国道107官渡黄河大桥项目品质工程设计创新探讨

　　摘要：文章结合国道107官渡黄河大桥项目设计实例，从系统设计、安全设计、生态环保设计、工程美学、人性化设计、设计服务水平等方面，介绍了适合该项目的设计创新理念和具体工程措施，为其他项目创建品质工程提供参考借鉴。

　　关键词：品质工程;工程设计;评价指标;设计创新

　　0 引言

　　自2016年起，交通运输部在全国范围内开展了为期三年的公路水运品质工程示范创建活动，引导全行业扎实推进品质工程建设，推动行业技术进步，全面提升公路水运工程质量安全水平。《公路水运品质工程评价标准(试行)》对品质工程示范创建项目设置了工程设计、工程管理等七个一级评价指标，工程设计一级指标下又划分了系统设计、安全设计、生态环保设计、工程美学、人性化设计和设计服务水平六个二级指标。本文通过梳理国道107官渡黄河大桥项目品质工程示范创建过程中采取的设计理念及工程措施，从设计角度论述品质工程设计创新实践。

　　1 工程概况

　　国道107官渡黄河大桥项目，起于新乡市原阳县阳阿乡东，向南经靳堂乡、大宾乡跨越黄河后止于郑州市中牟县万滩镇，路线全长31. 775 km，按一级公路建设标准设计，双向六车道，设计速度为100 km/h。项目地理位置图见图1。其中，官渡黄河特大桥全长7 377 m，双向八车道，主桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，主跨跨径为125 m，采用挂篮悬臂浇筑工艺进行施工。2019年9月，项目通过了省级品质工程考核评价。

　　2 工程设计

　　2.1 系统设计

　　项目工可阶段，官渡黄河特大桥主桥开展了主跨125 m、150 m预应力混凝土连续箱梁桥和主跨550 m预应力混凝土双塔双索面漂浮体系斜拉桥全寿命周期技术经济论证分析，最终推荐了3联(75+5×125+75)m預应力混凝土连续箱梁桥方案。

　　设计单位在遵循国道107建设方案总体规划的前提下，结合沿线地形地貌、水文地质等自然条件以及沿线路网布局进行总体设计。项目位于黄河冲积平原，地势平坦，多为良田，土地和土方资源稀缺，在设计中合理降低路基高度，减少占地和土方。路基最大填高为9.61 m，填高>8 m的路段相对较少。

　　官渡黄河特大桥位于黄河花园口段，该段黄河属宽浅游荡性悬河，地质结构为粉砂、细砂层，河势游荡多变，主河槽摆动频繁，河道先冲刷后淤积特征明显。黄河特大桥引桥采用的50 mT梁桥可有效减少桩基础数量，经济技术指标高。

　　官渡黄河特大桥设计中充分考虑建养一体化要求，主桥采用体内体外混合配束设计方案，其中体外预应力钢束采用环氧涂层预应力钢绞线，空间上多根平行布置，实现可检、可修、单根可调可换的设计理念。体外束安装完成后的示意图见图2。体外束施工时须预留足够的放张长度，换索时用千斤顶单根放张，旧束完全松弛后取出夹片式锚具，然后抽出旧束穿入新束，锚固后完成单根换束。预留体外备用束以解决运营期间主梁下挠问题，改善上部结构受力。施工期间在主桥箱梁关键受力截面位置埋设应变传感器，监测施工期间箱梁受力状态，为运营期监测积累原始数据。项目建成后，箱梁内的应变传感器与外贴式应变传感器组成桥梁健康监测系统的长期应变监测元件，供评估桥梁结构工作状态及疲劳寿命使用。在精细化设计方面，项目设计组制订了《项目工作大纲》《技术规定》《专业勘测与调查工作大纲》及《设计工作大纲》等文件，明确了本项目总体设计目标、设计理念、设计原则以及各专业的任务及界面衔接。各专业定期进行专业间会审，通过专业之间的紧密衔接，达到了减少“错、漏、碰”的目的，并在专业设计中做必要的技术要求。

　　除3座大、中桥梁上部结构采用现浇箱梁外，其他桥梁上部结构设计均为装配式T梁、箱梁、空心板，归并了桥梁跨径，最大限度地实现了标准化、工厂化、装配化施工。

　　2.2 安全设计

　　项目重视安全设计，设计文件涵盖了交通标志(含里程碑、百米标、公路界碑)、交通标线(含轮廓标)、护栏(含防眩板、防撞垫)、警示黄闪灯、道口标柱等主要内容。项目根据拟定的路线平纵面指标，结合沿线互通立交、服务区、主线收费站、桥涵结构物以及平交口等布设情况，进行安全设施总体方案设计。本项目交通安全设施初步设计和施工图设计均通过了第三方安全性评价。

　　另外，由于本项目设计为一级公路，全线平面交叉多，在未设置信号灯控制的平面交叉口中央分隔带端部设置警示黄闪灯，提示主线车辆注意被交道路可能有车辆驶入，并在未设置信号灯控制的平面交叉口两侧的主线土路肩上设置道口标柱，一般道口每侧各设2个，每根间距2m。同时，还在平面交叉口前方设置突起型振动标线和前方路口减速慢行标志牌，提醒驾驶员减速慢行。

　　2.3 生态环保设计

　　项目前期委托专业机构编制了《环评影响报告》《黄河湿地省级自然保护区影响专题报告》《生态环境影响专题评价报告》和《水土保持方案报告》等，设计完全遵循评价报告及其批复结论。

　　为防范危险化学品运输事故带来的环境风险，本工程对跨越黄河特大桥设置桥面径流收集系统，并在桥头两端分别设置收集池，通过径流收集管道将桥面径流引入收集池(见图3)。通过桥面径流收集管道和收集池可在降雨期间收集污染物浓度较高的初期雨水，而且一旦在黄河特大桥发生运输事故，也可收集泄漏的危险品，避免危险品直接排入黄河，造成污染。

　　工程推荐线位经过拟划定的饮用水源二级保护区，对该水源保护区范围内实施禁止排放污水等措施，并禁止设置施工营地、拌和站、取土场、弃渣场等临时工程用地，避免对水源保护区造成污染。

　　本项目路面上、中面层采用了环保型改性沥青混凝土，不仅减少高温永久形变，还提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化及抵抗低温开裂性能。此外，环保型改性沥青混凝土可降低20℃～30℃的沥青混合料拌和温度，大大降低了能耗。

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