒布的新規(guī)范中,確定了橋梁沖擊系數(shù)是采用結(jié)構(gòu)基頻的方式?jīng)Q定的,從根本上改變和制約了1989規(guī)范中“橋梁沖擊系數(shù)中是通過(guò)計(jì)算跨徑來(lái)決定的”的要求。針對(duì)1989規(guī)范中只考慮原材料和跨度的因素,在2004規(guī)范中加入了橋型、連接方式和截面等結(jié)構(gòu)基頻等因素作為參數(shù),從質(zhì)量、阻尼、剛度等方面來(lái)決定橋梁本質(zhì)。也就是說(shuō),為了更加科學(xué)地設(shè)計(jì)橋梁,只要抓住結(jié)構(gòu)基頻的本質(zhì),保持基頻是固定的,無(wú)論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區(qū)別,橋梁本身的動(dòng)力本質(zhì)都沒(méi)有大變化。
1.2.2修訂了對(duì)橋?qū)挼囊鬄榱耸褂?jì)算更加科學(xué)化、明確化,我國(guó)在2004年的新規(guī)范中加入了針對(duì)不同等級(jí)的道路、橋梁設(shè)計(jì)的車(chē)速測(cè)算,并且在設(shè)計(jì)橋梁寬度時(shí),依據(jù)車(chē)速對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣就對(duì)我國(guó)在1989年的規(guī)范中“橋?qū)捴饕且勒丈綆X、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來(lái)確定橋?qū)挕钡囊?guī)定有了更進(jìn)一步的說(shuō)明,使其更加明確。
1.2.3修訂車(chē)輛荷載的劃分隨著時(shí)代的發(fā)展,為了使道路、橋梁更能適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的變化,在我國(guó)頒布的新規(guī)范中,在精簡(jiǎn)了四級(jí)汽車(chē)車(chē)隊(duì)荷載的基礎(chǔ)上,用公路Ⅱ級(jí)和公路Ⅰ級(jí)(即分別相當(dāng)于1989規(guī)范中的汽-20級(jí)和汽-超20級(jí))來(lái)取代和明確車(chē)輛荷載的計(jì)算方式。為了能夠更加簡(jiǎn)單和科學(xué)地計(jì)算車(chē)輛的荷載效應(yīng),改進(jìn)了車(chē)隊(duì)的荷載布載。其中,車(chē)輛荷載是指局部效應(yīng)計(jì)算,車(chē)道荷載是指整體效應(yīng)計(jì)算。
2結(jié)束語(yǔ)
近十幾年來(lái),我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展階段,道路系統(tǒng)的不斷完善,為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。隨著人們對(duì)精神文明和生活環(huán)境要求的不斷提高,最初的以最小工程量獲得最大通行能力的原則,已不能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)道路建設(shè)的要求。與此同時(shí),道路建設(shè)對(duì)自然環(huán)境造成的負(fù)面影響也日益受到重視。
因此,公路的建設(shè)應(yīng)綜合考慮其功能性要求、對(duì)環(huán)境的影響,以及司乘人員的心理,通過(guò)合理的環(huán)境景觀設(shè)計(jì),把公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的破壞降到最低程度,并綜合環(huán)保、美化、歷史人文等因素,使公路成為自然景觀的新亮點(diǎn),實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
二、公路建設(shè)與景觀
公路作為一種帶狀的工程構(gòu)造物,它的區(qū)域跨度大,沿線的景觀也不斷變化,總的來(lái)說(shuō),公路景觀包括沿線自然景觀和人文景觀兩大部分。自然景觀,是指自然界天然形成的環(huán)境的總體外觀,如高山、平原、河海、沼澤等;人文景觀,是指人類(lèi)通過(guò)改造自然創(chuàng)造出來(lái)的景物,如城市、村落、雕塑、水利電力設(shè)施等等,而公路本身也是一種人文景觀。
公路建設(shè),必然會(huì)對(duì)原有的自然景觀造成一定的破壞,公路工程對(duì)環(huán)境的主要影響因素有:自然風(fēng)景破壞、占用土地、拆遷建筑物、森林植被破壞,水土流失、噪聲、水質(zhì)、澇漬等。據(jù)調(diào)查,即便在氣候溫和的亞熱帶地區(qū),在公路路域環(huán)境條件下,被破壞的環(huán)境經(jīng)自然恢復(fù)演替到草、灌叢植物群落至少需要20年,而公路建設(shè)對(duì)自然風(fēng)景的破壞則往往是不可恢復(fù)的。
但是,通過(guò)合理的景觀設(shè)計(jì),我們可以將公路建設(shè)對(duì)自然環(huán)境的破壞盡量減少,同時(shí)在公路建成后,形成新的外觀優(yōu)美,行車(chē)安全舒適的公路景觀。
三、公路景觀設(shè)計(jì)的原則
高等級(jí)公路是功能性很強(qiáng)的基礎(chǔ)設(shè)施,但具體的公路項(xiàng)目,又有其偏重的性質(zhì),如可分為國(guó)道主干線、地方公路、城市快速干道、城鄉(xiāng)連接線、旅游景區(qū)公路等等。公路景觀設(shè)計(jì)必須在滿(mǎn)足道路的交通功能的前提下,根據(jù)其特定的性質(zhì)和目的,結(jié)合道路沿線的氣候條件、地形地貌、生態(tài)環(huán)境等自然因素和區(qū)域的歷史文化,風(fēng)俗習(xí)慣等人文因素進(jìn)行綜合考慮,主要要做到以下幾個(gè)方面:
1.因地制宜,減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。
盡量結(jié)合原有地形地貌,避免大填大挖,使公路與周?chē)h(huán)境相融合,避免割斷生態(tài)環(huán)境空間或視覺(jué)景觀空間。
2.考慮司乘人員的交通心理要求和視覺(jué)效果要求。
安全舒適是公路景觀設(shè)計(jì)的重要目的,因此,在景觀設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮視覺(jué)空間大小、安全設(shè)施的色彩及大小、道路感覺(jué)的多樣性、視覺(jué)導(dǎo)向和視覺(jué)連續(xù)性等交通心理因素。另外,司乘人員是在高速行駛的汽車(chē)上感覺(jué)公路景觀的,尤其司機(jī)的注視點(diǎn)遠(yuǎn),視野狹小,因此要求沿途的景觀必須大尺度、大色調(diào)、流線型,同時(shí)比例協(xié)調(diào)。
3、風(fēng)格鮮明,統(tǒng)一中變化。
公路一般穿越不同區(qū)域,因此,充分地結(jié)合地域特征和人文特點(diǎn),才能創(chuàng)造出風(fēng)格鮮明的道路景觀。另外,在設(shè)計(jì)上應(yīng)將中央分隔帶、路堤路塹邊坡、互通立交、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等公路設(shè)施作為一個(gè)整體通盤(pán)考慮,確定統(tǒng)一的主題。同時(shí),又根據(jù)其功能和服務(wù)對(duì)象在設(shè)景的風(fēng)格、造型、色彩規(guī)模等方面有所變化,使沿途景觀富有節(jié)奏韻律,有基調(diào)有,統(tǒng)一中求變化,變化中達(dá)統(tǒng)一,使司機(jī)和乘客處于一個(gè)良好的行車(chē)環(huán)境中,從而產(chǎn)生愉悅的心理,消除疲勞,保證安全。
四、公路景觀設(shè)計(jì)的內(nèi)容
公路景觀設(shè)計(jì)是在公路技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開(kāi)展的,因此公路景觀設(shè)計(jì)的內(nèi)容也和公路的各項(xiàng)設(shè)施緊密關(guān)聯(lián),主要包括了下述幾個(gè)方面:
1.公路線形設(shè)計(jì)的美學(xué)要求
公路線型美是公路景觀的基礎(chǔ)。在選擇路線方案時(shí),通過(guò)仔細(xì)的踏勘,調(diào)查每個(gè)路線方案的沿線地形地物、風(fēng)景特點(diǎn),確定一些風(fēng)景控制目標(biāo)(如名勝古跡、險(xiǎn)峰奇石、優(yōu)美的海邊風(fēng)景、百轉(zhuǎn)千徊的溪流等),同時(shí)確定一些須回避的特征目標(biāo),如森林保護(hù)區(qū)、農(nóng)田保護(hù)區(qū)等,然后反復(fù)比較線位,充分利用這些風(fēng)景資源,使沿線視野景觀多樣化,使公路巧妙地融入自然風(fēng)景中。
公路平面線形應(yīng)以曲線為主體,以更好地適應(yīng)地形,另外,長(zhǎng)直線路段也容易導(dǎo)致司機(jī)注意力分散而引發(fā)交通事故,縱面線形應(yīng)盡量避免高填深挖,而嚴(yán)重破壞自然環(huán)境,最后確定的立體線形應(yīng)盡量適應(yīng)地形,與周?chē)木坝^相協(xié)調(diào),總體線形應(yīng)是連續(xù)、順暢、可以預(yù)知的。
在完成線形設(shè)計(jì)后,利用CAD系統(tǒng)、地理信息等手段,采用圖形疊置法將公路環(huán)境景觀逐段顯示與評(píng)價(jià),并進(jìn)一步修正,以獲得最佳的路線設(shè)計(jì)方案。
2.結(jié)構(gòu)物景觀造型
公路結(jié)構(gòu)物主要是橋梁、涵洞、立交、跨線橋、支擋結(jié)構(gòu)物等。結(jié)構(gòu)物是公路景觀的重要組成部分,在設(shè)計(jì)上,我們不僅要考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性,還要有新穎、優(yōu)美的外觀,還要配合所在路線的其它結(jié)構(gòu)物的造型,以及和該地區(qū)的自然景觀,風(fēng)土人情相互呼應(yīng)。景區(qū)中的公路結(jié)構(gòu)物如過(guò)于呆板生硬,往往大煞風(fēng)景,而一些成功的橋梁,如南京長(zhǎng)江大橋,廈門(mén)海滄大橋、東莞虎門(mén)大橋等,以其特殊的歷史意義、雄偉的氣勢(shì)、優(yōu)美的造型,其自身已成為一道極其美麗的風(fēng)景。
3.路基路面的景觀設(shè)計(jì)
通過(guò)合理地采用路基立面和斷面造型,在必要的路段采用分離式路基,在良好的線形設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,使公路結(jié)構(gòu)更好地與自然地形、現(xiàn)有地帶的地貌相適應(yīng),與綠化相適應(yīng)。
路面對(duì)于司乘人員來(lái)說(shuō),是占據(jù)視野的重要景觀要素,除了要保證路面主車(chē)道與路肩的合理比例外,還可以采用不同顏色的路面材料來(lái)分別修筑路肩、行車(chē)道和分隔帶,既加強(qiáng)了公路的修飾性,又提供了良好的視覺(jué)誘導(dǎo)。
4.中央分隔帶的綠化
中央分隔帶綠化的重要目的是遮光防眩、引導(dǎo)視線;以利于車(chē)輛的安全通行,因此其高度和寬度必須滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求。對(duì)防眩樹(shù)種的選擇是:
低矮(1.5m左右)、緩生、抗逆性強(qiáng)。間距總的原則是以車(chē)燈的擴(kuò)散角、人的動(dòng)視覺(jué)和行車(chē)速度三者的函數(shù)關(guān)系計(jì)算而得,單行間距一般以2—3m為宜。
地表綠化部分以鋪草坪和植地被植物為主,可通過(guò)選擇不同葉色、花期的地被植物,并分段設(shè)置,使中央分隔帶的色彩有所變化,增強(qiáng)美化效果。
5.兩側(cè)綠化帶的綠化
通過(guò)設(shè)置公路兩側(cè)綠化帶、使公路沿線形成一條綠色長(zhǎng)廊,是景觀環(huán)境再造、防塵隔聲、協(xié)調(diào)公路與周?chē)h(huán)境關(guān)系的有效手段。如綠化帶占地較寬,可以設(shè)置多行、多樹(shù)種、喬灌結(jié)合、色彩多樣的花木,形成壯觀絢麗的綠化帶。但一般在綠化帶用地有限的情況下,以單行栽植,落葉和常青(喬木)間隔(5~lOm)為佳,樹(shù)種應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件確定。這樣既不會(huì)因間隔太密造成視覺(jué)屏障而影響觀光,又可四季見(jiàn)綠,同時(shí)還能防止因樹(shù)種單一而易受病蟲(chóng)侵染。
設(shè)置兩側(cè)綠化帶時(shí),應(yīng)注意在彎道內(nèi)側(cè)及路口附近保證通視條件,避免交通事故的發(fā)生。
6.邊坡及垂直綠化
邊坡綠化具有很好的護(hù)坡功能,對(duì)穩(wěn)定路基、防止沖刷、保持水土具有直接作用。邊坡綠化要求覆蓋率高,青綠期長(zhǎng),但由于邊坡坡面土質(zhì)為路基填筑用土,或路塹開(kāi)挖后暴露的土體,土質(zhì)不宜于種植,且備灌溉條件差,養(yǎng)護(hù)難度高,因此要求做好草種選擇、種植方式、前期養(yǎng)護(hù)等工作。根據(jù)公路邊坡綠化的實(shí)踐情況,在草種選擇方面,以本地適于綠化的野生草為宜,既容易成活又成本低廉,根系深的草種優(yōu)于根系淺的草種。在種植方式上,條播優(yōu)于撒播,種草優(yōu)于栽草,秋播優(yōu)于春播。另外,近年來(lái)了引進(jìn)的濕式噴播和客土噴播技術(shù),能更有效地提高施工效率和成活率,且能適宜公路邊坡土質(zhì)貧瘠的特點(diǎn),還能完成高陡邊坡的施工作業(yè)。垂直綠化部位主要有漿砌護(hù)坡、擋墻等,可通過(guò)在其下栽攀援植物如爬山虎、凌宵等,或在其頂部栽植垂枝藤本植物,以遮蔽構(gòu)造物,減少構(gòu)造物的壓迫感和粗糙感,起到美化路容的作用。超級(jí)秘書(shū)網(wǎng)
7、互通立交、服務(wù)區(qū),收費(fèi)站的景觀設(shè)計(jì)。
從景觀構(gòu)在的角度來(lái)看,互通立交、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站都是公路景觀設(shè)計(jì)中占地最大,景觀設(shè)置可塑性最強(qiáng)的部位,因此可以將之作為公路全線景觀設(shè)計(jì)的部分來(lái)考慮。這些位置的景觀設(shè)計(jì)應(yīng)綜合建筑形式、地形特點(diǎn)、當(dāng)?shù)厝宋奶攸c(diǎn)及園林布局等方面總體規(guī)劃,全線各立交、服務(wù)區(qū)之間的風(fēng)格應(yīng)互相呼應(yīng)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)很多公路在這些部分的景觀設(shè)計(jì)方面有了很多成功的典范,風(fēng)格鮮明、構(gòu)思各異、內(nèi)涵豐富,概括起來(lái)主要有園林式、古典式、自然式等類(lèi)型。
1.1造價(jià)依據(jù)與實(shí)際情況不相符
在我國(guó)公路交通行業(yè)健康發(fā)展的背景下,現(xiàn)階段正在采用的公路工程造價(jià)管理規(guī)定與快速發(fā)展的行業(yè)需求顯然已經(jīng)不能良好的適應(yīng)了,沒(méi)有形成健全的補(bǔ)充定額的測(cè)定制度,因此,與實(shí)際工程的現(xiàn)狀相比,一些綜合性較強(qiáng)的評(píng)估指標(biāo)是有著很大的差異的,同時(shí),我們還應(yīng)進(jìn)一步的改進(jìn)并且完善計(jì)價(jià)的依據(jù)。
1.2預(yù)算人員的整體素質(zhì)偏低
在公路工程的施工過(guò)程中,技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的高低往往是更容易引起領(lǐng)導(dǎo)的重視的,但是卻并不夠重視培養(yǎng)預(yù)算人員的綜合素質(zhì),而這就導(dǎo)致了預(yù)算人員對(duì)本專(zhuān)業(yè)的經(jīng)濟(jì)計(jì)算方面的知識(shí)是足夠了解的,但是對(duì)于公路工程方面所涉及到的其他方面的知識(shí)卻是不太了解的,那么在控制工程造價(jià)時(shí),預(yù)算人員就無(wú)法為設(shè)計(jì)人員提供科學(xué)并且有效的意見(jiàn)。
2影響公路工程設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制效果的主要因素
2.1原始的勘探工作不夠充分
前期對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行勘探工作時(shí),如果所掌握的原始資料不夠真實(shí)和準(zhǔn)確,那么就很容易導(dǎo)致基礎(chǔ)處理和地基設(shè)計(jì)工作不夠合理,在工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段就無(wú)法深入的調(diào)查公路沿線的地理環(huán)境、路線交叉以及交通量等具體情況。而在設(shè)計(jì)的階段又無(wú)法有效的預(yù)見(jiàn)處于特殊地理環(huán)境的公路,那么就會(huì)突破原有的投資規(guī)劃。所以,對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行勘探工作時(shí),應(yīng)保證水文地質(zhì)、運(yùn)輸、征地、環(huán)保、供電、運(yùn)輸以及材料等原始數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性,從而保證工程造價(jià)的控制效果。
2.2沒(méi)有真正的認(rèn)識(shí)到造價(jià)管理工作的重要性
在公路工程的設(shè)計(jì)階段,業(yè)主單位并沒(méi)有明確的規(guī)定出設(shè)計(jì)單位的投資限額,因此,設(shè)計(jì)單位進(jìn)行時(shí)設(shè)計(jì)工作時(shí),他們往往都會(huì)忽視那些經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),對(duì)新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備等技術(shù)含量較高的指標(biāo)是更為重視的,沒(méi)有選擇合適的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)文件中易出現(xiàn)錯(cuò)誤,設(shè)計(jì)圖紙對(duì)整個(gè)的施工進(jìn)程并沒(méi)有起到指導(dǎo)作用,容易導(dǎo)致造價(jià)失控的問(wèn)題出現(xiàn)。
2.3公路施工中易出現(xiàn)不確定因素
由于設(shè)計(jì)人員的思維是具有局限性的,同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)的周?chē)h(huán)境也是復(fù)雜多變的,因此,在公路工程的施工過(guò)程中就肯定要出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更,當(dāng)然,有些設(shè)計(jì)變更在造價(jià)的編制過(guò)程中都是留有空間的,通常也不會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)出現(xiàn)過(guò)大的超額,但是如果出現(xiàn)了較大的設(shè)計(jì)變更,那么就會(huì)對(duì)工程設(shè)計(jì)階段的造價(jià)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
2.4施工中的人工、材料和設(shè)備價(jià)格出現(xiàn)上漲的情況
國(guó)際市場(chǎng)的行業(yè)以及國(guó)家政策的變化控制對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的材料價(jià)格是有著重要影響的,而在我國(guó)的《公路基本建設(shè)工程概算、預(yù)算編制辦法》這份文件中也沒(méi)有考慮工程造價(jià)的增長(zhǎng)預(yù)留費(fèi)用,而設(shè)計(jì)單位要想準(zhǔn)確的把握施工過(guò)程中各類(lèi)原材料的價(jià)格變動(dòng)情況也是十分困難的,很多材料的價(jià)格是經(jīng)常出現(xiàn)價(jià)格大幅度上漲的情況的,如石油、水泥、鋼材和瀝青等材料,因此,公路工程的造價(jià)就易出現(xiàn)失控的問(wèn)題。
3公路工程設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制措施
3.1優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,科學(xué)的控制工程造價(jià)
能否有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)于公路工程建設(shè)的一次性投入多少是有著直接的影響的,建設(shè)單位在確定最終設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中,必須對(duì)所有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析,同時(shí)重視對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作。在對(duì)比各個(gè)設(shè)計(jì)方案時(shí),應(yīng)以提高投資效益為前提,同時(shí)考慮到具體的實(shí)際情況,同時(shí)應(yīng)積極的引進(jìn)新材料、新技術(shù)和新工藝,前期應(yīng)重點(diǎn)做好設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作,選擇出最為經(jīng)濟(jì)合理并且技術(shù)最為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案,從而最大限度的降低資金投入。
3.2嚴(yán)格的控制施工圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量
作為設(shè)計(jì)單位的最終產(chǎn)品,施工圖紙對(duì)于公路工程的整合過(guò)程都是起著重要的指導(dǎo)作用的,并且其也是施工單位進(jìn)行各項(xiàng)施工活動(dòng)的最主要依據(jù),因此,設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備較強(qiáng)的責(zé)任心,嚴(yán)格的控制施工圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量,施工圖紙必須能夠滿(mǎn)足施工材料以及施工設(shè)備的選擇和確定。同時(shí)在設(shè)計(jì)施工圖的過(guò)程中,嚴(yán)禁出現(xiàn)設(shè)計(jì)比例失調(diào)的問(wèn)題。
3.3制度已經(jīng)成為了一種重要的采購(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)手段,在我國(guó)的公路交通行業(yè)的應(yīng)用也是較為廣泛的
在公路工程的設(shè)計(jì)階段,如果能夠較好的實(shí)行招投標(biāo)制度,那么就能夠不斷的提升設(shè)計(jì)人員的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),充分的保證了經(jīng)濟(jì)核算質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平,從而得到最為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。通常情況下,公路工程的設(shè)計(jì)工作都是分為三大階段的,即方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì),那么在設(shè)計(jì)招標(biāo)的工作中,可以通過(guò)招標(biāo)完成方案的設(shè)計(jì)階段,還可以將競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制引入到技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)單位應(yīng)嚴(yán)格的控制每一個(gè)環(huán)節(jié)和每一個(gè)細(xì)節(jié),從而大大的提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
3.4做好設(shè)計(jì)單位的內(nèi)部管理工作
關(guān)鍵詞:公路設(shè)計(jì);靈活性;創(chuàng)造性
公路設(shè)計(jì)是決定公路建設(shè)項(xiàng)目工程價(jià)值和使用價(jià)值的重要階段,設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)工程的總體質(zhì)量和安全有著決定性的影響。由于公路是帶狀構(gòu)造物,對(duì)于每一個(gè)公路項(xiàng)目而言,項(xiàng)目所在地的地理位置、地形地貌、氣候氣象、社會(huì)環(huán)境、文化傳統(tǒng)、風(fēng)俗習(xí)慣、公路使用者的審美特點(diǎn)等都是設(shè)計(jì)者必須考慮的重要因素。無(wú)論是公路的新建還是改造,都沒(méi)有固定的模式。因此,對(duì)于每一個(gè)公路建設(shè)項(xiàng)目,設(shè)計(jì)者均面臨著在保證公路行車(chē)安全與將所設(shè)計(jì)公路充分融入周?chē)h(huán)境之間尋求一種協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的任務(wù),這就要求設(shè)計(jì)者必須靈活、創(chuàng)造性地進(jìn)行公路設(shè)計(jì)。筆者結(jié)合多年來(lái)從事公路設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)一般公路中路基路面工程的設(shè)計(jì)理念和安全評(píng)價(jià)進(jìn)行了認(rèn)真探索。
一、路基路面的安全評(píng)價(jià)
(一)路基的安全評(píng)價(jià)。路基的安全評(píng)價(jià)包含:路基強(qiáng)度評(píng)價(jià)、邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)、排水結(jié)構(gòu)物評(píng)價(jià)與支檔結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)。路基強(qiáng)度影響路基的穩(wěn)定性、承載力、路面使用功能,進(jìn)而影響行車(chē)安全。路基的原始地面承載力強(qiáng)度小于150kPa要進(jìn)行處理,存在軟基、巖溶等不良地質(zhì)要采用換填、袋裝砂井、碎石樁、灌漿等方法進(jìn)行治理。路基填料要通過(guò)試驗(yàn)后選用,不能土石混填以保證路基的壓實(shí)度。對(duì)于膨脹土作為路基填料應(yīng)進(jìn)行摻石灰、固化材料處理,同時(shí)進(jìn)行防水處治。
路基邊坡安全評(píng)價(jià)主要考慮邊坡的穩(wěn)定性。近幾年因路基邊坡失穩(wěn)造成的安全事故越來(lái)越多,因此路基的高填深切邊坡均應(yīng)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性驗(yàn)算,不滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求的需采用防護(hù)及加固措施;邊坡存在崩塌、滑坡的可能要采用卸載、擋墻、抗滑樁、綜合排水等措施一次處理到位,不留隱患。對(duì)于山區(qū)山體橫坡較陡地段的高填深切應(yīng)與橋隧構(gòu)造物進(jìn)行比較,填方大于20m宜改填為橋梁,切方大于30m宜改切為隧道。對(duì)于高大邊坡要加強(qiáng)施工觀測(cè),確保安全。
排水結(jié)構(gòu)物評(píng)價(jià):路基的排水不暢影響路基的穩(wěn)定性。邊溝、排水溝、滲溝、暗溝的設(shè)置位置、斷面尺寸、防沖刷能力影響排水的使用功能,每條路都應(yīng)進(jìn)行計(jì)算,不能照搬照抄。滲溝、暗溝本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,不能影響路基的整體穩(wěn)定性。
支檔結(jié)構(gòu)物評(píng)價(jià):擋墻本身強(qiáng)度、抗滑移能力、抗傾覆能力、抗剪能力、地基承載力都是安全評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。從安全、經(jīng)濟(jì)的角度考慮重力式擋墻的高度宜控制在12m以?xún)?nèi),超過(guò)12m,則可采用板樁墻、錨桿式擋墻、加筋擋墻等形式。擋墻的基底埋置深度應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定,一般在可能的滑動(dòng)面或沖刷以下至少1m,板樁墻樁的埋置深度對(duì)于巖石地基宜嵌巖1/3樁長(zhǎng),對(duì)于土質(zhì)地基應(yīng)嵌巖1/2樁長(zhǎng)。
(二)公路路面的安全評(píng)價(jià)。路面強(qiáng)度的安全評(píng)價(jià):因路面承受的軸載噸位以及軸載通行次數(shù)高,行車(chē)速度快,故對(duì)路面的強(qiáng)度要求就高;而路面強(qiáng)度低,產(chǎn)生安全隱患的機(jī)率就高。影響瀝青路面強(qiáng)度的主要因素有瀝青質(zhì)量、石料的性質(zhì)、粒料的級(jí)配等。造成水泥混凝土路面破壞的主要原因是路基的不均勻沉降和汽車(chē)超載,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。路面的抗滑安全評(píng)價(jià):抗滑性能是保證雨天高速行車(chē)安全的重要技術(shù)指標(biāo),摩擦系數(shù)是直接影響抗滑安全的控制指標(biāo),摩擦系數(shù)越高,抗滑性能就越好。石料磨光值是保證路面防滑的基本指標(biāo),磨光值高才能獲得高的摩擦系數(shù)。路面的排水安全評(píng)價(jià):高速公路因其路幅寬,降到路面上的雨水量較多,排水不暢,形成積水,高速行車(chē)會(huì)使積水霧化,迷霧遮擋駕駛員視線,增加行車(chē)事故。同時(shí)積水會(huì)降低路面的抗滑性能,使車(chē)輪產(chǎn)生液面滑移,增加行車(chē)的危險(xiǎn)性。在我省某段二級(jí)公路發(fā)生16起交通事故中,因路面積水造成事故11起,占總事故的68.7%。因此公路路面要采用系統(tǒng)排水的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),確保路面水的流暢。路面的平整度評(píng)價(jià):路面不平整易使汽車(chē)產(chǎn)生顛簸,容易造成事故。平整度的影響除了路基不均勻沉降的原因外,攤鋪機(jī)的性能及操作對(duì)攤鋪平整度影響很大,另外面層攤鋪材料的質(zhì)量、碾壓質(zhì)量對(duì)平整度有影響,接縫處理不好容易產(chǎn)生缺陷以及由于接縫壓實(shí)度不夠和結(jié)合強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂紋。
二、擋土墻的靈活運(yùn)用
公路擋土墻的形式,可借鑒國(guó)內(nèi)一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和范例,積極探索坡面防護(hù)新技術(shù),配合路段自然環(huán)境,靈活進(jìn)行設(shè)計(jì)。如目前湖南省部分高速公路采用的花池墻、階梯柵欄擋土墻等新型防護(hù)結(jié)構(gòu)形式,既起到了防護(hù)作用,又豐富了路容景觀。鑒于目前多數(shù)公路沿線的擋土墻人工痕跡較重,嚴(yán)重影響了公路景觀。因此在一般公路設(shè)計(jì)中應(yīng)靈活性設(shè)計(jì),根據(jù)沿線地質(zhì)條件和邊坡高度,盡量減小防護(hù)工程體積,如擋土墻的高度和長(zhǎng)度,并結(jié)合地形起伏特點(diǎn),適當(dāng)變化擋土墻高度,提高結(jié)構(gòu)物自身景觀效果。
在材料上,擋土墻可根據(jù)公路所在地區(qū)條件,靈活就地取材,如采用當(dāng)?shù)氐膲K石、碎石干砌擋土墻,盡量避免采用光面混凝土擋土墻,以使擋土墻構(gòu)造物表面貼近自然。另外,還可結(jié)合路域特有的文化和建筑風(fēng)格,通過(guò)設(shè)置文化符號(hào)以賦予公路文化內(nèi)涵,對(duì)擋土墻進(jìn)行特殊設(shè)計(jì),使司乘人員在行駛過(guò)程中感受到特有的公路民俗文化。
三、安全護(hù)欄設(shè)計(jì)
按照我國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),要求護(hù)欄在中央分隔帶連續(xù)設(shè)置,在路側(cè)的最小段落為70m,不必要路段可以不設(shè),它與主體工程的關(guān)系與其所處的路段有關(guān)。
石方區(qū)護(hù)欄:石方區(qū)護(hù)欄基礎(chǔ)應(yīng)與路基同步施工,路基開(kāi)挖時(shí),預(yù)留護(hù)欄混凝土基礎(chǔ)的槽孔,或者直接在槽孔內(nèi)現(xiàn)澆護(hù)欄基礎(chǔ),以避免2次開(kāi)挖石方。
路肩擋墻區(qū)路側(cè)護(hù)欄:護(hù)欄基礎(chǔ)落在連續(xù)路肩擋墻區(qū)時(shí),當(dāng)擋墻施工至護(hù)欄基礎(chǔ)底標(biāo)高時(shí),應(yīng)預(yù)留護(hù)欄基礎(chǔ)槽孔,也可現(xiàn)澆護(hù)欄基礎(chǔ),以避免后期護(hù)欄安裝時(shí)開(kāi)拆擋墻,對(duì)于連續(xù)護(hù)面墻區(qū)段,當(dāng)護(hù)面墻施工至護(hù)欄基礎(chǔ)底標(biāo)高時(shí),應(yīng)預(yù)留護(hù)欄基礎(chǔ)槽孔,也可現(xiàn)澆護(hù)欄基礎(chǔ),以避免后期護(hù)欄無(wú)法生根。
構(gòu)造物護(hù)欄:對(duì)于特大、大、中橋護(hù)欄一般由主體工程設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)。通常為砼剛性護(hù)欄,并由交通工程設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)護(hù)欄過(guò)渡段設(shè)計(jì)。
四、路基邊坡處理與環(huán)保
路基邊坡形式是影響公路景觀的主要因素。路基邊坡坡率及形式的選擇不僅影響邊坡的穩(wěn)定,同時(shí)也影響環(huán)境保護(hù)和景觀效果。邊坡坡率應(yīng)靈活自然、因地制宜,盡量使邊坡外形與周?chē)h(huán)境融為一體,看不出明顯的人工痕跡。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、邊坡高度及周?chē)h(huán)境特點(diǎn)對(duì)每個(gè)邊坡逐個(gè)研究確定適宜的邊坡形式和坡率。對(duì)于挖方邊坡坡腳、坡頂取消人工痕跡過(guò)重的折角,而采用貼近自然的圓弧過(guò)渡,以達(dá)到與路線所經(jīng)自然地帶的地形地貌相適應(yīng)。對(duì)于部分低填或隧道進(jìn)出口填方路段,放緩邊坡或直接填平進(jìn)行植草綠化處理。這既有利于路堤與原地貌融為一體,使填筑痕跡得以遮掩;同時(shí)也增加路側(cè)凈區(qū),形成一定的行車(chē)緩沖帶,使過(guò)往車(chē)輛駛離路面后有一個(gè)安全的感覺(jué)。
公路設(shè)計(jì)靈活性和創(chuàng)造性的理念并不是試圖去創(chuàng)建一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn),而是建立在靈活應(yīng)用現(xiàn)有的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度的基礎(chǔ)之上,公路設(shè)計(jì)人員應(yīng)在嚴(yán)格遵循項(xiàng)目規(guī)劃的前提下,充分發(fā)揮想象力、獨(dú)創(chuàng)性及靈活性,以規(guī)范為依據(jù),在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)靈活應(yīng)用設(shè)計(jì)指標(biāo),切實(shí)設(shè)計(jì)出既能滿(mǎn)足使用功能,又能確保安全運(yùn)營(yíng),同時(shí)還能很好地融于自然及人文環(huán)境的公路。
參考文獻(xiàn):
[1]龍寧、李建忠、何峻嶺、劉國(guó)強(qiáng),《關(guān)于城市交通規(guī)劃編制體系的思考》[J].城市交通,2007,(02)
1 設(shè)計(jì)工作
1.1 設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
高速公路包含路基、路面、橋梁(隧道)、房建、機(jī)電、安全設(shè)施、綠化等工程,設(shè)計(jì)上一般采用聯(lián)合體中標(biāo)分專(zhuān)業(yè)各自設(shè)計(jì)的原則,并沒(méi)有建立起相互溝通的聯(lián)合設(shè)計(jì)機(jī)制,這樣不但容易造成重復(fù)設(shè)計(jì),并且由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不一致,導(dǎo)致機(jī)電工程不能正常實(shí)施。
1.2 改進(jìn)措施
由于機(jī)電設(shè)計(jì)質(zhì)量至關(guān)重要,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是做好機(jī)電工程建設(shè)前期工作的首要??刹扇∫韵麓胧阂皇莿澢甯鲗?zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)范圍。從項(xiàng)目整體出發(fā),并結(jié)合工程實(shí)施時(shí)的實(shí)際情況,科學(xué)合理地劃分各單位工程設(shè)計(jì)范圍,例如隧道工程中就不需要設(shè)計(jì)洞內(nèi)機(jī)電設(shè)施預(yù)埋,在機(jī)電工程中進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。這樣可以大大減少了土建預(yù)埋與設(shè)備安裝之間矛盾。二是機(jī)電工程由于涉及預(yù)埋較多,設(shè)計(jì)必須前置且與相關(guān)單位工程進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。在橋梁中央帶內(nèi)緣防撞護(hù)欄內(nèi)需要預(yù)埋過(guò)橋管線托架,預(yù)埋形式、間距需要同機(jī)電相結(jié)合;房建工程中需要同機(jī)電工程結(jié)合主要有以下內(nèi)容:(1)各收費(fèi)站設(shè)備機(jī)房室內(nèi)平面布置、使用面積、室內(nèi)環(huán)境、設(shè)備專(zhuān)用電源和防雷接地要求,以及電纜引入室內(nèi)人井,電纜爬架、專(zhuān)用配電箱位置、各機(jī)房間線纜連接所需溝、槽、管、洞尺寸和材料等詳細(xì)要求;(2)機(jī)電設(shè)計(jì)單位應(yīng)提供機(jī)電工程場(chǎng)區(qū)管道通用示意圖。通用示意圖必須明確從收費(fèi)廣場(chǎng)邊井到機(jī)房大樓局前井、廣場(chǎng)邊井到配電房及局前井到配電房的管孔數(shù)量、規(guī)格和材料要求,并明確人手孔的幾何尺寸、防水和設(shè)置要求,管道具體路由及人手孔設(shè)置的位置和數(shù)量;(3)收費(fèi)廣場(chǎng)土建工程的收費(fèi)島上預(yù)埋管道及設(shè)備基礎(chǔ)、收費(fèi)亭以及收費(fèi)廣場(chǎng)下橫穿管道和人手孔等收費(fèi)土建工程。
2 合理安排機(jī)電工程招標(biāo)工作
機(jī)電工程一般做法是待施工單位進(jìn)場(chǎng)后,要會(huì)同區(qū)域聯(lián)網(wǎng)中心、運(yùn)營(yíng)單位、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì),其目的性是結(jié)合實(shí)際情況,完善施工圖設(shè)計(jì)。因此就需要機(jī)電施工單位及早進(jìn)場(chǎng),抓緊時(shí)間進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì),對(duì)發(fā)生變更之處,結(jié)合相關(guān)單位及時(shí)進(jìn)行修改。
機(jī)電工程工期一般較短,根據(jù)工程實(shí)際規(guī)模,大約在三至五個(gè)月左右。施工的重點(diǎn)雖然為設(shè)備的規(guī)模化購(gòu)置與后期的安裝調(diào)試,但通信管道工程敷設(shè)等前期土建工程施工進(jìn)度對(duì)機(jī)電設(shè)備安裝能否按期展開(kāi),或能否給機(jī)電設(shè)備安裝工程留有合理的施工周期影響很大。實(shí)際上,這種影響在以往的高速公路項(xiàng)目中幾乎都存在。因此,為了實(shí)現(xiàn)土建工程與機(jī)電設(shè)備安裝工程的有效銜接,必須嚴(yán)格控制通信管道工程敷設(shè)等前期土建工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量。
考慮到上述因素,機(jī)電工程招投標(biāo)時(shí)間最好安排路基、房建工程已實(shí)施過(guò)半情況下進(jìn)行,待招標(biāo)結(jié)束施工單位進(jìn)場(chǎng)后,可以有充足時(shí)間進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì),同時(shí)與主體、房建工程提早結(jié)合,準(zhǔn)備通信管道工程敷設(shè)等前期土建工程。如果招標(biāo)安排過(guò)早,受政策變化因素影響容易產(chǎn)生不必要的合同糾紛;如果安排過(guò)晚,通信管道工程敷設(shè)等前期土建工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量就不能得到保證,同時(shí)聯(lián)合設(shè)計(jì)也會(huì)很倉(cāng)促,不能起到完善設(shè)計(jì)的作用。
3 施工前期階段
3.1 依據(jù)公路項(xiàng)目實(shí)施整體安排,編制機(jī)電工程施工計(jì)劃
由于路基工程、房建工程中涉及機(jī)電土建內(nèi)容,如中央分隔帶管道、結(jié)構(gòu)物中央分隔帶橋架及過(guò)路橫管、房建工程中的通信設(shè)備室及監(jiān)控室的設(shè)置及線路的布設(shè)等。應(yīng)在項(xiàng)目開(kāi)工前,就站在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目總工期目標(biāo)的高度,依據(jù)土建和機(jī)電緊密銜接的原則,結(jié)合機(jī)電工程的特點(diǎn),及時(shí)編制機(jī)電工程施工計(jì)劃。合理劃分機(jī)電與土建和房建工程的界面很有必要。根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)的規(guī)模,機(jī)電系統(tǒng)實(shí)際的安裝調(diào)試工期一般為三個(gè)月左右,但前提是所有的預(yù)留預(yù)埋件和施工界面都能夠?yàn)闄C(jī)電系統(tǒng)及時(shí)提供。因此,機(jī)電工程的順利施工離不開(kāi)主體、房建等工程為其提供良好的施工界面和路由的前提。
3.2 中央分隔帶內(nèi)通信管道預(yù)埋一般做法
通信管道主要為路基中央分隔帶內(nèi)通信硅芯管。一般路面結(jié)構(gòu)層厚度為72CM左右,為防止通信硅管受凍和綠化植物影響,埋置深度不小于80CM,這樣就需要將通信硅管路床范圍之內(nèi)。為確保路基工程剛度路床均為灰土,一般情況下都是做完路基灰土后機(jī)電施工單位再用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖通信硅管,由于灰土強(qiáng)度高挖掘進(jìn)度非常慢,而且容易破壞已做好的灰土層。
3.3 緊急電話和監(jiān)控橫穿線路預(yù)埋一般做法
機(jī)電工程中在路基邊緣需要設(shè)置一定數(shù)量的緊急電話和監(jiān)控設(shè)備,需在設(shè)備與中央分隔帶之間橫穿路基預(yù)埋通信硅管,一般情況下由機(jī)電施工單位待路面剛性基層完成后進(jìn)行開(kāi)挖基層再預(yù)埋,由于基層強(qiáng)度較高開(kāi)挖時(shí)很費(fèi)力,而且對(duì)路面整體質(zhì)量帶來(lái)一定的隱患。有的工程直接變更為頂管方法,無(wú)形中大大增加了工程費(fèi)用。
3.4 改進(jìn)措施
為解決一般做法中的存在的問(wèn)題,結(jié)合長(zhǎng)深公路(承唐界至南小營(yíng)段)高速公路做法,筆者提出在路床施工時(shí),提前直接預(yù)埋中央分隔帶內(nèi)通信硅管。這樣可以避免二次開(kāi)挖灰土層,同時(shí)也加快了工程進(jìn)度;同時(shí)在路面攤鋪基層前先行完成橫穿管道的鋪設(shè),這樣做不但不會(huì)路面工程整體質(zhì)量和進(jìn)展,而且能夠節(jié)約預(yù)埋成本,加快機(jī)電工程的施工進(jìn)度。只有通過(guò)這樣的精細(xì)化管理,才能實(shí)現(xiàn)土建工程與機(jī)電工程的無(wú)縫銜接。
3.5 提前考慮山區(qū)高速公路隧道和收費(fèi)站的外電接入問(wèn)題
及時(shí)提供有效電源,是機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試的前提和基礎(chǔ),以往的許多高速公路項(xiàng)目都因供電不及時(shí)而造成機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)加電調(diào)試不及時(shí),甚至有的根本來(lái)不及進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)就倉(cāng)促開(kāi)通,留下不少安全隱患。
4 結(jié)語(yǔ)