山區(qū)高速公路關(guān)鍵工程施工控制淺談

收稿日期：2023-11-29

作者簡介：趙波（1988—），男，陜西渭南人，本科，工程師，從事道路工程施工方面的工作。

摘 要：結(jié)合山區(qū)高速公路施工的實踐經(jīng)驗和思考，對山區(qū)高速公路的關(guān)鍵工程、關(guān)鍵工程的施工關(guān)鍵和難點進(jìn)行了分析和總結(jié)，供同行們參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；公路；關(guān)鍵工程；控制

中圖分類號：U412.36? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）03-0079-03

0 引言

隨著國家干線網(wǎng)需要不斷完善，中、西部多山地區(qū)的干線高速公路正在逐步建成并成網(wǎng)之中。結(jié)合十天28標(biāo)項目、蘭永一級公路3標(biāo)、湖南南益高速7標(biāo)、青海同西高速1標(biāo)、青海同賽TSEPC-1項目的經(jīng)驗，總結(jié)穿越高山峻嶺區(qū)公路施工關(guān)鍵工程的控制方法。

1 山區(qū)高速公路關(guān)鍵工程應(yīng)包括的對象

高速公路是汽車專用，行車速度高，因此對路線的平面、縱斷面和寬度要求都很高。為了高速行駛車輛的行車安全，路線需要設(shè)置大半徑的平面曲線，設(shè)置長度較長、坡率較小且不宜頻繁起伏的縱坡，這會導(dǎo)致路基在山區(qū)有較高的標(biāo)高，需對山體要進(jìn)行深挖或高填（大挖、大填），而山體的開挖或填筑勢必導(dǎo)致原來水系的改變或重組。

修建高速公路前期設(shè)備進(jìn)場以及施工期間的材料運輸，需要有基本貫通全線的施工便道。根據(jù)十天項目及青海同賽項目的經(jīng)驗，以下6種工程可以確定為山區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵工程：①施工所需的便道工程，是整個山區(qū)公路項目實施的生命線，它是其他工程能否順利實施的基礎(chǔ)工程。②V級較差圍巖段或特殊圍巖段的隧道，或控制性特長隧道工程。③克服深溝、避免高填方的高墩大跨橋梁工程，或特種結(jié)構(gòu)的橋梁工程。④必須深挖、高填的路基工程。⑤防止或治理山體滑坡的防護(hù)工程和抗滑工程。⑥高速公路建設(shè)期間和建成之后的排水系統(tǒng)工程。

2 關(guān)鍵工程的施工措施

2.1 施工便道

縱向主便道最好能在設(shè)計主線工程時就考慮縱向便道的選線。便道的選線和修建應(yīng)考慮山區(qū)村莊的出行便利，可與地方交通部門溝通，最好能夠永臨結(jié)合，以便將來便道繼續(xù)為群眾服務(wù)。

2.2 地質(zhì)情況極差的雞爪型地貌段

在地質(zhì)情況極差的雞爪型地貌段，應(yīng)對深挖路基和短隧道做慎重選擇。如果選擇隧道通過方案，對長度超過300 m以上的隧道應(yīng)盡量采用分離式方案，選擇雙連拱隧道方案時最大長度不應(yīng)超過500 m。在地質(zhì)復(fù)雜的地段，路線應(yīng)盡量選擇分離式方案，為了保護(hù)環(huán)境減少對原地貌的破壞，應(yīng)盡量選擇隧道、橋梁、半路半橋或半路半隧方案。

2.3 跨越深溝的橋梁工程

由于高空作業(yè)的危險性極高，且山區(qū)便道交通不便，為了減少對原地貌的破壞，選擇橋梁跨越時，應(yīng)盡量選擇較大跨徑的橋梁。采用常規(guī)橋梁方案時，橋梁跨徑應(yīng)盡可能統(tǒng)一，為了方便橋梁預(yù)制，應(yīng)盡量減少基礎(chǔ)、下部構(gòu)造及預(yù)制梁的規(guī)格種類。

2.4 大梁預(yù)制場

大梁預(yù)制場宜集中設(shè)置，但面臨場地限制和便道運輸?shù)南拗茣r，需要分散設(shè)置。預(yù)制場需要的場地較大，對缺少平地的山區(qū)而言尤其困難，預(yù)制場不可避免地要設(shè)置在橋頭路基上。橋頭路基多是深挖路段，施工需要較長的工期，且因山區(qū)公路架梁時，運梁大多只能從主線路基及橋上通過，甚至需要穿越隧道，橋梁需要逐橋架設(shè)[1]。

2.5 橋梁基礎(chǔ)方案

在地質(zhì)條件允許時，應(yīng)盡量選擇擴(kuò)大基礎(chǔ)或群樁基礎(chǔ)方案。選擇群樁是為了減短樁長，以便人工能夠開挖，因為鉆孔樁設(shè)備很難到達(dá)懸崖峭壁上設(shè)置的橋墩位置。

在迫不得已或地質(zhì)情況良好的地段，方可選擇深挖、高填路基通過方案。因為深挖高填勢必會破壞原始地貌，深挖可導(dǎo)致原山體失去穩(wěn)定，大量的棄方堆放區(qū)存在滑坡風(fēng)險或泥石流隱患。

對于迫不得已采用的深挖、高填路段，為了確保路基穩(wěn)定及長久安全，深挖段應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁等方案進(jìn)行抗滑和防滑。高填地段則應(yīng)在坡腳處增設(shè)護(hù)腳或抗滑樁。

2.6 山區(qū)高速公路

山區(qū)高速公路的修建會改變既有的水系系統(tǒng)，因此施工前應(yīng)認(rèn)真調(diào)查，完善施工期間和工后的排水系統(tǒng)，以防大雨或暴雨對周邊環(huán)境造成損害。

3 關(guān)鍵工程施工關(guān)鍵點控制

3.1 縱向便道

便道工程的關(guān)鍵點是便道的選線，選線方案不僅涉及到建設(shè)成本，也會對通行安全和環(huán)境產(chǎn)生影響。

選線應(yīng)盡量利用地方道路或盡量形成地方道路，避免大填大挖。不宜在匯水溝內(nèi)修建便道，盡量減小便道縱坡。復(fù)雜地段應(yīng)在可見范圍內(nèi)設(shè)置錯車道，便道在主線的半填半挖地段應(yīng)盡量選在主線范圍內(nèi)。

便道在使用期間，應(yīng)在陡坡及急彎處設(shè)置警示標(biāo)志，臨空邊應(yīng)設(shè)置防撞墻。施工組織應(yīng)盡量避免跨深溝或山梁調(diào)配土石方，否則便道寬度應(yīng)滿足雙向行車要求，或修建成循環(huán)道路。

3.2 中、短隧道工程

中、短隧道一般設(shè)置在山坡坡腳處穿越山梁（雞爪型地貌居多），隧道一般埋深較淺，地質(zhì)較差，大多為IV級和V級圍巖，圍巖整體破碎，裂隙發(fā)育，多雨地區(qū)滲水嚴(yán)重。這類隧道不論結(jié)構(gòu)形式如何確定（分離式、小間距式或雙連拱式），施工的關(guān)鍵點都是預(yù)支護(hù)措施（超前進(jìn)行圍巖加固或超前支護(hù)）和初期支護(hù)措施的實施。初期支護(hù)應(yīng)及時封閉成環(huán)，以確保圍巖穩(wěn)定。

3.3 跨越V型或U型深溝的橋梁工程

3.3.1 高墩施工的難點

高墩施工的難點主要包括：①材料、模板、施工機(jī)具的垂直提升問題。②人員的垂直上下、高空作業(yè)時所需的工作平臺的提供問題。③混凝土的垂直輸送和輸送泵管發(fā)生故障時的排除問題。④山溝的順溝風(fēng)較大，在高空作業(yè)時模板及施工支架的穩(wěn)定問題。⑤主鋼筋接長時的自身穩(wěn)定和施工作業(yè)平臺提供問題。⑥墩身或塔身的垂直度及標(biāo)高控制問題。

山區(qū)的橋梁基礎(chǔ)施工很困難，有些處在河流之中，有些處在半山腰處。河流當(dāng)中的基底大多為卵石層和基巖，設(shè)計要求系梁或承臺必須設(shè)置在河床面以下，這為承臺基坑施工帶來很大困難。不過北方的河流大多是季節(jié)性的，因此可以將基礎(chǔ)施工時間安排在旱季，盡量減少水中作業(yè)。對主河槽內(nèi)的基礎(chǔ)施工（如蘭永項目的黃河大橋），則選用鋼管工作平臺施工方案，但鋼管生根十分困難。

半山腰的基礎(chǔ)施工，鉆機(jī)無法到位的，只能采取人工挖孔的方式進(jìn)行施工。高墩采用提升模板，采用大噸位起重機(jī)解決垂直提升問題，采用安全爬梯解決人員上下通道問題。

3.3.2 懸臂現(xiàn)澆掛籃施工的關(guān)鍵控制點

橋梁上部構(gòu)造采用連續(xù)梁跨越深溝河流時，采用掛籃進(jìn)行懸臂現(xiàn)澆。結(jié)合蘭永項目黃河大橋和湖南南益7標(biāo)的洞庭湖大橋經(jīng)驗，對懸臂現(xiàn)澆掛籃施工的關(guān)鍵控制點進(jìn)行分析和總結(jié)，具體有以下10點：①懸臂現(xiàn)澆的重點在掛籃的選擇和使用，采用菱形輕型掛籃。②臨時固結(jié)方案是保證施工過程單T兩端平衡和安全的重要措施，采用在墩頂預(yù)埋高強(qiáng)高筋的方式進(jìn)行臨時固結(jié)。③0#塊施工，0號塊支架，由于施工的橋墩不高，均采用搭設(shè)落地式支架方案。④支架及掛籃預(yù)壓采用堆載（砂袋）的方式進(jìn)行。⑤模板安裝、鋼筋綁扎成型、預(yù)應(yīng)力管道孔預(yù)留、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力施加等都是常規(guī)工藝，按照規(guī)范嚴(yán)格控制即可。⑥掛籃施工的關(guān)鍵，一是掛籃前移過程的傾覆預(yù)防和到位后的后端錨固，二是模板在已澆筑段與新澆筑段的固定、標(biāo)高控制及線型控制，每個塊段施工都要按照監(jiān)控單位提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確放樣和嚴(yán)格控制。⑦邊跨及中跨合龍段施工時均要對兩端進(jìn)行臨時鎖定。中跨合龍時，連續(xù)梁要適時解除臨時固結(jié)和支座的臨時鎖定。⑧通長預(yù)應(yīng)力束的穿束是大跨徑連續(xù)梁施工的難題，采用人工配合穿束機(jī)的方式進(jìn)行穿束，最后幾根的穿束非常困難，以后可考慮適當(dāng)加大預(yù)留孔徑的方式予以解決。通長束的防崩鋼筋在每個塊段施工時都要認(rèn)真檢查。⑨預(yù)應(yīng)力張拉時機(jī)要遵循設(shè)計要求，除按強(qiáng)度指標(biāo)控制外，還要考慮混凝土齡期及對彈性模量的要求。⑩壓漿是保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線耐久性的重要手段，通長束壓漿要在管道最高點設(shè)置排氣兼壓漿觀察孔，壓漿到達(dá)最高點后要及時堵塞排氣孔。

3.4 深挖路段施工難點的分析及控制

深挖路段的施工難點包括：①地面起伏較大，要準(zhǔn)確確定開挖坡口界線比較困難。應(yīng)采用分段放樣法，在地形變化處準(zhǔn)確放出開挖線。②深挖的石方路段，邊坡的坡率及坡面的平順度很難控制，應(yīng)在邊坡位置采用光面爆破施工技術(shù)，并應(yīng)及時清理坡面危石，隨時檢查開挖寬度[2]。③開挖深度較大時，很可能引起邊坡滑坡，所以應(yīng)加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測，及時施做設(shè)計的防護(hù)及支護(hù)工程。④高邊坡的防護(hù)大多采用錨索框架梁，由于邊坡高度大，因此應(yīng)開挖一級防護(hù)一級。

3.5 高邊坡錨索框架梁施工控制要點

高邊坡防護(hù)錯采用錨索框架梁方案。預(yù)應(yīng)力錨索框架梁由兩大部分組成，即框架梁和錨索。框架梁既是阻擋邊坡下滑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，又可為預(yù)應(yīng)力錨索提供支撐點，即作為張拉端錨固點。

預(yù)應(yīng)力錨索（桿）大多采用全長黏結(jié)型（二次注漿），也有采用拉力型和壓力型的。錨索由索孔、錨索、錨墊板和錨具組成。施工順序一般是先成孔和安裝錨索（索孔成孔、安裝錨索并施工錨固段），后澆筑框架梁。該順序的優(yōu)點是坡面成型后就可立即施工，缺點是框架梁施工時鋼絞線張拉段外露，框架梁澆筑時孔口需要妥善保護(hù)，對修槽、模板安裝都有所不便。

錨索施工有以下11個控制要點：①成孔鉆機(jī)應(yīng)采用專用錨桿鉆機(jī)，鉆機(jī)要適用各種地層，尤其是在基巖內(nèi)能順利鉆進(jìn)。②成孔工藝宜選用無水鉆進(jìn)工藝，不得采用泥漿護(hù)壁工藝。迫不得已采用濕法（清水）鉆進(jìn)時（如巖石層），成孔后要認(rèn)真清洗鉆孔孔壁，孔壁不得留存泥漿，因為泥漿會減弱摩阻力。③對容易塌孔的地層及壓力型錨桿，應(yīng)采用套管護(hù)壁鉆進(jìn)并在套管內(nèi)安裝錨索及一次注漿后拔出套管。④坍孔處理。鉆孔時發(fā)生坍孔應(yīng)立即停鉆，退出鉆桿，之后注漿穩(wěn)固孔壁，24 h后重新掃孔鉆進(jìn)。⑤孔徑和孔深控制。孔徑和孔深都不得小于設(shè)計要求。⑥成孔后除過檢查孔徑、孔斜、孔深外，還應(yīng)清理孔內(nèi)的粉塵和石渣，濕法成孔的要徹底清除孔壁粘漿（用高壓水沖洗）。⑦框架梁施工前應(yīng)整修坡面，坡面應(yīng)該呈大體平整狀。高凸處應(yīng)予削減，低凹處應(yīng)采用噴射混凝土或漿砌片石找平，應(yīng)采用人工開挖溝槽方式，使框架梁底面位于坡頂面下。⑧采用后施工框架梁法時，混凝土澆筑時應(yīng)注意保護(hù)外露鋼絞線和孔口。混凝土澆筑必須振搗，鋼筋綁扎應(yīng)注意搭接連接。⑨錨索張拉。錨索張拉與后張法一樣，宜采用整束整體張拉的方式進(jìn)行。為了避免錨索回縮減少預(yù)應(yīng)力度，張拉應(yīng)超過設(shè)計規(guī)定值的10%，再卸載至規(guī)定值鎖定錨固。⑩張拉控制。張拉采用雙控方式（應(yīng)力、伸長量）進(jìn)行控制，并以應(yīng)力為主，伸長量校核（在-5%～+10%范圍內(nèi)的為正常），在正常范圍內(nèi)的可以鎖定。由于張拉后地層也會變形，伸長量一般較計算伸長量偏大。?施工采用的腳手架應(yīng)固定在巖面上，可采用雙排豎管，應(yīng)加密剪刀撐和水平撐，要求支架穩(wěn)定牢靠。

3.6 高填方地段的施工難點分析及控制

高填方地段的施工難點包括以下12個方面：①高填方地段多處于深溝內(nèi)，地面起伏較大，設(shè)備進(jìn)場及調(diào)配困難、原地表的臺階開挖也比較困難，因此便道修建非常重要。②利用石方的填筑段，填筑材料的粒徑大小很難滿足規(guī)范要求，填筑厚度控制、壓實度控制也比較困難。③高填方段一般和大挖方或隧道在縱向是相連的，山區(qū)的地勢一般較陡，因此高填方段大多也是陡坡地段，橫斷面上一般為半填半挖，基底及填挖結(jié)合面處理困難，尤其對很陡的山坡地形。填筑時應(yīng)嚴(yán)格處理原地面及縱向、橫向的結(jié)合界面，在縱、橫向填挖結(jié)合部位應(yīng)合理設(shè)置臺階。規(guī)范規(guī)定緩坡地段要挖臺階，但對陡坡地段沒有明確的規(guī)定，因此挖成大臺階比較合適，寬度至少2 m，以便填挖結(jié)合位置的壓實控制，高度應(yīng)根據(jù)地形確定。④高填方大多處于溝谷地帶，因此路基施工前要先進(jìn)行排水涵洞的施工[3]。⑤由于高填方的主要目的是消耗大挖方或者隧道的棄方，只要設(shè)計認(rèn)為可用的填料都可使用。⑥中硬巖、堅硬巖是高路堤填筑較好的填料，但其粒徑、空隙率、填筑厚度控制比較困難。規(guī)范規(guī)定符合強(qiáng)度規(guī)定的填石料，其粒徑應(yīng)不大于 500 mm，并不宜超過層厚的2/3，宜有較好的級配。但實際挖方段放炮施工時，很難達(dá)到上述要求，因此在挖方放炮時，應(yīng)注意炮眼距離和裝藥量的控制，粒徑過大時，應(yīng)進(jìn)行二次破碎。⑦填方區(qū)路基應(yīng)從最低標(biāo)高處的臺階開始分層填筑，應(yīng)采取縱向分段、水平分層、逐層壓實的填筑方式。⑧同層路基的全寬應(yīng)采用同種填料，不得混填性質(zhì)不同的填料，每種填料的壓實連續(xù)厚度不宜小于500 mm。⑨施工中應(yīng)預(yù)留路堤沉降所需的寬度。⑩施工組織應(yīng)優(yōu)先安排高填方路段的施工并盡快完成填筑，有條件時最好能有一個雨季的自然沉降期。?應(yīng)采取沖擊碾壓或強(qiáng)夯等增強(qiáng)措施對可能的壓實度不足進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。?施工時應(yīng)進(jìn)行沉降及水平位移觀測。

參考文獻(xiàn)

[1] 張軍，張民.公路工程施工中關(guān)鍵部位的施工技術(shù)分析[J].運輸經(jīng)理世界，2020（8）：133-134.

[2] 王志勇.山區(qū)高速公路橋梁施工安全管理與控制[J].運輸經(jīng)理世界，2023（17）：79-81.

[3] 屈文強(qiáng).關(guān)于山區(qū)高速公路控制測量網(wǎng)建立方法的探究[J].現(xiàn)代測繪，2020，43（4）：19-22.