山區高速公路橋梁施工技術及其特點研究

趙東海

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810000）

山區高速公路橋梁施工技術及其特點研究

趙東海

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810000）

橋梁是高速公路施工中的關鍵，對高速公路施工質量、性能產生重要影響，因此必須予以重視。對于山區高速公路施工來說，由于地形復雜，橋梁隧道會占據較大比例，最高可達到高速公路的80%，橋梁施工水平在一定程度上可以反映出整個高速公路的施工水平。文章對山區高速公路施工進行概述，分析了山區高速公路橋梁施工特征，研究了山區高速公路施工技術。

山區 高速公路 橋梁施工技術 特點

1 前言

隨著社會經濟的發展，我國交通事業逐漸走向繁榮，對社會生產以及人民生活產生了重要影響。國家推行西部大開發戰略以后，高速公路進山區的項目逐步落實，山區高速公路建設規模逐漸擴大。與一般高速公路施工相比，山區的施工環境更加惡劣，施工難度更大，如何把握住要點，保證施工安全與施工質量，是所有施工人員需要長期思考的問題。

2 山區高速公路施工概述

山區高速公路具有以下幾個特征：一是地形復雜，具體表現就是地面不平整，地面高度差很大，且橫坡很陡，地形容易發生變化；二是地質復雜，存在很多不良地質，斜坡不穩定，容易發生崩塌，有可能存在巖溶或者是煤氣地層等，不僅施工難度大，且施工過程中存在一定的危險性；三是水文環境比較特殊，地下水環境復雜。這些都是山區高速公路施工尤其是橋梁施工中必須面臨的問題。受到以上幾種因素的影響，施工線路布設環節會存在約束，從“平”的方面來說，平面曲線較多且半徑小，導致施工線路復雜，增加管理難度；從“縱”的方面來說，縱向坡度較大，施工難度大；從“橫”的方面來說，半邊橋、高擋墻數量較多，墩臺形式也很多［1］。

因此，橋梁施工設計環節就要充分考慮橋梁中的具體構造與地形、地質之間的關系，如果忽視對外界因素的考慮，設計方案不合理，就很有可能會導致施工半路終止，更換設計方案。同時，山區周圍水系較多，一些地區容易出現洪水、泥沙等問題，且路線也非常復雜，為了確保施工和使用的安全性，一般會沿溪布置展線。除此之外，山區高速公路橋梁中大多數都是彎橋或者是坡橋，彎扭耦合的作用下，會沿著某一個不動點產生變形；大縱坡長橋一般都是單向行駛，在車輛單向制動作用下，梁體在一段時間以后會沿著車輛行駛反向發生滑移，如果橋梁施工時選擇的是全連續結構，就是用橡膠結構的支座把上下結構連接起來，梁體在發生滑移時就會導致自身受力不平衡，橡膠結構有可能破壞，或者是橡膠座發生脫空，導致結構被破壞。長此以往梁體就會出現開裂現象，橋梁使用安全性得不到保證。為了解決這一問題，可以采用以下兩種方法：一是先簡支后結構連續，二是采用墩梁固結的連續體系。這種方式可以適應平面線形，同時可以滿足橋梁受力需要。

3 山區高速公路橋梁施工特征分析

3.1 施工周期較長

施工周期長是高速公路橋梁施工中的典型特征，這是由特殊的施工環境決定的。正常情況下，高墩柱混凝土澆筑高度在4米以上即可，最高也不會超過6米，但是山區地形環境復雜，坡度大，導致部分地區高度差過大，為了彌補這種高度差，保證橋梁安全，高柱墩混凝土澆筑高度就會明顯加大，高度會達到20米，為了保證高墩柱的穩定性達到要求，必須控制好澆筑次數，一般至少在4次以上，如果溫度、濕度等環境因素不良，澆筑次數會達到十次以上。總而言之，無論是在施工難度上還是在施工量上都遠遠大于普通高度公路橋梁，一些環境非常惡劣的山區施工工期甚至會超過6個月［2］。

3.2 機械設備以及模板投入大

山區高速公路橋梁施工中，一般會根據實際情況對模板施工進行單獨設計，形成一個獨立的施工體系。由于施工時間有限，而單根高墩柱由于澆筑高度過大、施工環境不良等因素會導致施工時間過長，如果單根澆筑就很有可能在規定工期內無法完成任務，因此一般都會多個墩柱平行施工，要求每根墩柱配置6米以上的模板，同時配置多套施工設備。這樣一來，模板、吊車以及其他大型設備的需求量就會明顯加大，這無疑會增加施工單位的壓力［3］。

3.3 施工單位資金周轉壓力大

資金周轉壓力來源于兩方面，一是上面分析的模板、設備投入大，前期投入較多，如果企業資金實力不足，就會產生較大資金壓力；二是山區高度公路由于地形地貌復雜，計量很麻煩，會浪費很多時間。一般情況下，業主會規定每根墩柱完成最后一次澆筑、且混凝土齡期超過28天，方才有資格計量，否則不計入計量范圍。前面已經分析過，由于施工條件的特殊性，會采用多根墩柱平行施工方式，大量墩柱處于正在施工中，沒有計量資格，施工單位資金不能及時回收，也就是支付周期長，這無疑會加重施工單位的壓力。施工中后期時，幾乎所有資金都壓在工程上，同時還要為橋梁上構梁預制場地做好準備，這就需要額外的資金投入。如果承包商沒有做好資金準備，出現資金斷鏈問題，就會導致施工無法順利進行下去［4］。

3.4 高墩施工難度大

由于坡度差問題，山區高速公路施工中經常會遇到高墩施工，這類墩柱典型的特征就是重心高、截面積小，且墩身的柔度很大。這就對施工技術提出較高要求，軸線控制時難度較大，一旦出現較大偏差，高墩柱的穩定性就得不到保證，高速公路運行安全也就得不到保證［5］。

3.5 施工危險性大

由于高速公路橋梁施工的很多環節都是高空作業，施工危險性要高于一般工程，安全事故時有發生。這就要求施工人員具備一定的安全意識，一是按照設備規定安全操作，防止大型機械設備對人體造成傷害；二是按照施工安全準則戴好安全帽、系好安全帶，防止出現高處墜物傷害事故或是高空墜落事故。但是從實際情況來看，這幾點在高速公路橋梁施工中并沒有被完全落實，施工安全管理水平還有待提升［6］。

4 山區高速公路施工技術研究

4.1 橋梁上下部結構施工技術

建筑作為一種文化現象能與人產生交流[1]6是毋庸置疑的。相比以使用功能為主導的旅店，這種文化交流現象在民宿身上有更好的體現[2]。

首先，對于橋梁下部結構來說，是整個高速公路橋梁施工的根基，下部結構施工對后續施工產生直接影響，要求技術人員對施工區環境以及周邊環境進行詳細考察，明確地質、地形以及水文特征，并根據這些信息確定承臺和墩身的施工順序以及具體施工方法。如果施工區水文環境良好，沒有深水情況，可以將施工區用簡易板圍堰，之后開挖基坑，然后開始施工。墩身施工時，如果高墩數量較多，墩身施工時可以選擇滑模方式，這種方法最大的優勢就是可以對外形結構和尺寸進行精密控制，保證其可以滿足設計要求，使施工順利有序進行［7］。

其次是上部結構施工，具體施工方法有兩種，一種是預制安裝，另一種是現澆。后者對施工條件有較高要求，成本相對高，且施工工期長，因此如果對橋梁上部結構沒有特殊要求，一般會選擇預制安裝方法。施工過程中，需要將橋梁分段預制，在安裝墩頂處的塊件時，需要使用架設機械設備。塊件預制完成以后，依次進行起吊和安裝，方向與橋梁方向相同，并將橋墩作為對稱點。以上操作全部完成以后，進行預應力筋張拉，主要起到接長懸臂的作用。這種方法施工速度較快，可以緩解工期以及資金壓力，目前被廣泛應用于高速公路橋梁施工中。

4.2 雙層高架橋梁施工技術

對于一些地形地貌非常復雜的山區，很有可能不具備常規橋梁設計條件，此時就有可能選擇雙層高架橋梁，具體涉及到以下施工技術：

4.2.1 基本施工技術

首先跨徑的選擇，一般要求將其控制在20米至40米之間，如果跨徑太小，橋墩數量就會很多，下層橋行車視線就很有可能會被阻擋，影響行車安全性；如果跨徑太大，橋墩橫截面尺寸就會過大，導致橋梁整體結構不協調。同時受到地形的影響，公路曲線半徑一般較小，大跨徑橋梁的適應性不強［8］。

其次是上部結構類型選擇，一是要考慮橋梁本身受力特征，二是考慮到經濟性，目前比較常用的就是組合小箱梁，施工工藝相對成熟。

4.2.2 安全性考慮

雙層高架橋梁與一般山區高速公路橋梁相比，更容易出現安全事故，因此施工中還要考慮以下問題：首先要設置緊急停車帶，橋梁投入使用以后，一旦出現安全事故方便救援車輛進入。停車帶長度和寬度分別為30米、15米；下層橋梁若在框架式橋墩內設置停車帶會增加框架跨度，一般選擇在分離式橋梁部分設置港灣式緊急停車帶。其次是防火措施，山區環境相對封閉，一旦發生火災后果不堪設想，因此施工階段就要做好防火準備，不僅要在指定位置設置消防設施，同時還要提升結構本身防火能力，可以在梁的側面以及墩柱上刷上一層消防涂料，防止橋梁著火；最后是要設置橋墩防撞設施，山區地質環境復雜多變，一些地區山上經常會滾下一些石頭，撞擊橋梁，引發危險。為了避免這一問題，施工之前需要將周邊孤石懸石清除干凈，在公路橋梁附近山體周圍設置柔性護網，最好在橋墩底部設置防撞套筒，一般使用混凝土結構，防護高度一般在3米至5米之間；另外還要在套筒和橋墩中間設置一個緩沖層，采用橡膠結構，厚度在5厘米左右，這樣一旦發生撞擊，其可以起到一種緩沖作用，吸收掉一部分撞擊能量，有效保護橋梁［9］。

4.3 橋梁高墩施工技術

關于橋梁高墩前面已經簡單分析過，其重心高、截面積小，且墩身的柔度很大，對施工技術提出較高要求，軸線控制時難度較大，對施工技術水平有較高要求。施工技術要點如下：

4.3.1 測量放樣及支架搭設

高墩正式施工之前，必須做好測量放樣工作，為軸線控制做好準備，將誤差控制在工程允許范圍之內，提高高墩柱的穩定性。測量放樣完成以后進行支架搭設工作，涉及到以下幾點：一是根據材料運輸需要、墩柱澆筑需要合理搭設支架，保證位置合適、數量足夠，方便材料運輸和澆筑工作的開展。搭設完成以后要對其強度和剛度進行檢查，保證滿足施工要求，防止發生安全事故；二是對支架進行受力分析，對于扣件式鋼管支架，搭設之前就必須做好受力計算工作，以往經驗表明受力最大的位置就是立桿底段，因此要將這一部分作為計算重點［10］。

4.3.2 鋼筋及鋼模板

按照施工技術要求完成調直、切斷及除銹等工作，加工完成以后編好號碼，按照順序堆放。將這些鋼筋運到施工現場以后，用吊車將其運輸到作業平臺上，并按照施工要求做好捆扎和焊接工作。對于墩柱主筋使用的鋼筋，焊接時必須要將接頭錯開，將接頭鋼筋面積控制在鋼筋總面積的25%之內，箍筋接頭則要求四角錯開，中心點誤差不能超過2厘米；高墩施工中采用的鋼模板一般是由兩個半圓形鋼模板拼裝而成。預制鋼模板時，要求施工人員對鋼結構進行仔細檢查，尺寸、型號以及質量等必須滿足要求，安裝過程中要對牢固性進行隨時檢查

4.3.3 混凝土澆筑

施工的時候如果環境溫度較高，在對混凝土進行澆筑的時候就要適當減小澆筑的厚度，有利于散熱。施工的時候如果外界環境溫度較低，在對混凝土進行澆筑的時候就要適當增加澆筑的厚度，防止外界低溫導致散熱過快對混凝土的內部結構造成影響，產生過大的溫度應力。由于墩身高度較大，一次性澆筑成型無法實現，需要進行分次澆筑。墩身和墩臺在終凝之前，不允許泛水。要求施工人員熟練掌握澆筑技術，拆除模板時做到輕拿輕放，防止模板變形。施工完成后要做好墩身和墩臺的養護，一般采用灑水養護方式，比較容易操作，且效果較好，不易出現裂縫。高墩柱施工時工作人員一般都是高空作業，要求技術人員戴好安全帽、系好安全帶，并按照要求操作混凝土輸送泵等，避免發生安全事故，保護好施工人員的生命安全。

5 結語

隨著社會經濟的發展，山區與外界的經濟交流越來越頻繁，對交通不斷提出新的要求，山區高速公路建設規模越來越大。由于特殊的地形地貌，橋梁在公路中占據很大比重，對整個高速公路運行水平產生重要影響，因此必須予以重視。

［1］鄒玉龍，蒙云.山區高速公路橋梁防撞護欄優化設計及其施工技術［J］.內蒙古公路與運輸，2009，12（14）06：23-27.

［2］方傳強.試述山區高速公路施工質量控制與監視［J］.黑龍江交通科技，2014，15（10）01：32+34.

［3］施俊杰.分析山區高速公路橋梁的設計方法與施工工藝［J］.科技風，2014，12（15）05：143-144.

［4］趙東洋.高速公路橋梁工程中高墩施工的翻模技術特點與應用［J］.民營科技，2014，13（11）04：177.

［5］張宏華.山區高速公路橋梁的設計方法與施工工藝分析［J］.中國高新技術企業，2008，15（12）02：151+154.

［6］葛勝錦，王學軍.山區高速公路橋梁的設計方法與實踐［J］.公路，2008，16（14）09：237-244.

［7］楊寶林，韓友續.山區高速公路雙層高架橋梁設計探討［J］.公路，2010，12（14）02：42-46.

［8］彭衛國.山區高速公路橋梁設計中幾個問題的探討［J］.公路交通科技（應用技術版），2007，10（13）12：111-114.

［9］樊敏央，包升林.山區高速公路橋梁施工安全問題的原因分析及對策研究［J］.城市道橋與防洪，2015，14（17）05：158-160+19.

［10］葛忠廣.淺談如何做好山區高速公路橋梁施工的安全管理工作［J］.門窗，2013，9（6）06：257.