大庆至广州高速公路南康至龙南段扩容工程品质工程设计创新实践

张季男 陈飞

中交公路规划设计院有限公司

摘 要： 大广高速公路南康至龙南段扩容工程是《江西省创建公路水运品质工程实施方案》中的示范项目。在该项目设计过程中，充分重视并发挥了设计对项目建设的重要引领作用，聚焦关注平安百年品质工程，注重标准化设计、创新设计、易养护设计等，从前端开始系统化开展设计创新，为项目品质工程的打造提供了技术支撑。实践表明：该项目整体和细节实施效果良好，其着眼品质工程的系统设计创新实践，为将来类似项目提供了宝贵的参考经验。

关键词： 大广高速公路;品质工程;标准化设计;创新设计;易养护设计;技术支撑;

1 概述

交通运输部于2016年12月印发了《关于打造公路水运品质工程的指导意见》,对于进一步深入推动国家交通基础设施建设向服务强国发展有着重大意义。江西省交通运输厅于2017年6月出台了《江西省创建公路水运品质工程实施方案》,大广高速公路南康至龙南段扩容工程是该方案的示范工程项目之一。

大广高速公路是纵贯我国东北、华北、华中和华南地区的重要交通主动脉，本项目位于江西省赣州市境内，即南康至龙南扩容(新建复线)段落，项目建设对缓解既有大广高速公路交通压力，加快赣南地区融入粤港澳大湾区具有重要的意义。项目路线总长为142.843 km(含小江联络线),项目主线采用设计速度100 km/h、双向六车道高速公路技术标准。

本项目地形条件较为特殊，在设计阶段，通过对选线、主体工程、绿色环保、智慧化、特殊地形等方面的设计创新，为后续项目建设工作提供了良好的方案支撑。设计过程中，结合项目所在地的地形、地貌、气候、环境等因素，根据相关专业技术标准，统一结构类型、设计参数、技术指标等，充分考虑通过设计促进施工装配化、工厂化、机械化，有效提升工程整体质量和耐久性；在设计过程中，尽可能融入先进的设计理念，多角度、多方向进行技术创新；设计方案考虑后续运维，实现便于构件更换、易于养护的目标。

2 标准化设计

2.1总体

项目开展之初，编制《勘察设计大纲》和《事先指导书》,对全线设计原则进行统一。为了进一步在设计工作中统一思想、深化细化设计指标，加强本地高速公路工程勘察设计水平，提高勘察设计质量，以科学有效的设计工作为施工标准化服务，推进现代工程管理水平的提高，项目组编制了《大广高速公路南康至龙南段扩容工程设计标准化指南》和《安全设施通用图》。

2.2路基路面

(1)路基防护和排水。

设计中考虑路基防护人字形骨架采用C25混凝土预制块，河塘及桥头防护采用C25混凝土预制实心六角块以及踏步，路基排水沟、平台排水沟及盖板、急流槽、超高段集水井均采用预制装配化，以促进施工的装配化、工程化、机械化。

(2)路面结构。

路面结构设计充分考虑项目所在自然区划Ⅳ6武夷南岭山地过湿区，气候、环境特点，上面层设计采用性能优越，高温稳定、抗车辙、抗滑、耐久性均十分突出的SMA-13混合料；上、中面层采用SBS改性沥青；上基层采用ATB-25沥青碎石混合料柔性基层；水稳采用抗裂型水稳，底基层采用级配碎石以减少路面水损并提高路面耐久性。

在设计文件中统一明确路面结构类型及设计参数，对各层位沥青、粗集料、细集料、矿粉、水泥等原材料分别提出质量技术要求并明确相关试验指标，对沥青混合料、水稳碎石混合料等半成品分别提出级配组成等相关技术要求并明确相关试验指标，对成品路面各层位的拌和、运输、摊铺、碾压、质量检查等明确相应要求并提出检测合格的质量标准以提升路面工程质量和安全耐久性。

2.3桥梁、涵洞

编制《桥梁、涵洞设计通用图》,桥梁、涵洞均采用标准化设计，20 m预应力混凝土小箱梁和30 m、40 m预应力混凝土T梁均采用预制装配化施工，钢筋混凝土圆管涵、盖板涵及暗板桥上部均采用预制装配化施工。

2.4隧道工程

(1)隧道衬砌结构设计。

在充分分析项目所在地地形、地貌、地质、水文、气候、环境等因素的基础上，根据围岩级别、结构受力特点及便于施工等因素，根据规范要求，统一了全线的衬砌内轮廓的形状和尺寸、衬砌支护参数、建筑材料等。

(2)隧道施工标准化。

要求衬砌台车需采用全自动液压自动行走式整体衬砌台车、防水板的敷设采用多功能防水板作业台车机械敷设工艺、水沟和电缆槽需采用大块钢模或者采用滑模工艺进行现浇施工，实现隧道施工标准化、工厂化，确保隧道施工质量。

2.5景观标准化设计

通过对中央分隔带防眩效果的模拟，确定了植株的高度，并在苗木表中详细规定了植株的统一修剪高度、截面直径等要求，此外图纸中给出了明确的平面种植间距及横纵断面，从而确保了中央分隔带防眩设计的标准化。

3 设计创新

3.1路线总体

(1)线形优化。

围绕生态环境保护这一主题进行路线多方案论证比选的原则，路线设计的各阶段都对可能的路线方案做深入、细致的研究，在论证比选时，不仅要着眼于路线和工程方案本身，还应将生态环境保护作为重要的比选内容，使得拟定的方案具有有利于环保、技术可行、经济合理的优点。通过埋设北斗基站，为设计GIS(地理信息系统)服务，保证设计精度；采取固定翼飞机倾斜摄影，获取精准地形地质模型，使得线形优化更为精准。

(2)安全设施创新设计。

系统采用了一系列安全设施细节创新设计，确保行车安全：在枢纽出口预告(主线段)以及连续服务区预告，采用半透型主动发光标志；在互通三角端以及匝道路段设置旋转护栏；在隧道口采用柱帽式主动发光轮廓标；在全线门架式标志设置多功能储能式发光涂料；在护栏端头采用可折叠缓冲型吸能端头；在互通三角端渠化处和匝道边缘线上以及连接线布设360°反光的玻璃突起路标；在门架处中央分隔带采用S*级A**低变形量护栏防护。

(3)运行速度计算。

设计阶段进行运行速度计算，并根据计算结果优化调整路基超高，核实停车视距满足要求。

3.2路基路面

(1)路面外加剂。

为了提高路面结构的强度和热稳定性，项目多路段上面层沥青混合料以及隧道中面层沥青混合料中考虑添加玄武岩纤维，添加剂量为沥青混合料质量的0.5%,其余路段上面层按其重量的0.4%掺入颗粒状木质素纤维，上面层碎石采用玄武岩或辉绿岩。

(2)隧道路面温拌剂及阻燃剂。

①隧道上面层沥青混合料中加入阻燃剂，阻燃剂采用无卤系列，添加量为沥青质量的8%。

②隧道路面采用温拌沥青混合料，在隧道面层沥青混合料中加入温拌剂，温拌剂采用表面活性类温拌添加剂，添加量为沥青混合料质量的3%。

③浅碟形暗盖板边沟。设计采用暗埋式盖板边沟是实施绿色公路的体现，主动提高环保设计标准，实现排入地表水体的路面径流100%处理；浅碟形生态边沟，是收集与处理一体化；特殊环境敏感路段坡面、路面径流“双边沟”,大幅提升事故应急情况对地下水质的保护。

3.3桥梁

(1)贯彻绿色公路对于全寿命周期成本的落实——钢结构的应用。

本项目贯彻绿色公路对于全寿命周期成本的落实，在浮石枢纽互通区的跨线桥和上犹江大桥采用钢混组合梁，钢主梁制造实现预制化、工厂化；钢主梁吊装架设施工快、干扰少。采用钢混组合梁方案，虽然建安费略有增加，但从长期效益、生态保护以及社会效益等方面来看收效显著，为国内山区桥梁装配化进一步积累了经验。

(2)混凝土结构耐久性设计。

本项目为省级品质工程创建示范项目，按照部级品质工程创建耐久性指标中钢筋保护层合格率及混凝土标准差要求，提出全线主体结构物钢筋保护层厚度合格率需不小于95%,混凝土标准差需小于1.5的目标，同时还需加强主体结构物混凝土耐久性设计。

施工图设计文件中严格按照《大庆至广州高速公路南康至龙南段扩容工程耐久性设计原则》执行，设计中对桥梁上、下部结构采用复合材料涂膜防护。

(3)长大桥梁危化品车辆事故应急收集装置。

对于跨水体的桥梁，采用径流收集、隔油沉淀池+事故处理池系统。系统由沉淀池、事故处理池及PVC收集管、阀门、排水口等组成。对于非跨越水体的桥梁，采用下承式绿地处理径流技术。

3.4隧道设计创新

隧道洞门本着“早进晚出”的原则，结合现场地层、地形特征及开挖坡面稳定、洞口排水、隧道与洞外结构物的衔接情况，部分隧道洞口采用了半明半暗盖挖法，进洞更为准确，最大限度降低洞口边仰坡的开挖高度，减少对洞口自然景观的破坏。

洞门墙及内装饰采用环保新型材料并加强视觉效果设计。隧道洞门墙采用天然真石漆饰面，并采用分格设计，避免了采用传统的干挂石材饰面板和贴饰面砖存在长期运营后掉落的安全隐患，也提高了洞门墙的景观效果。洞内装饰在边墙采用浅黄色涂料的基础上增加了线形诱导箭头和腰线反光漆，并间隔一定距离在拱部设置天蓝色多功能蓄能式发光涂料，改善了洞内行车视觉效果和景观效果。

3.5绿色公路设计创新

本项目设计阶段着眼绿色公路理念和目标，系统提出相关设计对策，并在全线全面贯彻。

生态选线设计：选线避让了基本农田和生态环境敏感区，减少土地分割，避绕古树、古村落等重点*物文**。

生态边坡设计：全线推广边坡树林化，应用乔+草绿化方式代替普通植草方式，从全寿命周期角度出发实现边坡长远期绿化效果。

桥面径流新技术利用：结合生态滤池等处理技术的原理及工艺流程，根据不同地形地势特征条件，针对全线多处涉水大桥开展不同桥面径流处理方案研究，并给出设计对策。

隧道口景观专项设计：针对全线隧道端墙式洞门开展专项设计，配合隧道口景观绿化专项设计提升节点景观。

互通微地形设计：结合BIM模型，对全线互通环内场地进行微地形设计，实现一次开挖成型，避免二次回填。

桥梁中央分隔带绿化：全线桥梁中央分隔带均采用填土绿化方式，防眩效果显著。

全线景观分段设计：将全线分为3个景观主题段开展设计，各景观段的中央分隔带、碎落台协调搭配植物，景观主题特色鲜明。

绿色服务区设计：重视绿色服务区智慧和生态环保设施的设计，纳入了服务区旅游智能引导系统设计、停车引导系统设计、污水处理工艺设计、光伏屋顶设计等。

4 易养护设计

着眼全寿命周期，全面考虑全线运维阶段的养护便利性，系统开展了易养护设计。

(1)上边坡设置踏步急流槽，利于路基排水；同时在踏步设置不锈钢扶手，方便后期养护维修；踏步急流槽接边沟位置，设置沉沙井，便于边沟后期清淤，减少工作量。

(2)明盖板碎落台或暗埋式边沟种植土上部绿化采用台湾青草皮。

(3)路堑边坡变形-位移监测是设计阶段与运行维护相融合的重要组成部分。根据本项目路堑边坡的工程地质特点，建立标桩并采用测量仪器进行含水平位移监测、垂直变形监测、裂缝监测的地表监测设计，对包括边坡深部位移、地下水位、支挡结构物变形与应力、预应力锚索(杆)体的工作状态(杆体伸长值、预应力值变化及预应力损失等)进行专项监测设计。边坡结合排水，设置检修通道，易于边坡运营阶段的养护和安全管控。

(4)设计中考虑路基防护人字形骨架采用C25混凝土预制块，河塘及桥头防护采用C25混凝土预制实心六角块；路基排水沟、平台排水沟及盖板、急流槽、超高段集水井均采用预制装配化施工，易于构件维护。

(5)方便桥梁检修，在桥梁锥坡上设置检修踏步及检修平台。

(6)隧道结构设置了全生命周期智能监测系统。通过隧道不同断面设置锚杆轴力、内部位移、地下水位、接触压力、钢架内力、初支二衬内力、拱顶沉降和收敛、环境监测、火灾监测等对应的传感器，结合物联网、大数据、人工智能、可视化等技术，感知其结构响应，并通过无线传输设备将数据传输至项目办和赣州管理运营中心，监测的结构响应数据是评估结构安全、合理制定维护计划、提高应急响应效率的重要数据支撑，对后期隧道营运养护提供了极大的方便。

(7)隧道中心水沟分设在两侧，排水设施清理时可以只封闭一个车道，另外两个车道正常通行，最大限度减少对交通的影响。

(8)景观工程考虑本项目所在地环境特点，苗木品种选择以江西省《绿色公路建设指南-高速公路》(DB36/T 535.1- 2020)关于植物配置表的建议、江西省《高速公路路域绿化建设规程》关于江西省植物资源库及植物选择表的建议为依据，在苗木的选择利用上，筛选出适地、适路、适境的品种和规格。对植物的土壤要求、生态习性、栽植技术等做出全面考量，尽量选用抗性较强及粗放型管养的品种，以确保苗木的成活率，同时减少后期管养的成本。

(9)本项目全线大多为山丘、沟壑地形，全线桥梁及高边坡众多。鉴于此，为了解桥梁、高边坡等重点构造物结构安全性、稳定性，对其进行全寿命周期监测。

5 结语

我国高速公路发展已经有30多年的历史，勘察设计方面也积累了丰富的经验、取得了巨大进步，为了进一步加强高速公路工程勘察设计水平，提高勘察设计质量，以科学有效的设计工作为项目创建品质工程提供强有力的保障，要求我们在标准化设计中应秉承先进性设计理念，密切关注工程材料和施工工艺的发展，积极借鉴、吸收先进的技术，大胆创新；同时又要充分考虑施工标准化的需求，提高施工材料、设备的周转使用率，降低资源的浪费。设计过程中既要提高高速公路的运营安全、工程安全、构件的结构安全，又要充分考虑施工建设条件的安全性、施工方案的安全性、养护维修的安全性等要求；还要考虑在运维过程中易于养护，便于养护。践行全寿命周期成本的设计理念，应综合考虑建设成本、运营成本、管理养护成本，从自然资源、社会资源和社会效益等方面进行综合考虑，并以合理、系统的设计作为先导，为打造百年品质工程奠定坚实的基础。

大广高速公路南康至龙南段扩容工程项目，在设计过程中，充分发挥设计对项目建设的前端引领作用，聚焦关注平安百年品质工程，注重标准化设计、创新设计、易养护设计等，系统化开展品质工程设计创新实践，为项目品质工程的打造提供了技术支撑。实践表明，该项目整体和细节实施效果良好，其着眼品质工程的系统设计创新实践，为将来类似项目提供了宝贵的参考经验。