國道107官渡黃河大橋項目品質工程設計創新探討

　　摘要：文章結合國道107官渡黃河大橋項目設計實例，從系統設計、安全設計、生態環保設計、工程美學、人性化設計、設計服務水平等方面，介紹了適合該項目的設計創新理念和具體工程措施，為其他項目創建品質工程提供參考借鑒。

　　關鍵詞：品質工程;工程設計;評價指標;設計創新

　　0 引言

　　自2016年起，交通運輸部在全國范圍內開展了為期三年的公路水運品質工程示范創建活動，引導全行業扎實推進品質工程建設，推動行業技術進步，全面提升公路水運工程質量安全水平。《公路水運品質工程評價標準(試行)》對品質工程示范創建項目設置了工程設計、工程管理等七個一級評價指標，工程設計一級指標下又劃分了系統設計、安全設計、生態環保設計、工程美學、人性化設計和設計服務水平六個二級指標。本文通過梳理國道107官渡黃河大橋項目品質工程示范創建過程中采取的設計理念及工程措施，從設計角度論述品質工程設計創新實踐。

　　1 工程概況

　　國道107官渡黃河大橋項目，起于新鄉市原陽縣陽阿鄉東，向南經靳堂鄉、大賓鄉跨越黃河后止于鄭州市中牟縣萬灘鎮，路線全長31. 775 km，按一級公路建設標準設計，雙向六車道，設計速度為100 km/h。項目地理位置圖見圖1。其中，官渡黃河特大橋全長7 377 m，雙向八車道，主橋上部結構為預應力混凝土連續箱梁，主跨跨徑為125 m，采用掛籃懸臂澆筑工藝進行施工。2019年9月，項目通過了省級品質工程考核評價。

　　2 工程設計

　　2.1 系統設計

　　項目工可階段，官渡黃河特大橋主橋開展了主跨125 m、150 m預應力混凝土連續箱梁橋和主跨550 m預應力混凝土雙塔雙索面漂浮體系斜拉橋全壽命周期技術經濟論證分析，最終推薦了3聯(75+5×125+75)m預應力混凝土連續箱梁橋方案。

　　設計單位在遵循國道107建設方案總體規劃的前提下，結合沿線地形地貌、水文地質等自然條件以及沿線路網布局進行總體設計。項目位于黃河沖積平原，地勢平坦，多為良田，土地和土方資源稀缺，在設計中合理降低路基高度，減少占地和土方。路基最大填高為9.61 m，填高>8 m的路段相對較少。

　　官渡黃河特大橋位于黃河花園口段，該段黃河屬寬淺游蕩性懸河，地質結構為粉砂、細砂層，河勢游蕩多變，主河槽擺動頻繁，河道先沖刷后淤積特征明顯。黃河特大橋引橋采用的50 mT梁橋可有效減少樁基礎數量，經濟技術指標高。

　　官渡黃河特大橋設計中充分考慮建養一體化要求，主橋采用體內體外混合配束設計方案，其中體外預應力鋼束采用環氧涂層預應力鋼絞線，空間上多根平行布置，實現可檢、可修、單根可調可換的設計理念。體外束安裝完成后的示意圖見圖2。體外束施工時須預留足夠的放張長度，換索時用千斤頂單根放張，舊束完全松弛后取出夾片式錨具，然后抽出舊束穿入新束，錨固后完成單根換束。預留體外備用束以解決運營期間主梁下撓問題，改善上部結構受力。施工期間在主橋箱梁關鍵受力截面位置埋設應變傳感器，監測施工期間箱梁受力狀態，為運營期監測積累原始數據。項目建成后，箱梁內的應變傳感器與外貼式應變傳感器組成橋梁健康監測系統的長期應變監測元件，供評估橋梁結構工作狀態及疲勞壽命使用。在精細化設計方面，項目設計組制訂了《項目工作大綱》《技術規定》《專業勘測與調查工作大綱》及《設計工作大綱》等文件，明確了本項目總體設計目標、設計理念、設計原則以及各專業的任務及界面銜接。各專業定期進行專業間會審，通過專業之間的緊密銜接，達到了減少“錯、漏、碰”的目的，并在專業設計中做必要的技術要求。

　　除3座大、中橋梁上部結構采用現澆箱梁外，其他橋梁上部結構設計均為裝配式T梁、箱梁、空心板，歸并了橋梁跨徑，最大限度地實現了標準化、工廠化、裝配化施工。

　　2.2 安全設計

　　項目重視安全設計，設計文件涵蓋了交通標志(含里程碑、百米標、公路界碑)、交通標線(含輪廓標)、護欄(含防眩板、防撞墊)、警示黃閃燈、道口標柱等主要內容。項目根據擬定的路線平縱面指標，結合沿線互通立交、服務區、主線收費站、橋涵結構物以及平交口等布設情況，進行安全設施總體方案設計。本項目交通安全設施初步設計和施工圖設計均通過了第三方安全性評價。

　　另外，由于本項目設計為一級公路，全線平面交叉多，在未設置信號燈控制的平面交叉口中央分隔帶端部設置警示黃閃燈，提示主線車輛注意被交道路可能有車輛駛入，并在未設置信號燈控制的平面交叉口兩側的主線土路肩上設置道口標柱，一般道口每側各設2個，每根間距2m。同時，還在平面交叉口前方設置突起型振動標線和前方路口減速慢行標志牌，提醒駕駛員減速慢行。

　　2.3 生態環保設計

　　項目前期委托專業機構編制了《環評影響報告》《黃河濕地省級自然保護區影響專題報告》《生態環境影響專題評價報告》和《水土保持方案報告》等，設計完全遵循評價報告及其批復結論。

　　為防范危險化學品運輸事故帶來的環境風險，本工程對跨越黃河特大橋設置橋面徑流收集系統，并在橋頭兩端分別設置收集池，通過徑流收集管道將橋面徑流引入收集池(見圖3)。通過橋面徑流收集管道和收集池可在降雨期間收集污染物濃度較高的初期雨水，而且一旦在黃河特大橋發生運輸事故，也可收集泄漏的危險品，避免危險品直接排入黃河，造成污染。

　　工程推薦線位經過擬劃定的飲用水源二級保護區，對該水源保護區范圍內實施禁止排放污水等措施，并禁止設置施工營地、拌和站、取土場、棄渣場等臨時工程用地，避免對水源保護區造成污染。

　　本項目路面上、中面層采用了環保型改性瀝青混凝土，不僅減少高溫永久形變，還提高其抗車轍、抗疲勞、抗老化及抵抗低溫開裂性能。此外，環保型改性瀝青混凝土可降低20℃～30℃的瀝青混合料拌和溫度，大大降低了能耗。

　　推薦閱讀：橋梁的論文發表在哪兒