勘察设计典型案例及广西通志.交通志

桂林—柳州高速公路设计

1992年10月12日，柳州—桂林汽车专用一级公路改称桂林—柳州高速公路。交通部于1991年8月批准立项。1992年5月，广西交通规划勘察设计院按照编制好的勘察工作指导书与工作计划及质量目标，开始进行柳州—桂林汽车专用一级公路勘察。勘察的路线考虑了所经地区的自然和社会环境，地理、地形、地貌、水文、气象、名胜古迹、城乡规划、工农业布局和自然保护区的现状及其他发展规划。遵循减少拆迁建筑及砍伐果树林木，利用荒地、劣地，少占农田，废弃土方尽量造地，提高土地利用率的基本国策，选取最佳的勘察规划设计方案。初测完成路线测量311.3公里，中桥和隧道地质挖探和钻探点800个，岩土试验120组。依据交通量调查及初测资料，编制出柳州—桂林汽车专用一级公路工程可行性研究报告，交通厅组织专家对公路初测工作进行验收。1992年5月28日—6月2日，广 西 国 际 咨询公司先后在桂林市和南宁市主持召开关于“柳州—桂林汽车专用一级公路工程可行性研究报告”的评估会议。与会有国家、自治区及沿线地市县代表与特邀代表共89人。交通部技术委员会、计划司，国家交通投资公司，交通部公路规划设计院及自治区计委、经委、建委、交通厅，桂林市人民政府等单位领导参加会议。会议认为可行性研究报告符合并达到交通部对编制公路建设项目可行性研究报告的要求和深度，建议对路线走向、建设规模、技术标准、立交位置、投资估算等进行补充和修改。1992年10月，批准可行性研究 报告。

桂林—柳州高速公路波寨三桥路段（1998年摄）

1993年1月9日—3月21日，第四公路测设队完成勘探挖探和钻探点700个，岩土试验150组，施工图测量166.11公里。3月20日，广西交通基建管理局主持外业勘测验收会议，同意验收。内业设计采用微机辅助设计，对路线的平面、纵面、横面进行优化，于5月上旬提交施工招标文件，5月中旬提交公路用地图，并及时派员会同当地人民政府，测量放样边桩，进行土地、建筑物的征用，7月底完成两阶段施工图设计文件。同年10月5日开工。

全线工程设计共分为13个合同标段，其中第9合同段因地处山高深谷、人迹罕至，施工条件异常困难，又将其分为9-1标段、9-2标段、9-3标段3个施工标段。应用路线CAD、桥涵CAD软件以及概（预）算程序，按设计任务书要求，分标段编制施工图纸和设计资料。采用“公路路线微机辅助设计系统”进行辅助设计，计算机辅助设计覆盖面达90%。

桂柳高速公路起于柳州市的静兰大桥东端，经雒容、鹿寨、黄冕、永福、终于桂林市的僚田，全长138.5公里。设计路基宽24.5米（山岭区为21.5米），设计时速为100公里（山岭区路段为80公里），双向4车道。采用全封闭、全立交、全部控制入口，设有僚田、永福、波寨、黄冕、鹿寨、雒容、静兰7个互通式立交，每个互通式立交设有收费站，每隔2公里配备一对应急电话。中间分隔带为混凝土防撞墙，水泥混凝土路面。桥涵荷载汽车-20，挂车-120，洪水频率 1/100。

该路从鹿寨县黄冕乡经波寨、永福县，到达桂林市僚田，是改变自治区公路布局的新路线。新路线从鹿寨县经荔浦县、阳朔县到达桂林市，比原322国道缩短运输里程90公里。横跨桂中崇山峻岭，沿线地形深山峡谷，地质复杂，勘察条件 恶劣。

永福县海湾—鹿寨县黄冕段长33.4公里，地形起伏大，横坡陡，采用山岭区设计，路基宽度21.5米，路面宽度2米×7.5米，设计时速80公里，平曲线最小半径255米，最大纵坡4.5%，山脊困难路段，每隔500米设置紧急停车区一处。其余重丘区路段，路基宽度24.5米，路面宽2米×7.5米，设计时速100公里，平曲线最小半径400米，最大纵坡3.8%。路基高边坡路段，首次采用锚杆灌注混凝土后，布钢筋网再喷混凝土和人工挖孔灌注桩防护。

在720米长、纵坡2.71%、平曲线半径500米及其回旋曲线的路段上，设置波寨的3座高架桥梁，桥长相加总共673延长米。桥尾紧接桥头，跨公路跨铁路越深谷，穿林海穿悬崖过沟壑，保护了自然地理面貌，平曲线设置舒展优美。波寨1号大桥位于K223+696，6孔30米“Ⅰ”字形后张法预应力混凝土组合梁，全长204.86米，桥高39米。波寨2号大桥位于K224+166，4孔30米“Ⅰ”字形后张法预应力混凝土组合梁+1孔13米板梁，全长148.5米，桥高38米。波寨3号大桥位于K224+700，跨径为30+1孔40+7孔30+1孔16米。40米孔是跨越湘桂铁路，装配式后张法预应力混凝土“Ⅰ”字形组合梁，左幅全长319.83米，桥高44米。

大端隧道

设计开凿大端隧道和潮水隧道。采用震探、电探技术手段确定了Ⅱ类和Ⅲ类围岩。均设计成上行、下行分离的两座独立隧道，净高5米，净宽9.75米。大端隧道地处鹿寨县黄冕镇，右边洞桩号为K215+961，长406米，位于R=4688.63米的平曲线上，左洞桩号为K215+937，长566米。左右洞之间的最小净距为45米，约为隧道开挖断面宽度的4倍。桂林端洞口采用桥梁连接，该桥称为大端大桥，系2座独立桥梁，连接上行和下行二条线路，避免大填大挖。

潮水隧道右边洞桩号为BK226+980，长434米，柳州端洞口位于R=350米的平曲线的缓和曲线上，曲线伸入隧道内90.21米。左洞桩号为BK226+988.5，长543米。左右洞之间最小净距为45米。开凿潮水隧道，穿越山高林密的黄冕林场，自然环境得到良好保护，桂中崇山峻岭变通途。

桂柳高速公路全线穿过区域地质为古生界至新生界地层，喀斯特地带，岩溶发育，由黏土、砂岩、泥灰岩、灰岩、白云岩构成。线路中部地形起伏较大，高程在130～290米，两端地形起伏较小，高程在80～180米，跨越5座山坳，横跨6处河流。全线设计有涵洞通道736道，大桥12座，2569延长米。中小桥梁91座，1541延长米；隧道4座，单道总长2公里；防护工程106万立方米。设有60公里经过山区和林区岭区，每公里土石方工程量达28万立方米。挖方边坡在40米以上的有43段，最高边坡有118米；20米以上填方有21段，最高挡土墙达30米。设计土石方总量为2500万立方米。全线路面结构：底基层为级配碎石，厚度为15～20厘米，基层为二灰稳定碎石，厚度18厘米，面层为水泥混凝土，厚度为24厘米。

潮水隧道

1994年3月，该路设计工作全部完成，广西交通规划勘察设计院派出设计代表常驻建设指挥部。设计跟踪服务至1997年5月1日建成通车。该路改变广西不合理公路布局，桂林和柳州2个城市之间的公路交通，需绕过阳朔、荔浦、头排、鹿寨等地，路线弯曲，车多路窄，路面坑坑洼洼，运输里程长，制约自治区桂中工农业的发展。

桂柳高速公路勘察设计是广西交通勘察设计研究院完成的第一条高速公路设计任务，获2000年度广西优秀工程设计奖一等奖、广西优秀工程勘察奖一等奖。

南宁—百色高速公路勘察设计

2003年12月28日，南宁—坛洛环城高速公路建成通车。2005年12月30日，连接两省的百色—罗村口高速公路建成通车。此时，地处西南地区出海大通道中枢的百色市，与自治区首府南宁市的公路交通，只有右江北岸一条经多次改建而成的二级路。该路是云南、贵州、四川省等西南地区通往沿海港口和粤港澳地区以及其出海陆路运输必经之路，百色市是红色旅游发展之地，这条二级公路不堪重负，制约了右江两岸工农业的发展，影响了西南地区出海贸易的发展。在右江南岸修建一条快速通道势在必行。

2003年7月，初拟路线走向由广西交通规划勘察研究院道桥一、二所共同进行现场踏勘。征求地方人民政府及有关部门意见后，委托广西航空遥感测绘院，完成全线平面控制测量及地形图测绘。按拟定路线方案，在1∶2000航测图纸上定线，采用数字地面模型技术及微机辅助设计，进行路线平面、纵面优化，并到实地核对地形，以确定路线的线位。7月28日，应用全球卫星定位系统GPS技术，进行路线平面控制和高程测量。编写外业初测自检报告及外业初测验收汇报资料。10月19日—20日，交通厅主持召开外业初测验收会议，同意验收。12月，完成两阶段初步设计文件编制工作。内业设计引进交通部第二公路勘察设计院新开发的BID-ROAD路线CAD集成系统。设计图表采用AUTOCAD、WORD及EXCEL编制，计算机辅助设计覆盖 100%。

2004年1月—3月，完成第一次二阶段外业测量和施工图初步设计文件。4月26日—28日，交通部专家组到广西对初步设计文件进行审查，对路线方案提出优化意见。7月15日—8月2日，对优化修改路线进行第二次外业测量，并进行施工图设计及设计文件编制。9月9日—10日，自治区交通厅在百色市组织召开施工图设计外业验收会议，同意外业验收。

南宁—百色高速公路通车（2007年摄）

南宁—百色高速公路以“一幅美丽的大壮锦”为设计理念，把每个互通立交和服务区，都设计成一幅小壮锦，通过高速公路和绿化、美化带，把每个节点景观串联在一起，寓意壮族人民的美好生活。成为自治区第一条集实用、艺术、人文、生态、环保及旅游观光为一体的高速公路，行车舒适，优质安全，景观协调的精品工程，是自治区已经建成的，通车里程最长、工期最短、投资最大的一条高速公路。(www.xing528.com)

该路设置坛洛、那桐、小林、隆安、平果、平果铝、思林、田东、祥周、田阳、那坡、百色12处互通立交；设置坛洛、隆安、田东、百色4个服务区；设置小林、果化、祥周3个停车区，连接线路共16公里。主线及连线，五度来回跨越右江，沟通右江两岸，连通平果铝厂、杧果之乡、盛产西红柿的田阳县以及右江沿岸工农业布局 区域。

该路由广西交通规划勘察设计研究院和中国公路工程咨询监理总公司共同设计。公路横断面设计改变了以往按计算机即刻成图，一遍而过的做法。每个断面结合地形、地貌、地质条件，灵活多样地逐一设计，形成自然、和谐景观，采用避免高填深挖，减少人为痕迹，使自然植被及其原有的地貌景观恢复的自然式设计。路线设计与地形结合融洽，柔和自然。设置平曲线半径大，曲线优美。全线没有大的山坳，纵坡缓和，竖曲线设计半径大，道路平顺舒坦，行车驾驶舒服。绿化植被方面，遵从植物的生长环境，以乡土树种为主，选树适地或选地适树，称之为乡土化设计。道路绿色景观土生土长，凸显不同区域、民族、民俗景观的特点，尊重水生动物和湿地生物的生命和生存条件，运用多种手段来恢复那些长年积水的沟渠和洼地的自然环境，维护动植物的多样性，保护当地生态环境，打造“生态之路、环保之路”的恢复性设计。

针对该路较广泛存在膨胀土、高液限土、红黏土等不良地质、岩土问题。广西交通规划勘察设计研究院以该项目为依托工程，开展交通部西部科研项目“膨胀土路基勘察技术研究”和“高液限土路基稳定设计方法研究”。2个课题均通过交通部的验收鉴定——研究总体水平达到国际先进，部分成果达到国际领先。其中，“膨胀土路基勘察技术研究”获得2005年度湖北省科技进步奖一等奖。广西交通规划勘察设计研究院还编写了《南宁（坛洛）—百色高速公路典型示范工程设计指导意见》。该路获2007年度广西优秀工程设计奖一等奖、优秀工程勘察奖一 等奖。

三岸邕江特大桥勘察设计

1995年，自治区交通厅将南宁—北海高速公路中位于南宁市园艺场附近跨越邕江的三岸特大桥列入1995—1996年度重点研究的科研项目。同年4月，三岸特大桥通过勘察设计审核。地质勘探采用TEM法（脉冲瞬变电磁法）物探技术，利用当时国际最先进的进口新型仪器“PROTEM EM-57C”系统进行测探，并结合传统的地质钻机钻探手段，基本摸清桥位地质情况。9月底，完成大桥基础及两岸引道共长5公里路线施工资料。1996年6月，完成设计文件并获批准。

南宁市三岸邕江特大桥（2001年摄）

三岸邕江特大桥跨径组合：北引桥1孔16米跨预应力混凝土空心简支梁，主桥净跨270米中承式钢管混凝土桁架拱，南引桥2孔16米跨预应力钢筋混凝土空心简支梁，全桥长352米，桥面宽32.8米。双向6车道，其中两拱肋之间4车道，两边各外悬1个车道。下部构造：南宁台为明挖基础，重力式桥台，北海台为两个各长25米×宽12米×高11米的分离式混凝土沉井基础。桥涵荷载汽车-超20级，挂车-120，洪水频率1/300。通航等级：三级航道，通航水位五年一遇洪水位控制。

大桥拱肋钢管桁架设计为4管集束截面，由4件外径1020毫米，壁厚12毫米的螺旋卷焊出厂的钢管做弦杆。上部弦管及下部弦管之间各以钢板焊接，形似平放的哑铃形。上下弦杆之间的空腹，用外径400毫米，壁厚10毫米的钢管做腹杆，对称焊接成为等高等宽的弧形钢管桁架。拱肋总高5.6米，总宽2.4米。2条弧形钢管桁架之间设置8道横向桁架联结系，其中桥面以上设有6道，在桥面系与拱肋相交处设有2道。主弦杆管心充填50号混凝土，腹杆钢管为空管。钢结构外表全部采用热喷镁铝长效防腐。拱轴设计系数为M=1.167，矢跨比为1/5。计算跨径为273.816米，计算矢高55.213米。主桥横梁为预应力钢筋混凝土梁，吊杆为镀锌高强钢丝束，钢丝束表面采用“热挤聚乙烯”防腐。桥面板跨度10米，原设计为先张法预应力钢筋混凝土空心板。拱肋的钢结构，为使在常水位以下不受河水冲刷侵蚀，增加拱脚段的刚度，其桁构外面13.44米长范围内用40号钢筋混凝土外包，形成高6米、宽2.8米的箱型断面（后来更改设计，取消混凝土外包）。

270米跨拱肋钢管桁架分成7段制作，先把钢管放在“煨弯台座”上火焰加热、千斤顶施压煨弯成钢拱弦杆，再侧卧弦杆组拼成钢管桁架。最大吊重85吨，采用无支架空中对接合拢松索技术架设。弦杆管心充填50号混凝土，采用顶升法对称连续泵送混凝土。

大桥开工建设后，设计单位派出设计负责人常驻施工工地，解决施工中需要设计部门解决的问题。经计算、反复比较和广泛咨询后，将桥面行车道板由原设计的先张法预应力钢筋混凝土空心板，改为先张法预应力钢筋混凝土小T梁。在不影响安全使用的前提下，使桥面行车道板混凝土的数量减少1600多立方米，使桥面系的恒载减轻了4000多吨。改善了横梁、吊杆、吊点、拱肋及桥台基础的受力状况，提高了桥梁结构的安全度。吊杆在设计荷载下的安全系数由2.5提高到2.75。三岸特大桥每平方米桥面建安费4853元，经济指标明显低于相近跨径的其他桥型。

三岸邕江特大桥1996年11月开工，1998年11月10日建成通车，造价5565万元。获2001年度广西优秀工程奖设计一等奖、建设部优秀工程设计奖银质奖。

1998年12月8日，该项目通过自治区交通厅主持的交工验收并投入运营，经广西壮族自治区交通工程质量监督站鉴定，该桥工程质量等级评为优良。2001年5月，受交通部委托，由广西壮族自治区发展计划委员会及自治区交通厅共同组织竣工验收，南宁—南间高速公路（含该桥）工程质量等级被评定为优良。

三岸邕江特大桥设计主要成就如下。

1995年初，决定采用中承式钢管混凝土桁架拱建造三岸特大桥时，同类桥型国内已建成的还不到10座，最大跨径只有120米。要建造270米跨径中承式钢管混凝土拱桥，就要大胆创新。设计与施工都采用新技术、新材料、新工艺、新设备，建成当时国内大跨径之最，也是当时世界上同类桥型大跨径之最。

成就之一，首创力学计算模型、应力叠加法计算材料应力。特大跨径钢管混凝土拱桥的设计，在国内还属于摸索试验阶段，缺少相应的参考资料和设计经验。现有的设计规范中缺乏钢管混凝土资料与结构的内容。创新了对钢管混凝土结构力学计算模型，将钢管断面及不同阶段形成的混凝土断面，划分为不同的计算单元，来进行各阶段的受力分析。管内混凝土的“收缩徐变参数”，在参照现有规范取值的基础上，根据钢管混凝土的特点进行了适当的调整，采用应力叠加法计算材料应力，不超过给定容许应力来保证结构的安全，使计算模型尽量能符合结构的实际情况。经成桥后进行的动载、静载荷载试验，桥梁各项指标均满足设计要求，证明设计所采取的力学计算模型、应力叠加法计算材料应力计算参数是安全合理的。填补国内空白，解决了弦、腹杆节点处，管壁的局部稳定性及管壁局部变形对整体结构受力影响问题。

钢管桁架合拢后，为顺利实现弦杆管心充填50号混凝土，达到混凝土强度达标、管心填充密实、拱轴线符合设计、施工过程稳定安全可靠的目标。提出利用混凝土抗压强度高而抗拉强度低的材料特性，通过优化灌注次序，使各主管内混凝土在恒载作用下，均获得一定的压应力储备，受力更均匀、合理、安全的设计理念，并作为指导施工的新规程。为实现优化灌注次序，施工时经反复试验，得出最佳的混凝土配合比后，采用顶升法对称连续泵送混凝土。具体做法：在钢管拱脚处开设一个灌注口，拱顶开设出浆口，一次性从钢管两岸对称连续泵送具有早强、高流动、免振的混凝土。待拱顶预留“出浆口”流出来的混凝土，与灌注口的混凝土完全一致时，灌注结束。设计理念与施工实践完美结合。

成就之二，创新横梁上的双吊杆。吊杆的使用寿命短于桥梁的设计寿命。在桥梁的寿命期内必然面临更换吊杆。在设计吊杆时采用了创新的双吊杆系统，即在每个吊点处设置两根吊杆。解决了吊点处应力过大以及桥梁使用过程中，更换吊杆和在更换吊杆时，桥梁不能维持通车的难题。

成就之三，钢结构表面防腐防护。选用热喷涂锌铝金属涂层，加封闭涂料及表面非金属涂层的长效复合防护系统，防腐防护效果良好，有效防护期可达30年以上。是当时国内防腐防护最先采用工艺之一。

交通部专家到广西路桥总公司召开《钢管拱混凝土拱桥施工技术规范》第二次编写工作会议

1991—2005年广西交通勘察设计获奖概况表

续表