山区路桥设计要点分析

王建清

（中榕规划有限设计公司福建分公司，福建 漳州 363000）

0 引言

在山区中，地形较为复杂，而且经常伴随地面陡峭、凹凸不平的特点，因此在山区建设路桥是当前路桥建设施工的一大难点。针对这一情况，在山区中实际进行路桥施工建设之前，需要进行合理的设计，进而与该地区的地形相吻合。除此之外也需要考虑到该山区的地质情况，因为在实际进行路桥施工建设的过程中，通常面临许多地质问题，比如滑坡、泥石流、坍塌等，而这类问题也会严重影响路桥施工的安全性，同时在路桥投入使用之后，对后续的维护、保养以及运行也造成了严重的影响。

1 山区公路桥梁特征

目前我国山区公路施工建设主要特点为施工机械设备资金投入较多，施工工期较长，且在实际施工的过程中需要考虑到周围的环境因素以及自然因素，大部分的机械设备需要用到水资源以及电力资源。而且在山区公路建设的过程中，最为重要的一点就是克服高差，比如盘山路。这种类型的山区公路没有办法依靠普通的桥梁或者隧道解决，只能按照山形修建公路，但是其困难可想而知。此外，路桥施工通常会伴随高空作业，通常桥梁模板受力自成体系，因此在实际进行混凝土浇筑时，需要考虑到模板的实际受力情况。一般来说，每次进行高墩柱混凝土浇筑时高度通常保持在4～6m 左右。从当前墩柱施工工期来看，其施工所需要的时间比较长，而且在实际进行模板配置的过程中，路桥墩柱只能应用平行作业的方式进行工作，这样才能保证模板配置的质量和效率，而且由于计量支付的周期比较长，因此会导致施工企业出现资金周转困难的情况。一般来说，路桥在建设施工的过程中需要按照规定完成整根高墩柱的施工，但是混凝土浇筑养护的标准为28 天，由于在整体施工中需要多次进行高墩柱施工，因此这也造成施工工期较长的情况发生。

除此之外，在实际进行路桥施工建设的过程中通常受到山区地形的影响，大部分山区地形较为复杂。在山区公路结构之中，路桥占据较大的比例，而且桥梁与公路之间也存在较大的差异性，因此设计人员在设计的过程中既需要考虑山区桥梁在跨过山涧处是否架设、如何架设的问题，同时也需要根据实际情况考虑架设后两侧是否有施工平台的问题，此外还需要注意施工现场的环境是否满足施工条件。各类不同的桥梁之间可能存在较为频繁的变化，同时由于地质情况的影响，部分山区也会出现滑坡、泥石流等问题，因此在施工建设的过程中，不可以忽视这方面的问题。由于现阶段路桥存在多种多样的形式，设计人员在设计山区路桥的过程中，经常会受到弯坡、墩台的影响，因此在设计的过程中需要将其纳入重点关注对象之中，并进行一定的协调。此外在施工建设的过程中，需要加强对周边环境的保护，避免对生态环境造成破坏，促进建筑与自然和谐发展，这也符合我国绿色发展的战略要求，同时避开一些重要文物以及古建筑。

2 山区路桥设计的原则

在实际进行山区路桥设计的过程中，设计人员必须认真贯彻“安全、耐久、节约、和谐”的工作原则，全面贯彻以人为本的设计理念，尽量减少高填深挖的操作，同时也需要与规划紧密结合，最大限度地保护原有环境，避免对周围古建筑以及文物造成破坏，追求公路建设与自然景观的完美结合，这样才能促进社会经济的可持续发展。山区路桥设计主要是为了串联各个村落，有效减缓交通通行压力，满足周边居民出行需求；同时在原镇区中心基础上，扩大用地规模，带动沿线工农产业发展，提高当地旅游业活力，在设计的过程中需要按照以下几个原则进行。

2.1 结合山区地形地貌实际情况，保证设计方案的可行性

山区与平原地区在地形上存在较大的差异性，山区地形较为复杂，通常存在陡峭、凹凸不平的情况，而且施工也会受到周边环境因素的影响。部分山区没有修建公路主要原因是其修建难度较大，受到盘山公路的影响，其具有一定的高度差，且简单的隧道无法满足出行需求，需要按照山形建设公路。因此在实际进行山区路桥设计之前，设计人员需要进行实地考察，并进行过统计分析，这样也可以保证资料的准确性和可靠性，进而对设计方案的可行性进行全面性、系统性的论证和探究。除了需要考虑技术方面的因素之外，还需要考虑人文因素，因为在实际进行山区路桥施工的过程中，对周边的居民会造成一定的影响，比如可能对房屋进行拆除，需要居民搬家至其他地区生活，如果沟通不当很容易引发居民的抵触心理，因此设计人员也需要注重人文因素的影响，尽可能少拆房屋，净化环境，保护文物。

2.2 注重使用后的安全性

在山区进行路桥施工建设的主要目的在于其功能性，简单来说，就是将山区与现代化城市进行连接，这样也可以满足人们生活需求，使其交通出行更加便利，同时也需要考虑与现有交通网络的连接，要妥善处理相互的关系。如果山区长期处于闭塞的状态，同时又受到恶劣情况的影响，必然造成山区内居民生活较差的情况。因此，加强山区路桥的建设，可以在一定程度上提升居民的生活条件，改善交通出行情况。当山区内居民遇见恶劣情况无法通行时，如滑坡、桥梁坍塌等，这时新建路桥可作为第二通道。除此之外，山区路桥的建设可以将山区景点进行多点串联，打通一些通道，可以大大减少两个山区村落的通行时间。但是根据目前施工建设的情况来看，山区路桥数量较少的原因主要是在施工投入使用之后，很长一段时间无法及时收回建设成本，一方面山区创造经济价值的能力有限；另一方面由于受到地理环境和自然环境的影响，在施工的过程中易出现意外事故，无法保证车辆的运行安全，这也在一定程度上降低了路桥的实际价值。因此，设计人员在设计的过程中，应考虑到使用后的安全性。

2.3 加强山区路桥建设阶段的合理性

目前大部分山区公路坎坷，这也导致部分极端特殊的自然环境属于“绝境”。且大部分山区内都存在盘山路，对于这类山路而言，其建设的难度更大，不仅需要克服高度差的问题，同时也对施工人员的人身安全造成一定的影响。此外，此类山路还无法做到公路的延伸。针对这一类的山区而言，一般需要采用道路和桥梁混合建设的方式，这样也可以在一定程度上降低成本投入，在施工建设的过程中，在工程量增加不大的情况下，尽量采用高的技术标准，少用最小指标与极限指标。除此之外，需要在满足总体走向的前提下结合沿线城镇规划，以快捷、安全、降低工程造价为目的，同时兼顾自然环境平衡。因此，在设计的过程中需要加强山区路桥建设阶段的合理性，同时也需要合理选择线形，克服地形盘山而上的问题，而不是一味地架桥修隧增加施工成本，有效地避免由于衔接不顺畅造成过往车辆的损伤。

3 山区路桥设计中的要点

3.1 注重桥梁结构的耐久性

在山区路桥设计中，最重要的就是公路桥梁结构的耐久性。当进入山区雨季时，暴雨对桥面长期进行冲刷，而且由于降雨会造成路面积水，雨水中通常含有一定的酸性，路面长时间浸泡在积水之中，积水会对路面和路基孔隙造成一定的侵蚀，进而对山区路桥的耐久性造成了严重的影响。因此，设计人员应充分考虑山区路桥的材料和外观。例如，如果山区桥梁位置的曲线半径超过正常范围，可选择简支梁桥类型，并将桥梁两端固定在支架上。支架仅起到抑制桥梁垂直移动的作用，两端可自由转动。该设计的重点是静态结构设计。投入使用后，系统的温度变化、混凝土的收缩徐变、张拉预应力和支架的移动不会对桥梁自身的应力产生影响，从而以相对“替代”的方式减少损失，提高结构的耐久性。此外，当桥面损坏严重时，维修更换过程相对简单，成本投资低于其他形式的桥梁。经过系统计算，如果设计者认为桥梁半径较小，可以更灵活地规划具体形状。在保证安全的前提下，采用现浇连续梁的设计思想，使车辆通过更加顺畅，有效降低事故发生的概率。但是，公路和桥梁是“消耗品”，随着使用时间的积累，桥面和路基支护结构的平整度会在一定程度上恶化，因此设计人员可以在特定区域增加监控功能，以尽可能延长山区公路和桥梁的使用寿命。

3.2 注重路桥结构的荷载以及损耗

路桥结构与人体骨骼类似，其“支撑”功能“恢复”曲线类似于弹簧。在路桥使用的初期，无论外部作用力多大（在承受范围内），路桥都可以依靠自身的恢复能力得到相应的缓冲。但是，施加在路桥之上的作用力也是不可忽视的，通常在路桥表面留下一定的“痕迹”，尤其是作用力累积到一定程度时，就会造成“应力”损伤。这一理论对于山区公路和桥梁的性能设计也同样适用。山区路桥组合的设计效果如图1 所示。

图1 山区路桥结合设计效果

图1 中，上部桥面与山体隧道相连（隧道出口处路桥之间有一个“连接位置”），下方公路以山体为“基地”。如果通过公路和桥梁的交通流量能够保持一致，在相同荷载下，上部桥梁的损失远远大于下部道路的损失。主要原因在于下方公路依靠山体作为整体支撑，因此过往车辆施加的外部荷载力大部分转移到山体上，路面和路基需要承受的荷载较小；而上部桥梁的支撑结构肯定需要承受较大的荷载力，而且随着时间的推移，桥梁可能出现震动的情况，导致其稳定性降低（虽然桥梁支架下方也是一座山，但桥面压力作用于桥梁支架后，在不同位置产生的压力差异很大，在这种不平度和不平衡的影响下，桥体的损失程度必须大于下面公路的损失程度）。

3.3 考虑过往车辆行驶安全

山区地势蜿蜒，存在陡坡。特别在货物运输方面，山区开车的危险性比平原地区高得多。基于此，设计师必须关注山区公路和桥梁上过往车辆的驾驶安全。山路的视觉示意图如图2 所示。传统路桥施工建设中山路靠近悬崖一侧，没有缓冲带和屏障，一旦车辆发生事故（如雨天打滑或速度过快导致惯性无法控制等），很可能直接“冲出”公路，造成极其严重的后果。图2 中悬崖一侧有许多障碍物，如果车辆失控撞上障碍物，可以有效缓冲，降低车辆“掉下悬崖”的概率。

图2 山区道路直观图

4 结语

综上所述，山区复杂的地形和水文条件给公路和桥梁的设计带来了很大的困难，该研究在明确以及注重相关设计要点的基础上进行山区路桥设计，不仅有效提高了设计的合理性，而且能够保证设计效果符合山区地形。未来，为了进一步提高山区路桥设计质量，有关领域还需进一步从经验中总结其他设计要点，全面梳理现有技术，并加强技术研发，尽可能提高山区路桥梁抵御自然灾害侵蚀的能力，保证过往车辆的安全行驶。