湖北襄十高速公路襄武段工程设计工作报告

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襄十高速公路襄武段工程设计工作报告一、概况汉口至十堰高速公路，是国家规划建设的银川至武汉高速公路的重要组成部分。它与已建的宜昌至黄梅高速公路、京珠高速公路湖北段和在建的襄樊至荆州高速公路，构成连接湖北省“大三角”经济区的高速公路主骨架。襄（樊）十（堰）高速公路襄樊至谷城段（汉十高速公路的一部分）的建设，对加快实施国家西部大开发的战略部署，改善中西部地区公路网的布局，完善湖北省高速公路路网，促进沿线地区社会经济的发展具有十分重要的意义。（一）任务来源及依据我院在接到襄樊到十堰公路工可的任务以后，在工程预可行性研究报告的基础上，于1998年8月开始了该项目的工程可行性研究工作。1999年8月汉十高速公路襄樊至十堰段工程可行性研究报告通过了湖北省计划委员会和湖北省交通厅组织的专家组评审。受湖北省交通厅公路管理局委托，我院于1999年9月开始本项目的初步设计工作，至2000年5月中旬完成。2000年7月通过省计委、省交通厅联合组织的初步设计预审。2000年10月通过交通部组织的初步设计审查。2000年9月至11月，完成施工图设计。设计依据1、湖北省计划委员会、湖北省交通厅鄂计交字（1999）第0444号，关于印发 (汉十高速公路襄樊至十堰段工程可行性研究报告专家组评审意见)的通知。2、湖北省计划委员会，湖北省交通厅鄂计投资2000第0739号关于印发“湖北省襄樊至十堰（武当山）高速公路初步设计预审意见”的通知。3、交通部交公路发2000559号关于襄樊至十堰（武当山）公路初步设计的批复。4、湖北省交通厅公路管理局、湖北省交通规划设计院签定的襄十高速公路襄樊至谷城段勘察设计合同书。5、湖北省襄十高速公路建设指挥部鄂襄十指函2000031号关于印发“襄樊至十堰（武当山）高速公路详测、详勘验收意见”的函。（二）沿线自然地理概况1、 地形、地貌路线位于湖北省中西部地区的南襄盆地南部边缘，跨越襄樊市襄阳县、老河口市、谷城县。总体地势西北高东南低，勘测区内最高点海拔高程为160米，最低点为汉江，海拔高程70米左右。从起点至K333+500路段，为汉江的二、三级阶地，其地面高程一般在75米150米之间，地势波状起伏。从K333+500至终点谷城互通路段，为汉江的一、二级阶地，其地面高程一般在75米95米之间，地势宽阔平坦。影响勘测区的河流有汉江及其支流清河、北河等；勘测区内无天然湖泊，但兴建有较多的小型水库，如排子河水库、钟岗水库、马冲水库、红水河水库等，最大的有丹江水库，大大小小的水库为当地农业生产提供了有力的保障。2、 工程地质评价路线位于南襄盆地的南部边缘，地貌属剥蚀堆积岗地低丘地貌，构成了汉江一、二、三级阶地。区内主要由中上更新统及全新统堆积物组成，下伏白垩-第三系红色砂砾岩。地下水的赋存型式主要表现为：第四系松散岩类孔隙潜水及孔隙承压水，白垩系上统-第三系碎屑岩孔隙裂隙水。从起点至K333+500路段内，上覆地层主要由中上更新统及全新统堆积物组成，下伏白垩系红色砂砾岩。从K333+500至终点谷城互通路段，区内上部地层由全新统亚粘土、亚砂土及淤泥质粘性土组成，下部为更新统砂砾石层，下伏白垩系红色砂砾岩。3、 不良地质路段情况及工程设计采取的主要措施通过现场和线外区域性调查,并取原状土样进行物理、力学、化学成份、矿物成份和膨胀性指标实验，查明本项目膨胀土的粘土矿物主要为蒙脱石，含量高达25%30%，其次为伊利石，含量为15%25%。由于蒙脱石矿物是三层构造2:1型,层间厚度为9.1421.4埃，仅有少量的阳离子微弱地联系在一起，因此能大量地吸收和失去水分子，表现为强烈的亲水性和胀缩性。本项目膨胀土的分布为：起点K312+500段为以中等膨胀土为主的地段，占路线总长的30.17%；K312+500K333+300，为以弱膨土为主的地段,占路线总长的42.7%.为克服膨胀土的不利影响，设计中采用了石灰土处治、土工网包边、用汉江砂砾作为填料等多种路基处理方式，在路基和路堑的边坡防护方面，采用三维土工网植草，拱式防护及砂砾路堤的浆砌片石防护等方式，都取得了较好的效果。4、 水文地质评价勘探区地下水的赋存型式主要表现为：第四系松散岩类孔隙潜水及孔隙承压水；白垩系上统一上第三系碎屑岩孔隙裂隙水。 第四系松散岩类孔隙潜水及孔隙承压水主要分布于汉江的河漫滩，一级阶地、二级阶地及其支流河谷，含水层主要是第四系松散岩类，以潜水与承压水的形式赋存，承压含水层顶板一般由厚度为525米的粘土、亚粘土组成，含水层岩性为砂层，砾、卵石层。在勘探区内其厚度各地不一。该类含水层为勘探区最主要含水层，除广泛接受大气降水的补给外，还与汉江河水在枯水期及洪水期互为补给，其地下水多属重碳酸钙镁、钙钠型水，矿化度多小于1克/升，水的硬度一般为1635德度。 白垩系一第三系碎屑岩裂隙水主要分布于构造盆地及其边缘地带，地形为低丘与岗地。含水地层以白垩系上统一第三系为主，地下水较贫乏。该类地下水主要接受大气降水补给，通过裂隙从高地向低地迳流排泄，多属重碳酸钙、钙镁型水，矿化度也小于1 克/升，硬度一般为1625德度。5、 地震路线所经地区存在300年左右的地震活动周期，未来100年发生6级以上强震的可能性不大，但存在发生少数56级地震的可能。路线所在地的鄂西北地区曾发生过一系列中强地震，现今地震活动局部也较频繁，是未来预测中强地震的地区之一。如青峰襄樊断裂、白河谷城断裂都属挽近期活动性断裂，白河谷城断裂东段近几年微震较多。根据湖北省地震烈度区划图可知，勘测区地震基本烈度为度。其中老河口市西北部、丹江口市南部达到度，襄阳县、谷城县和老河口市其他地区为度。鉴于仙人渡汉江大桥为跨越汉江的特大型桥梁，设防烈度选用七度。6、 气候路线所处地区属亚热带大陆季风性湿热气候，日照充足，四季分明，无霜期长，多年平均霜日60天，平均结冰日59天，均以一月份出现日数最多，多年平均气温15，极端最低气温-17.2，历年最高气温可达41，冬有严寒，夏有酷热，多年平均降雨量841毫米，最大年降水量为1245毫米，最小年降水量为474毫米，相差2.63倍，本地区年平均风速平均1.53.3米/秒，最大风速为17.7米/秒。7、本工程与周围环境和自然景观相协调情况根据路网规划，本项目处于汉口至十堰高速公路中间地段，本段起点处还与襄荆、樊魏高速公路相交，其衔接的情况如下：本项目通过郜营枢纽互通向北与樊魏高速公路,向南与襄荆高速公路相接，襄荆、樊魏高速公路交汇地段采用的技术标准与本项目完全相同。汉十高速公路随州至襄樊段，采用120km/h设计速度及28米路幅所对应的技术标准，不同的路幅渐变由郜营互通匝道调整，本项目通过郜营互通向东与其终点相接。本项目的终点定在汉十高速公路谷城至十堰段谷城互通匝道的起点处。本项目的路基宽26米，谷城至十堰段的路基宽24.5米，由谷城互通匝道渐变衔接。另外，本项目通过龙王集互通与龙王至石桥公路相连,进而与周边五个乡镇相连；通过仙人渡互通与襄樊至老河口公路相连，并进而与仙人渡镇、老河口市、丹江口市相连。路线在K336+955跨越汉丹铁路（铁路桩号为K378+660），建跨铁路立交桥（与仙人渡汉江特大桥合并）。在选线时尽量顺应地形的起伏变化，做到公路与周围景观相互协调，减少填挖方量；尽量少占农田，避让水土保护良好的地区，减少对原有地形、地貌的破坏；坚持绕行城市、避让乡镇的原则，减少拆迁、避免干扰农田水利设施和农田蓄水工程。重视构造物的设计，在选线时就将汉江特大桥的桥位尽量选择在河道相对顺直、稳定、河床地质条件好、河流较窄的地段，确保不压缩河道，从而避免水土流失。路线穿过的自然沟渠都设置小桥或涵洞，使该地区水流畅通，有利于地面水的排除，同时，重视路基纵向排水设计，及时将水引入自然沟渠，以防止排水沟中的水溢出漫流，对公路沿线的土地造成不利影响。在挖方路段，结合膨胀土的防治,开挖坡度较缓，以防滑塌，所有的填挖边坡均进行了防护和绿化设计,并与周围景观相协调。（三）主要技术指标的运用情况1、设计标准公路等级： 高速公路；地形类别： 平原微丘；计算行车速度：100公里/小时；路基宽度： 26米（中央分隔带2米）；行车道宽度： 四车道27.5米；路面类型： 沥青混凝土路面；设计荷载： 汽车超20级，挂车120；桥涵宽度： 与路基同宽。设计洪水频率：路基及大、中、小桥涵采用1/100，特大桥采用1/300。立交桥净空标准： 跨等级公路：一、二级公路净高不小于5.0米，三、四级公路净高不小于4.5米。 汽车通道：宽高(不小于)83.2米； 农机通道：宽高(不小于)62.7米； 人行通道：宽高(不小于)52.2米； 与铁路交叉：按“铁规”和铁路主管局政策性的函件及本路线标准执行；其他技术指标均采用交通部颁发的公路工程技术标准（JTJ01-97）及相关规范的规定值。 襄十高速公路襄樊至谷城段主要技术指标表 表11序指标名称单位指标参数1公路等级级高速2设计车速公里/小时1003路线长度公里48.7407544路基宽度M265平曲线最小半径M/处4500/26最大直线长度M1902.1557平均每公里交点数个0.358平曲线占路线总长%70.29路线增长系数1.01810竖曲线最小半径凸M/处16000/6凹 10000/111最短纵坡长度M51012最大纵坡%3.333/113平均每公里纵坡变更次数个1.1914竖曲线占路线总长%47.62、建设规模襄十高速公路襄樊至谷城段，路线总长48.74公里，路线跨越襄阳、老河口、谷城等三个县市。路线总体呈东西走向，起点（桩号K297+800）在襄阳县郜营(伙牌)李食店北，经马集南、龙王集北、赵集北至红河水库西南，走李家染房进入汉江一级阶地，从仙人渡镇北跨汉（口）丹（江口）铁路、（襄）樊丹（江口）公路及汉江至谷城县城北，再跨北河至本路段终点（桩号K346+540.754），途经襄阳县、老河口市和谷城县三个县（市）境，路线全长48.740754公里。按全封闭、全立交的高速公路标准设计。襄十高速公路襄樊至谷城段主要工程数量表 表12序工程名称单位数量备注一、路基、路面及防护含互通数量1路基土方千立方米7737.3832平均每公里路基土方千立方米/公里158.753路基石方千立方米04平均每公里路基石方千立方米/公里05沥青砼路面工程千平方米766.7566防护工程千立方米107.1867平均每公里防护数量千立方米/公里2.21二、桥梁、涵洞1特大桥、大桥米/座5799.472/3占路线总长的11.9%2中桥米/座319.04/53小桥米/座219.02/54平均每公里桥梁长度米/公里1305涵洞米/道4649.5/1246平均每公里涵洞道数道/公里2.5三、路线交叉1互通式立体交叉处32分离式立体交叉处84通道道88（其中通道带涵）735天桥座206平均每公里通道天桥道数道（座）/公里2.22四、三期工程1防撞波型护栏公里206.892隔离栅公里126.93标志牌块360五、服务设施1服务区/停车区处1/0钟岗服务区/2收费站处23养护工区处1设在老河口互通处4管理分中心处0六、征地、拆迁1征地亩4561.952拆迁平方米11356.44主要工程有仙人渡汉江特大桥，桥梁全长5346米，主桥为100+3*150+100米预应力混凝土连续梁桥，滩桥为40米先简支后连续刚构预应力混凝土组合T梁，引桥为30米先简支后连续预应力混凝土组合T梁。二、设计要点（一）路线设计路线所经地区为平原微丘区，地形较为平坦，但区域内膨胀土分布较为广泛，路线设计重点有以下几个方面：1、注重路线方案比选，提出两段比较线与推荐线位进行同等深度的研究。2、重视地质选线，尽量避开强膨胀土地段，局部路段结合地质条件，对高填地段将路基方案与桥梁方案进行充分论证比较。3、少占良田，减少拆迁，尽可能使路基土石方填挖平衡。4、路线注重与地形条件相适应，做到平纵配合良好，平纵曲线半径尽量取用较高的指标，各项指标满足规范要求。5、在本路段需要设置服务区一处，在选线时靠近钟岗水库，将服务区选取在依山傍水的地方，使本条高速公路成为真正的绿化长廊。6、对汉江桥位进行多方案充分研究，保证通航和行洪，并使主通航孔桥在直线上。7、路线方案拟定a、起终点的确定根据工可研究结论，本项目通过郜营枢纽互通与三段高速公路相接。即向东与汉十高速公路随州至襄樊段（路基宽28米）相接，向南与汉十高速公路襄荆连接线（路基宽26米）相接，向北与襄樊至魏集高速公路（路基宽26米）相接。郜营互通列入本项目内，不同的路幅渐变由互通匝道调整，因此本项目的起点定在郜营互通向汉口方向匝道渐变的结束处,起点桩号K297+800。起点为工可报告研究的重要结论之一，从现场情况，起点处地形开阔，地形稍有起伏，适合郜营枢纽互通的布设。本项目的终点定在襄十高速公路谷城至十堰段，谷城互通匝道的起点处。本项目的路基宽26米，谷城至十堰段的路基宽24.5米，由谷城互通匝道渐变衔接。本项目起点位和相关技术标准的衔接，由我院与承担谷城至武当山段设计单位中交第二勘察设计研究院，根据本项目工可结论共同协商，并报业主确认。b、路线走向的方案确定在工可阶段，在本区域内拟定了两条大的比选走廊带，即郜营-龙王集-红水河水库-仙人渡汉江特大桥-三岔路方案，和邓湖-汪家-周家岗-大房营-新店岗-付家寨方案。工可评审确定的路线走廊为：郜营-龙王集-红水河水库-仙人渡汉江特大桥-三岔路方案，路线总长49.87KM。接到初步设计的任务后，我院按照工可审查确定的路线走廊，开展了初步设计线位方案的研究，研究的重点放在如何更有效地避开膨胀土以其减轻对本项目的影响，和优化比选仙人渡汉江桥位。经过多个回合的纸上布线-现场踏勘-取样试验-调整优化的工作，最终提出了四个线位段进行了初步测量和设计，分别为共线段、北线方案、南线方案、谷城比较方案。经初勘初测和内业设计反复比较，本项目的路线推荐方案为：共线段+南线方案，走仙人渡汉江特大桥下游桥位。在施工图设计阶段对此推荐线位进行了进一步的线形优化，最终实施的路线总里程为48.740754KM。本项目所经的主要城镇有襄阳县的伙牌镇、马集镇、龙王集镇、赵集镇、陈棚镇,老河口市的李家染房镇、仙人渡镇；谷城县县城等城镇。本项目路线总长48.740754km，共设平曲线18处，平曲线总长34.209328km，占路线总长的70.186%，最小平曲线半径4500m，路线增长系数1.018。路线最大纵坡3.333%，最小纵坡0.0%，变坡点59个，竖曲线总长23.17785km，占路线总长的47.553%，最小凸形竖线半径16000m，最小凹形竖曲线半径10000m。因本路段平曲线最小半径为4500米，因此无曲线超高和路基加宽设置。局部路段高填方路基与桥梁方案进行比较，综合路堑边坡防护、土石方平衡、环境保护等，以确定路线纵面方案。互通路段平面方案充分研究了互通的设置条件、与被交叉道路连接条件等，并进行路线方案比较。（二）路基、路面及排水防护1、路面根据高速公路行车特点以及本地区的实际情况，本项目路缘带、硬路肩均采用与行车道相同的路面结构组合及路面厚度，在大量的路基路面试验，并吸收国内已建高速公路的成功经验的基础上，确定了以下的路面结构形式。主线：面层采用4cm-Superpave12.5中粒式沥青混凝土、5cm-AC20-中粒式沥青混凝土、7cm-AC25-粗粒式沥青混凝土；基层分上下层各采用18cm水泥稳定级配碎石（或水泥稳定全破碎级配砾石），底基层采用18cm水泥稳定级配砂砾，总厚度70cm。由于郜营互通为两条高速公路相交，交通量较大，其匝道面层和基层采用与主线完全相同的形式和厚度。老河口互通和龙王集互通匝道：面层采用4cm-Superpave12.5中粒式沥青混凝土、6cm-AC20-中粒式沥青混凝土；基层上下层均为水泥稳定级配碎石（或水泥稳定全破碎级配砾石），根据交通量的不同，老河口互通和龙王集互通匝道的基层厚度分别为20cm和16cm。为了保护基层免受水害，延长使用寿命，并增强沥青混凝土面层与基层之间的连接，在面层与基层之间均设置透层和下封层。桥面铺装沥青混凝土层采用两层结构，分别为：上面层选用superpave12.5级配，厚度4cm；下面层选用AC20-级配，厚度5cm，桥面防水层采用SBR改性乳化沥青，用量0.2kg/m2，沥青含量40%，水60%。2、路基边坡坡率路基填方边坡路基填方边坡坡度是根据路基填料种类、边坡高度和基底工程地质条件，并经水文地质及工程地质勘察后确定。本项目在汉江以东（即第15合同段），路基填料主要为弱-中膨胀土，路基填方边坡自上而下，0m-6m边坡坡率为1：1.75， 6m以下边坡坡率为1：2。当一段路堤最大边坡高度8m时，则在6m处直接变坡；当一段路堤最大边坡高度8m时，则在6m处设边坡平台。边坡平台、护坡道宽度均为2m，并设置2%向外倾斜的横坡。在汉江以西（即第6合同段），主要为粘土、亚粘土，路基填方边坡自上而下，0m-8m边坡坡率为1：1.5， 8m以下边坡坡率为1：1.75。当一段路堤最大边坡高度10m时，则在8m处直接变坡；当一段路堤最大边坡高度10m时，则在8m处设边坡平台。边坡平台、护坡道宽度均为2m，并设置2%向外倾斜的横坡。路基挖方边坡路堑边坡设计综合考虑土质、松散状态、力学性质和开挖高度，并兼顾地貌、土石方平衡等因素确定，本着经济合理的原则，边坡设计与边坡防护工程紧密结合。本项目在汉江以东（即第15合同段），挖方路段土质均为弱-中膨胀土，路基挖方边坡自下而上，0m-6m边坡坡率为1：1.75，6m-12m边坡坡率为1：2，12m以上边坡坡率为1：2.5。在6m及12m处设边坡平台，宽度2m，并设置2%向路基倾斜的横坡。碎落台宽度均为2m。在汉江以西（即第6合同段），无挖方路段。3、路基填筑根据膨胀土的特性要求，采用羊足碾压路机进行压实，其压实度要求如下表所示，表中所要求的压实度，均为重型击实试验法求得的最大干密度的压实度。土质路堤应分层填筑、分层压实，分层的最大松铺厚度不应超过30cm。路基压实标准类型路面底面以下深度（CM）压实度（%）上路床03095下路床308095上路堤8015093下路堤150以下90路线所经地区为膨胀土地区，大多土场的土体为弱-中膨胀土。由于膨胀土具有多裂隙、超固结和吸水膨胀软化、失水收缩开裂等反复胀缩变形的特征，为保证工程质量，在本路段主要采用了多种处理方法，对膨胀土细料进行掺加6%石灰土进行改性处理。尽量利用当地资源，在汉江附近采用汉江上面的砂砾作为路堤填料。在素膨胀土路基边缘一定宽度范围内加筋处理。将6%石灰掺加到弱-中膨胀土中的石灰土有较强的稳定性， 试验表明6%石灰改性土表面层暴露在大气中，受雨水和阳光的共同作用，几个月都没出现裂缝和坑槽等不良现象。而且晴天容易干燥，能够很快在上面组织施工。为加快施工进度，缩短工期，同时又能够节省投资。采用了填筑三层素膨胀土再填一层石灰土的，路基填筑方案。为增强路基的稳定性，在填筑素膨胀土的路基边缘250cm范围内铺设一层CE131土工网，作为路基的包边处理。下图为路基填筑方案设计图。图2-1 路堤填筑方案设计图4、路床处治虽然在路床以下的路基中（90区、93区）采用了3层素土后加铺一层石灰处治土和加筋土包边等多种处理方式，但公路路基设计规范（JTJ013-95）规定：路基填料的CBR值上路床要求8%，下路床要求5%，上下路床压实度均要求98%。为使路床满足填料的CBR值及路床压实度的要求，防止膨胀土路基的不均匀变形，有效的阻止水份进入路基内部，我们对路床的填筑也制定了特殊的处理方案。路床顶面一层采用石灰土加砂砾封顶（6%石灰土：砂砾=7：3）；当填土高度大于或等于1.5M的路基，除95区顶面采用石灰砂砾封顶外，其下层均采用石灰土处治填筑，经检测，处治后石灰改性土自由膨胀率（FS）降至26%28%，液限（WL）降至36%39%，无侧限抗压强度可达0.80.85整体强度较高。这样既增强路基的整体强度，又使路床达到了密实、均匀、稳定的效果，且使路面在超载车和超重车的作用下，有足够的强度储备。同时保证了在面层施工时，路床有较高强度，保证车辆通行。5、排水防护A. 排水路基排水系统由边沟、排水沟、截水沟、截水沟急流槽、排水沟圆管涵、排水沟倒虹吸、天然河沟等组成。路基排水原则上不与农田灌溉、鱼塘相干扰。路面表面水由路拱自然漫流排出土路肩以外，进入边沟或排水沟排出。路面结构层排水，由于沥青混凝土面层的裂缝或孔隙，路面表面水渗入到路面结构内部，这部分水逐渐聚集在下封层上部附近，由路拱横向渗流至路面边缘，通过在路面边缘土路肩下设置纵向渗沟，以汇集此部分水流，并通过每隔一定间距设置的横向排水管，将此部分水排出路基范围以外。对中央分隔带内部积水，设置渗沟，并在渗沟设置盲沟材，通过硬PVC横向排水管排出。下图为中央分隔带横断面图。图2-2：中央分隔带横断面图B. 防护合理的工程防护设计既可以稳固路基，又可以美化、保护环境，亦可以节省工程投资，本项目征对不同的填筑方案、地质情况以及当地料材采取了多种设计方案。互通区、服务区以外的填土非浸水一般路堤，采用了三维土工网喷播草坪防护和衬砌拱防护加拱圈内三维土工网喷播草坪防护方式。郜营互通、龙王集互通、老河口互通以及钟岗服务区内路堤，主要采用了全坡面衬砌拱防护，拱圈内三维土工网喷播草坪防护，在边坡高度3m的路段则采用全坡面三维土工网喷播草坪防护。根据当地料材规则片石缺乏的实际情况，拱肋采用25cm厚浆砌片石加表面6cm厚预制块镶面处理方式，更美观。浸水路堤。在汉江以西的用砂砾作为填筑材料的砂砾浸水路堤，在设计水位+壅水高+波浪侵袭高+0.5m以下全坡面满铺浆砌片石护坡防护，以上路堤采用三维土工网喷播草坪结合衬砌拱处理方案。采用非砂砾填料的浸水路堤的防护，根据当地的料材情况，有规则片石的汉江以西采用25cm厚浆砌片石护坡，其他无规则片石的汉江以东采用25cm厚浆砌片石表面6cm厚预制块镶面护坡。互通区内匝道桥台护坡及路堤边坡防护路堑边坡。由于膨胀土开挖后应力失去了平衡，吸水后膨胀容易造成边坡滑塌等破坏，路堑防护原则是尽量不破坏原状土，不采用硬性防护。采用了全坡面三维土工网喷播草坪的生物防护形式，但是对于三级和三级以上的路堑边坡，第一级坡体承受了较大的土体应力，为使整个结构稳定，在第一级边坡上加铺了衬砌拱防护，拱圈内三维土工网喷播草坪防护。（三）桥梁、涵洞设计1、仙人渡汉江特大桥a、桥位选择汉江是影响路线方案的一主要因素。在预可和工可阶段对襄十高速公路的跨汉江桥位进行了充分研究。工可报告中选定了汉江仙人渡桥位和付家寨桥位。经过线路综合考虑后推荐选择了仙人渡桥位，作为下一阶段的桥位方案。桥位地处汉江仙人渡滩群，位于老河口市与谷城县交界处，东岸是老河口市的仙人渡口，西岸是谷城县城郊。桥位上游是已完工的王甫洲电站，下游有襄渝铁路桥及谷城县城区，桥位只有选定在仙人渡口的江面宽阔地带。在初步设计中提出了南北两个桥位方案进行同等深度的设计。两桥位相距约2.5公里，南线桥位较之北线桥位河滩已倾于稳定，路线线形顺捷，路线长度短，集跨公路（樊丹线）、铁路（汉丹线）及汉江多功能于一桥等优点；其缺点是该桥位处主河槽宽阔，因通航的需要，需要较大的通航主跨。根据谷城洪泛区内，垂直水流的路段需要以桥跨通过的要求，两桥位处桥梁长度均为5.3KM左右，桥长相当。就整个南线和北线来讲，北线比南线长约1.3KM，造价高，因此将南线作为推荐线位，为弥补南线桥位的缺点，根据预审意见，对南线桥位进行优化，在南线桥位和北线桥位之间增加一个中线桥位进行比选。南线桥位处左汊已衰亡，不考虑通航，主流在此存在枯水期走右汊，中洪水期走中汊的特点，同时桥位位于桥下游中、右汊进口分流点以下，距离下游中、右汊之间的江心洲洲头仅400米，主桥与主流交角达12和14。中线桥位在南线桥位上游380米，距离江心洲洲头780米，主桥与主流交角减少为7和8，河道较为单一，桥梁主跨相应较小。最终将优化后的中线桥位确定为推荐桥位方案。b、桥型方案在全面贯彻“经济、安全、实用、美观”方针的情况下，重视环境保护，满足在航道可能产生的冲刷和摆动变化的情况下的通航要求，并尽量采取工程措施减少施工期间对航道的不利影响。根据泄洪要求，在不通航的河滩上，考虑以经济桥跨布置足够长的引桥，确保三百年一遇洪水情况下的行洪要求。结合当地的实际情况，比选技术可靠、经济合理、工艺先进、工期较短、造型优美，能较快发挥工程效益的桥型方案。结合本桥实际，就主通航孔桥、滩桥、引桥等提出了多种桥型方案进行比选。在初步设计中，对南线、北线桥位的主通航孔桥分别提出了预应力混凝土连续梁和预应力混凝土连续刚构以及下承式钢管拱桥等三个桥型方案，作了充分的论证和分析，最后经预审专家评审，认为从经济性、适用性、安全、施工难易性等多方面来看，预应力混凝土连续梁方案是最合适的推荐方案。由于路线法线方向不可避免的与航线（中汊与右汊均可能通航）存在一定交角，考虑远期三级航道的通航需要，根据通航专题分析和湖北省交通厅航务管理局鄂交航函200022号，省航务局关于汉十高速公路襄樊至武当山段有关通航问题补充意见的函的要求，将主通航孔桥确定为 100+3*150+100米预应力混凝土连续梁桥。仙人渡汉江大桥起点处与国道316及汉丹铁路相交，需建立交桥。根据交叉口的平面布置，和尽量降低桥梁建筑高度，以减少路堤土石方量。将该立交布置成6*30米T梁的桥跨布置方式，并计入本桥的引桥中。引桥位于岸边高位滩地上，为方便施工和减少下部构造的工程量，选取了结构简单、施工较为方便、桥面行车舒适的30米先简支后连续预应力混凝土组合T型梁桥方案。滩桥处墩柱较高，下构工程量较大，采用40米先简支后连续刚构预应力混凝土组合T型梁桥。由此看出，充分的通航和水文分析研究是合理选择桥位的保证，同时，取得航道部门的意见也是桥型选择的关键。C、桥梁设计全桥桥跨布置为：4330米先简支后结构连续预应力混凝土组合T梁（东引桥）2540米先简支后连续刚构预应力混凝土组合T梁（滩桥）（1003150100米）预应力混凝土连续梁（主通航孔桥）8030米先简支后结构连续预应力混凝土组合T梁（西引桥），桥梁全长5346.0米。主桥上构采用预应力混凝土变截面连续箱梁，为三向预应力结构，在纵、横、竖向配有预应力钢束。桥面总宽26.0米，全桥由两幅完全分离的平行桥梁构成，两幅桥翼板之间相距1米。单箱单室截面，顶宽12.5米，箱宽7.0米，翼板宽2.75米。主墩支点上梁高为8.0M，跨中最小梁高为3.30M。梁底曲线为单圆曲线，底板按照变厚度布置，由支点向跨中逐渐减少，支点处厚为115厘米，跨中厚为32厘米，顶板厚度均为30厘米；腹板厚度由支点向跨中由70厘米到40厘米渐次变化，边跨腹板由跨中间向边支点处加大到50厘米。本桥只在主墩支点和边墩支点上布置横隔板，节段划分时节段重控制在140吨以内。仙人渡汉江大桥主桥主墩和交界墩均采用实体墩，主墩上采用GPZ50000型盆式橡胶支座，其中在71#墩上采用了一个固定支座，交界墩上采用GPZ10000DX盆式橡胶支座。在交界墩顶梁端设置SSFC480型伸缩缝，该伸缩缝具有在主桥端预埋宽度大，在引桥或滩桥上预埋宽度小的特点，便于施工。本桥结构计算采用qjx、prbp、gqjx等多套桥梁结构分析软件分别进行分析计算。为了施工方便，节省与引桥合龙时间，采用了先边跨后中跨的合龙顺序。引桥上部构造采用30米等跨先简支后连续预应力混凝土组合T型梁，四或五跨一联。该种先简支后预应力连续的设计方案在我省是首次采用，重点介绍该桥型的设计情况。引桥单幅每跨主梁为6片梁，预制梁长29.76米，预制梁高1.72米，预制T梁顶现浇18cm厚混凝土后形成组合T梁，组合梁高1.90米。混凝土材料：预制梁与现浇混凝土均采用50号混凝土，桥面铺装为9厘米厚沥青混凝土，每片T梁在跨中和两端共设置三道横隔板。横向布置图见图2-3，组合T梁断面图见图2-6。图2-3 桥幅横断面图预制T梁的主梁预应力束选用j15.24低松驰钢绞线，其技术标准符合ASTMA416-90A规定，其标准强度为Rby=1860Mpa,中梁与边梁均布设4束，如图2-4所示，中梁每束由6股j15.24钢绞线组成，边梁每束由7股j15.24钢绞线组成，其控制张拉力分别为1173.15KN（0.75 Rby）和1354.2KN（0.75Rby）。所有钢束均采用两端张拉，管道由预埋金属波纹管成型，锚具采用OVM体系，型号分别为OVM15-6和OVM15-7型。图2-4 主梁预应力束纵断面图在墩顶现浇负弯矩区段布置有预应力钢束，每片梁布设4束，其中N5为2束由3股j15.24钢绞线组成，控制张拉力为586.59KN（0.75Rby），N6为2束由5股j15.24钢绞线组成，控制张拉力为977.65KN（0.75 Rby）。采用一端张拉，每对两根钢束张拉端错开；管道由预埋金属波纹管成型；锚具采用OVM体系，型号分别为BM15-3、BM15-5型。其预应力束布置见图2-5。图2-5 墩顶负弯矩预应力束布置图在先简支后连续的施工中，存在着体系转换，即预制简支T梁首先是安装在桥墩上预先放置的临时支座上，在墩顶负弯矩区预应力钢束张拉完成并压浆强度达到要求后，拆除临时支座,使梁支承在现浇连续段的永久支座上，经支座转换形成墩顶但支座连续梁体系。其墩顶支座布置见图2-7。图2-6 组合梁跨中断面图 图2-7 支座转换示意图引桥先简支后连续组合T梁的施工顺序为：预应力混凝土主梁预制（在墩台施工的同时），存梁一段时间（一个月或几个月）架梁、焊接横隔板连接钢板焊接现浇连续段连接钢筋、浇筑墩顶现浇连续段及后浇钢筋混凝土层在混凝土的强度达到标准强度的80%以后，张拉负弯矩区预应力钢束体系转换桥面系施工桥面沥青混凝土施工成桥。滩桥所采用的先简支后连续刚构预应力混凝土组合T梁与引桥的设计原理基本相同，主要区别在于，主梁与桥墩通过帽梁固结，不存在主梁的临时支座设置，而是将主梁放置在桥墩上，并将主梁底的钢板与墩帽上钢板相焊接，然后墩顶湿接缝完成了主梁与下构的固结。最大优点是，桥墩与主梁实现刚构以后，与主梁共同受力，分配了主梁弯矩，受力较优，同时降低了主梁的梁高，使用料省。在墩柱较高的地方值得推广。2、大、中、小桥沿线工程地质主要由粘土、卵砾石等构成。本线大、中、小桥上构采用了空心板，均为标准跨径，16米和20米两种跨径采用预应力混凝土空心板，10米和13米采用普通钢筋混凝土空心板。下部构造，根据桥梁所在地的地质情况，采用了不同的结构形式，桥台材用的是片石混凝土台与扩大基础或肋板式桥台桩基础，桥墩采用的是双柱式墩与扩大基础或桩基础。3、涵洞涵洞主要以圆管涵和盖板涵为主，管涵都是在工厂集中预制，后按照需要远运到工地。圆管涵包括普通圆管涵和倒虹吸圆管涵。普通圆管涵选取0.75、1.0和1.5米三种结构类型，按2.0米标准管节执行，另外0.5米标准管节作为调整管节长度使用。倒虹吸圆管涵采用指挥部指定的16005000mm预应力混凝土输水管。钢筋混凝土暗盖板涵有暗盖板涵和明盖板涵。钢筋混凝土暗盖板涵采用0、10、20、30、40五种角度的形式，斜交盖板涵端部用梯形盖板调整。明盖板涵设置正交标准跨径2.5、3、3.5和4米四种结构类型，涵台高度分别有2、2.5、3、3.5和4米五种高度型式。涵台台后填土，在填塞栓钉及盖板连接缝的混凝土或砂浆强度达到设计强度的70后进行。在不小于两倍孔径范围内，两侧涵台对称分层填筑及夯实。填料应选择透水性良好的砂质土或砾石等，并保证内摩阻角不小于35度。（四）隧道（无）（五）立体交叉工程设计1、互通式立交为发挥本条公路的效益，方便沿线城镇车辆出入高速公路，根据路线的总体布局和路网规划、被交叉路的等级和交通量、沿线自然条件等因素，本工程共设置了三处互通式立交。郜营互通是汉口至十堰和荆州至河南两条高速公路相交的一级互通。连接襄十、孝襄、樊魏以及汉十襄荆连接线（高速公路）成十字立体交叉处，交叉点位于襄樊市以北约14km的伙牌镇郜营，交叉桩号：汉十高速公路襄樊至谷城段K299+281.241，汉十襄荆连接线K2+234.516，交角：1122753.2。郜营互通周边互通布置图郜营互通只具备封闭式高速公路交通量转换的功能，在此互通不设置上下高速公路的出入口。主要是因为，开发区互通距郜营互通中心仅仅6公里，实际上可以将开发区互通视作郜营互通的开放口。假如郜营互通设开放口，一则开发区互通过于靠近，其功能无法充分发挥，二则郜营设连接线只能与现有伙牌至马集公路（三级，路况较差）连接，大量受吸引交通量通过此路3.5公里经伙牌，上魏樊公路或襄樊市规划城市快速干道进出襄樊是不合适的。根据2024年远景交通量预测结果，通过路网分析，交通量分析，互通选型分析认为，郜营互通立交虽为两条高速公路相交，但是交通量不大，且流向明确，不过分强调枢纽特性，本着实用的原则采用与预测交通量相适应的设计方案，采用半定向加半苜蓿叶方案，即汉口至荆州方向采用双车道半定向匝道；十堰至荆州方向采用单向单车道半定向匝道；南阳至汉口及十堰方向采用单向单车道环形匝道。由于苜蓿叶方案造型结构紧凑，小环道过于靠近，将造成分流、合流和直行交通流的相互干扰，影响或制约了主线的行车安全。为此，依据规范，在襄十高速公路左侧均增设专用集散车道，让分合流车流在集散车道上交织运行，降低了分合流对主线直行车流的干扰，使交通更加顺畅。郜营互通型式为部分苜蓿叶混合半定向型，一级，主线设计计算行车速度100公里/小时，匝道设计计算行车速度4060公里/小时。为避免苜蓿叶交织车流对主线直行车流的干扰，在独立于汉十主线外设置专用集散车道，完全避免交织车流对主线直行车流的干扰。同时，为避免填方，减少路基土石方，在郜营互通，设计了较长的匝道桥，营造一种美观舒适的氛围。龙王集互通为龙王石桥公路（三级）与襄十高速公路襄樊至武当山段（简称主线）互通式立体交叉，型式单喇叭A型，等级三级。主线设计计算行车速度100公里/小时，匝道设计计算行车速度40公里/小时。仙人渡互通为樊丹（襄樊丹江）公路（二级）与襄十高速公路襄樊至武当山段（简称主线）互通式立体交叉，型式单喇叭A型，等级三级。主线设计计算行车速度100公里/小时，匝道设计计算行车速度50公里/小时。郜营互通匝道桥2、分离式立交主线与等级公路相交，除设置互通外，其余全部设分离式立体交叉。桥下净空：主线与其它公路相交时，无论主线上跨还是主线下穿，桥下净高均5.0米；主线与铁路相交时，桥下净高采用8.0米