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1、 山区高速公路设计实践山区高速公路设计实践 廖朝华廖朝华 中交第二公路勘察设计研究院有限公司中交第二公路勘察设计研究院有限公司 20102010年年8 8月月6 6日日 主要内容主要内容 二、二、 山区高速公路设计的关键技术山区高速公路设计的关键技术 三、三、 高速公路设计的思考高速公路设计的思考 四、四、 结语结语 一、一、 前言前言 一、前言一、前言 随着我国高速公路逐步向山区随着我国高速公路逐步向山区 延伸，地形地质条件相对复杂，延伸，地形地质条件相对复杂， 山区公路工程建设遇到了技术山区公路工程建设遇到了技术 标准运用、病害治理与灾害预标准运用、病害治理与灾害预 防、工程建设与环境保护
2、等问防、工程建设与环境保护等问 题。待从工程设计源头转变设题。待从工程设计源头转变设 计理念、研究关键技术、控制计理念、研究关键技术、控制 工程质量，促进交通建设的可工程质量，促进交通建设的可 持续发展。持续发展。 我国的公路建设发生了翻天覆地的变化我国的公路建设发生了翻天覆地的变化 特别是代表现代公特别是代表现代公 路交通发展水平的高速公路路交通发展水平的高速公路20092009年底通车里程已达到年底通车里程已达到6.56.5万公里万公里 不同的年代、不同不同的年代、不同 的公路建设时期，设的公路建设时期，设 计指导思想不同计指导思想不同 。 总结经验，提高发总结经验，提高发 展质量，走可持
3、续发展质量，走可持续发 展之路，是我们追求展之路，是我们追求 的目标。的目标。 河南省：河南省：2009年，年， 高速公路通车总里程高速公路通车总里程 达达4860公里，到年底公里，到年底 全省高速公路通车总全省高速公路通车总 里程达到里程达到5070公里，公里， 到到2012年高速公路通年高速公路通 车里程要突破车里程要突破6000公公 里，持续保持全国第里，持续保持全国第 一。一。 0 05 5101015152020252530303535各类地形比例各类地形比例山地山地 高原高原 盆地盆地 平原平原 丘陵丘陵我国地貌类型多样，各类地形占全国总面积的百分比是：我国地貌类型多样，各类地形占
4、全国总面积的百分比是： 山地山地3333，高原，高原2626，盆地，盆地1919，平原，平原1212，丘陵，丘陵1010。习惯习惯 所说的山区，包括山地、丘陵和比较崎岖的高原，约占全国面所说的山区，包括山地、丘陵和比较崎岖的高原，约占全国面 积的三分之二。积的三分之二。 河南省的地表形态复杂多样，山地、丘陵、河南省的地表形态复杂多样，山地、丘陵、 平原、盆地等地貌类型齐全。平原、盆地等地貌类型齐全。 山区高速公路的建设特点山区高速公路的建设特点 （湖北沪蓉西为例）（湖北沪蓉西为例） 山区高速公路建设的显著特点就是地形山区高速公路建设的显著特点就是地形 地质复杂、生态环境脆弱、工程规模宏大、地质
5、复杂、生态环境脆弱、工程规模宏大、 建设条件艰难等。建设条件艰难等。 这些特点决定了山区高速公路建设规模这些特点决定了山区高速公路建设规模 大，技术复杂，存在众多的技术难题急待大，技术复杂，存在众多的技术难题急待 探索和研究。探索和研究。 地形地貌独特地形地貌独特 地质条件复杂地质条件复杂 施工便道危险狭小施工便道危险狭小 设备材料进场难度大设备材料进场难度大 施工场地狭小施工场地狭小 施工条件艰难施工条件艰难 先导索过沟方案 远程火箭抛 绳 重点工程集中重点工程集中 深切峡谷桥梁修建深切峡谷桥梁修建 隧道地质灾害控制隧道地质灾害控制 高危边坡整治高危边坡整治 勘察与设计难题勘察与设计难题 工
6、程难题众多工程难题众多 气候条件恶劣气候条件恶劣 高空作业高空作业 安全防护难安全防护难 生态环境脆弱生态环境脆弱 安全环保问题突出安全环保问题突出 重难点工程重难点工程 龙潭河特大桥龙潭河特大桥 龙潭河特大桥为双线分离式桥，主桥上部构造为龙潭河特大桥为双线分离式桥，主桥上部构造为 106+3200+106悬浇连续刚构箱梁，主墩采用双肢矩型悬浇连续刚构箱梁，主墩采用双肢矩型 薄壁实心高墩，最大墩高薄壁实心高墩，最大墩高179m，居世界梁式桥墩高之，居世界梁式桥墩高之 最。最。 龙潭河特大桥龙潭河特大桥 主墩施工主墩施工 野三河特大桥野三河特大桥 野三河特大桥为双线分离式桥野三河特大桥为双线分离
7、式桥，主桥上部构主桥上部构 造为造为106106+ +200200+ +106106预应力混凝土连续刚构预应力混凝土连续刚构，主桥主墩主桥主墩、 承台采用整体设计承台采用整体设计，主墩采用双柱式左右幅整体式主墩采用双柱式左右幅整体式 变截面空心薄壁墩变截面空心薄壁墩，群桩基础群桩基础。最大墩高最大墩高120120m m。 野三河特大桥 施工现场 铁罗坪特大桥铁罗坪特大桥 铁罗坪特大桥主桥部分（铁罗坪特大桥主桥部分（140+322+140140+322+140）为预应力）为预应力 混凝土双塔双索面斜拉桥，桥区自然地理条件复杂，混凝土双塔双索面斜拉桥，桥区自然地理条件复杂， 地形起伏巨大，施工场地
8、狭小、运输条件困难，大地形起伏巨大，施工场地狭小、运输条件困难，大 桥位于桥位于3.7%3.7%单向纵坡路段，塔高单向纵坡路段，塔高190.398190.398米，为墩、米，为墩、 塔、梁固接体系，结构受力异常复杂。塔、梁固接体系，结构受力异常复杂。 铁罗坪特大桥施工现场 四渡河特大桥四渡河特大桥 四渡河特大桥主桥为四渡河特大桥主桥为 900900米单跨双铰钢桁加劲梁米单跨双铰钢桁加劲梁 悬索桥，居国内已建同类悬索桥，居国内已建同类 桥型之首，桥址区地质条桥型之首，桥址区地质条 件极其复杂，岩溶发育。件极其复杂，岩溶发育。 具有以下特点：具有以下特点： 1 1、宜昌岸采用隧道式锚，、宜昌岸采用
9、隧道式锚， 恩施岸锚锭采用重力式锚。恩施岸锚锭采用重力式锚。 3 3、大桥跨越四渡河峡谷，、大桥跨越四渡河峡谷， 桥面行车道至峡谷谷底高桥面行车道至峡谷谷底高 差达差达500500米；宜昌岸桥台与米；宜昌岸桥台与 八字岭分岔式隧道相接。八字岭分岔式隧道相接。 四渡河特大桥跨四渡河特大桥跨 越四渡河大峡谷越四渡河大峡谷 四渡河特大桥施工现场四渡河特大桥施工现场 四渡河特大桥宜昌岸全景四渡河特大桥宜昌岸全景 支井河特大桥支井河特大桥 支井河特大桥宜昌侧接漆树槽隧道出口，恩施侧接庙垭支井河特大桥宜昌侧接漆树槽隧道出口，恩施侧接庙垭 隧道进口，由于桥隧紧密相接，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，隧道进口，由于桥
10、隧紧密相接，两侧均为陡峻的悬崖峭壁， 交通运输条件之恶劣、施工场地之狭小，工程之艰巨，为国交通运输条件之恶劣、施工场地之狭小，工程之艰巨，为国 内山区桥梁建设之最。支井河特大桥为内山区桥梁建设之最。支井河特大桥为36+430+27.336+430+27.32 2米上米上 承式钢管混凝土拱桥，桥梁全长承式钢管混凝土拱桥，桥梁全长543.37543.37米（整体式）米（整体式） 支井河大桥拱座 宜昌岸拱座正面图宜昌岸拱座正面图 （基坑深（基坑深106米）米） 八字岭特长隧道八字岭特长隧道 八字岭隧道是一座分岔式四车道高速公路隧八字岭隧道是一座分岔式四车道高速公路隧 道，左线长道，左线长3536.8
11、9m3536.89m，右线长，右线长3560m3560m。 分岔式隧道设计施工以及岩溶突水预测预报是本分岔式隧道设计施工以及岩溶突水预测预报是本 隧道最为关键的技术难题隧道最为关键的技术难题 其他工程其他工程 成果一成果一 公路勘测与设计技术公路勘测与设计技术 公路设计综合新技术公路设计综合新技术 综合勘测新技术综合勘测新技术 成果二成果二 桥梁建设技术桥梁建设技术 深切峡谷悬索桥设深切峡谷悬索桥设 计与施工关键技术计与施工关键技术 高墩大跨连续刚构桥高墩大跨连续刚构桥 设计与施工关键技术设计与施工关键技术 大跨钢管混凝土桥大跨钢管混凝土桥 设计与施工关键技术设计与施工关键技术 1 1、建立了
12、山区大跨度悬索桥隧道锚设计体系、建立了山区大跨度悬索桥隧道锚设计体系 深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术 开展了基于大比尺隧道锚模型试验开展了基于大比尺隧道锚模型试验 建立了隧道锚围岩多块体刚体极限平衡分析模型建立了隧道锚围岩多块体刚体极限平衡分析模型 建立了大跨度悬索桥隧道锚设计与施工技术体系建立了大跨度悬索桥隧道锚设计与施工技术体系 2 2、首次研究得到了山区公路桥梁风特性、首次研究得到了山区公路桥梁风特性 风风 观观 测测 塔塔 深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术 设立了山区复杂地形全天候测定深切峡谷风特性的联网风观测塔设立了山
13、区复杂地形全天候测定深切峡谷风特性的联网风观测塔 获得山区小区域环境下的风场特征获得山区小区域环境下的风场特征 地形模型 风洞试验现场 成桥测振试验 深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术 开展了地形模型风洞试验，并采用特征正交分解法开展了地形模型风洞试验，并采用特征正交分解法(POD) ，实现了，实现了 地震波与脉动风场的模拟，揭示了山区风场特性地震波与脉动风场的模拟，揭示了山区风场特性 开展了桥梁抗风性能模型风洞试验，得到了桥梁抗风性能参数开展了桥梁抗风性能模型风洞试验，得到了桥梁抗风性能参数 2 2、首次研究得到了山区公路桥梁风特性、首次研究得到了山区公路桥梁风
14、特性 3 3、首创火箭抛送先导索过深切峡谷技术、首创火箭抛送先导索过深切峡谷技术 火箭抛索跨越峡谷 火箭弹落入预定区域 火箭成功抛送先导索 深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术深切峡谷悬索桥设计与施工关键技术 编制了火箭牵引变质量软索抛送系统仿真软件编制了火箭牵引变质量软索抛送系统仿真软件 研发了抛导索专用火箭装备研发了抛导索专用火箭装备 首创了火箭远程抛先导索过深切峡谷技术首创了火箭远程抛先导索过深切峡谷技术 山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术 1 1、山区高墩大跨连续刚构桥屈曲和动力特性研究、山区高墩大跨连续刚构桥屈曲和动力特性研究 揭示了高墩大跨
15、刚构桥各阶屈曲模态的特征值以及对应临界荷载揭示了高墩大跨刚构桥各阶屈曲模态的特征值以及对应临界荷载 揭示了施工过程中高桥墩的内力变化规律、局部稳定性揭示了施工过程中高桥墩的内力变化规律、局部稳定性 和成桥的动力学特性和成桥的动力学特性 山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术 2 2、山区高墩大跨连续刚构桥日照温度效应研究、山区高墩大跨连续刚构桥日照温度效应研究 建立了适合于湖北山区刚构桥梁的日照温差模式建立了适合于湖北山区刚构桥梁的日照温差模式 竖向温度分布模式 横向温度分布模式 山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术山区高墩大跨连续刚构桥设计与施工关键技术 3 3、提出预防大跨连续刚构桥后期开裂、下挠的有效措施、提出预防大跨连续刚构桥后期开裂、下挠的有效措施 大跨度连续刚构桥预应力长束的1:1模型试验 首次完成了大跨度连续刚构桥预应力长束的首次完成了大跨度连续刚构桥预应力长束的1:1模型试验模型试验 提出了解决大跨度连续刚构桥后期开裂、下挠的有效措施提出了解决大跨度连续刚构桥后期开裂、下挠的有效措施 基于最小弯曲能量法，提出了悬臂施工连续刚构桥纵向预应力优化基于最小弯曲能量法，提出了悬臂施工连续刚构桥纵向预应力优化 设计方法设计方法 1 1、大跨度上承式钢管混凝土拱桥双拱肋无风缆节段拼装工
