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摘 要:山区高速公路施工,由于山区环境比较复杂,工程建设难度较大。文章主要通过对山区高速公路施工上的特点进行探究,从而找出合适施工方法及其工艺,更好地保证山区高速公路施工的质量。
关键词:山区;高速公路;施工特点;施工技术
中图分类号:U415 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)2-0132-02
1 山区高速公路的施工特点
1.1 填土高度的增加
在高速公路建设些行人以及车辆横穿的设施很有必要。因地制宜,将地形上的高低不平的特点建设成为天桥式的横穿道,进行填土施工主要是为了确保路基的稳定性,当地山区气候多变性也会影响施工的状况,特别是一些边坡以及特殊地质的都会对高速公路的施工造成一定的影响。如某些山区高填方路基,填土高度已经到超过10 m,因为当路基体增加填土的高度时,此时非常容易出现沉降变形的现象。为了解决该类型的施工问题,合理的使用原料以及采用正确的施工工艺非常重要。
1.2 土取舍处理比较矛盾
由于山区地形的跨越从横交错,起伏不均匀,所以必然就有很多地方必须深挖高填,施工前的设计过程中,精确计算出土方应该的填挖数量是相对困难的,这就必然会造成挖填土上的失衡,土的取舍就会出现矛盾,这就可能导致公路施工所用到地的面积变大了,大量地用到当地的农田,这也就会导致征地以及拆迁的工作量逐渐变大,施工的难度也就逐渐增加了。
1.3 深挖或高填地段多
山区的高速公路的要求是纵坡需要平缓,修建的弯道半径需要大些,这也就会必然导致很多的地段需要深挖或者高填方。一些需要高填的路堤,因为不同地域的地质以及水文的迥异,往往会造成所修建的路堤土体包含一些软弱土层,这就会使得路基的稳定性大大的减低了;那些高填方超过10 m的路堤,保证好路基的强度就需要高要求的填筑标准。
1.4 路线中的桥涵和通道等特殊工程多
高速公路大多都是全封闭的,为了达到这种目的这就需要很多的桥和通道这些类型的特殊构造物保证道路的安全及其通畅。在对高速工程施工的过程中很多的临时施工便道需要建造出来,沿线的人民生产以及生活受到了较大的影响,而且在修建桥涵以及通道压实度比较高的土质,加大了施工难度系数。在山区对桥梁进行施工难度更大,怎样才能有效的处理好桥梁的施工问题,这是不能够忽视的问题。而且山区地势起伏,公路的桥梁长度很大,所以利用到的弯坡和斜桥以及高架桥等等都比较多,这些因素也无形增加了工程施工的难度系数。
1.5 路基边坡的技术要求高以及投资大
在高速公路上行驶中车辆安全以及平稳非常重要,对山区高速公路路基的边坡采取的防护以及加固不但需要专业的技术要求,同时也要符合一定的美学指标。桥隧的建设在山区高速公路的建设占到很大的比例,工程施工利用到的设备设施比较多,所用到的项目工程投资也比较大,以及山区本身的交通条件的问题,所以运送各种材料和设施都很困难,会阻碍整个工程的施工的进程。
2 山区高速公路施工的技术要点
2.1 高速公路桥梁段的施工技术要点分析
对山区公路上的桥梁采取施工它是需要根据当地的地质情况来进行施工的,在山体上进行施工就很大程度上需要挖孔桩作为支柱,假若在河流进行施工,那么就需要钻孔桩。挖孔桩多采用孔灌注这种类型的方法,此时负责该地段的工作人员将孔底的卫生保持在一定的标准非常重要,这样可以防止断桩的现象发生。而且灌注需要有连续性,根据合理的施工方案以及工艺,从而能够保证混凝土达到规定密实的标准。至于在河流中进行水下钻孔桩也需要按照规定的一套施工章程以及管理技术,重要的是把握好泥浆的质量。如若在桥梁上进行施工的时候,必须先预制之后再进行安装,则就是说在装配机械构件时在预制好在进行规范的安装,这个方法对一些高度比较大的桥梁施工时非常重要。
2.2 在高填土施工中的技术要点
高填土路堤的施工要求规范比较严格。路基路面需要时刻保持它的稳定性。一般对路堤能够产生影响的有以下几点,类似于该地域的土质和边坡类型以及回填土所用到的材料等都会影响。对高速公路施工的前期,设计的图纸上的任何数据都需要进行一定的验算,确保正确性才能安全的指导施工的进度,场地的勘察也需要多次进行,根据适合的施工工艺对地质的结构妥善地处理,确保其具有合适的承载能力,选取合适的回填材料,同时也需要进行检验。当工程竣工之后还要对对公路的质量进行沉降的测试,高边的坡提也要采取适合的方式进行验收。
以喀伊的公路施工作为例,由于处于南疆地区,对于部分特殊路基地段进行特殊处理。
2.2.1 盐渍土路基施工
针对盐渍化程度,采取如下措施:清除地表盐渍土;控制填料的易溶盐含量,使之满足规范要求;设两布一膜复合土工布及砾石或卵石隔断,以隔断毛细水上升;完善路基、路面排水系统,设置必要的排水设施,以拦截、排除地表水;路基填料远调砾类土。
2.2.2 湿软路基施工
粉、黏土湿软地基处理,一方面采用换填砾类土的处理方式,按要求碾压密实;泥、砂岩遇水软化处理,当路基高度较低,挖除图纸范围内的不适用材料,换填砾类土,按要求压实;将泥、砂岩挖方段边沟进行加固处理,阻止地表水渗入路基;填石路基严格控制所填石方数量,严禁在路床范围内填筑泥岩。
2.2.3 陡坡路堤或填挖交界
陡坡路堤或填挖交界处施工时开挖台阶,并设置过渡段,过渡段填料在边坡挖方中选取,其强度大于30 MPa、最大粒径不超过10 cm、耐风化的碎石或碎石土,对于土质地段,过渡段采用级配较好的碎石土填筑。同时在路基纵、横向填挖交界处以及半填半挖路基采用土工格栅加固处理,其各项指标不低于JT/T480-2002中有关GSL50-50的要求。 土工格栅铺设前土层表面平整,不允许有硬物突出,铺设时,拉直平顺,紧贴下承层,不得扭曲、折皱。在斜坡上摊铺时,保持一定的松紧度,并保持土工格栅的整体性。
2.2.4 低填浅挖路基
当路基填土高度小于(路面厚度+路床厚度80 cm+调平厚度20 cm)时,对路床厚度80 cm范围内土体进行超挖回填。
零填或挖方段,挖至上路床地面,首先对其下部50 cm的下路床进行CBR值检测,差距太大的进行置换,CBR基本合格的再进行压实度检测,如果达不到97%,用重型压路机压实。
2.2.5 桥涵台背回填
结构物台背处的回填范围,按图纸和监理工程师的指示进行。填筑砾类土,不得采用盐渍土及含有腐殖物、垃圾的土填筑。台背回填处顺路基方向开挖台阶,并分层压实。水泥稳定砂砾压实度不小于98%,基下80 cm范围内压实度不小于97%,其余位置不小于96%。
2.3 路基排水技术要点
由于喀伊公路地处塔里木盆地西部边缘山区,属于天山南脉与昆仑山脉两大山系接合部位,地形地貌非常复杂。山上无植被覆盖,一旦降雨将会对路基边坡造成很大的冲击,严重的可以将路基冲毁,造成交通事故隐患;同时水质中碱含量较高,对普通混凝土有较强的腐蚀性,另外南疆地区冬天温度低,在使用融雪剂后,会对混凝土急流槽产生腐蚀,造成局部脱皮、裂缝、进出水口脱皮现象,对路基边坡产生隐患。因此对路基及路面的排水要求也比较高。
针对喀伊公路的这个特点,施工中按照设计要求,设置陶瓷急流槽,以应对特殊情况,具体施工工艺要求如下:
①陶瓷急流槽设置于路基边坡上,设置间距100 m左右,用于疏排路面流水,由泄水口、急流槽、消力池三部分构成。
②开挖消力池基槽,槽深大于槽底50 mm,槽宽大于急流槽100 mm,基底整平夯实,用3 cm厚7.5#砂浆平顺铺砌,在急流槽底部端头,开挖60 cm×60 cm×10 cm的基槽,用以浇筑混凝土。
③先安装底部急流槽,嵌入底部混凝土中。安装时,扣槽的凹口向上,凸口向下,扣槽接口处用SBS密封填塞,确保接口密实无空隙,同时将急流槽与砂浆紧密粘结,并使急流槽凹口处3 cm高的凸榫全压入砂浆,以增大下滑阻力,然后依次类推至上进水口处。
④进水口的处理方案:两边八字口用陶瓷拦水带衔接,然后再用急流槽衔接。进水口地面先用8 cm厚的小石子混凝土铺砌,然后在其上用100#石油沥青撒铺作为粘结层,再在其上洒铺石屑压入,用于防腐;急流槽进水口用SBS密封接缝。
⑤急流槽直顺度和坡度校正后,两侧两边用填料填满夯实整平,并与原坡面衔接平顺。
2.4 公路隧道施工技术要点分析
对于公路隧道的施工需要根据新奥法的设计工艺进行施工。该施工工艺真正将施工工艺和现场的施工结合起来,可以通过利用先进的监控技术手段,对施工的现场实施全程监测,把握好各个参数的动态,属于一种先进的现代化技术。把这个作为基础,根据数据完善以及修正前期不合理的设计,调整好设计上的缺陷和不足。便于整个山区的高速公路的施工进度以及工程质量上的把关。
以喀伊公路康苏隧道为例:康苏隧道为喀伊项目唯一的一座隧道,送审稿2设计隧道总长590 m,里程为Y4Y4K90+130~Y4Y4K90+720,其中暗洞563 m,明洞27 m。2011年8月新疆公路设计院回访时到现场考察,认为出口Y4Y4K90+330~Y4Y4K90+440段(110 m)围岩为V级软石(砾岩),Y4Y4K90+440~Y4Y4K90+720段围岩为V级硬土(圆砾),考虑原设计地质勘查力度不足,不能准确反映现场情况,拟作为重大设计优化处理。最终施工图于2012年3月份出具,主要变化为:
①Y4Y4K90+330~Y4Y4K90+440段(110 m)开挖方式为暗洞开挖,围岩为V级软石(砾岩),其中Y4K90+420~Y4K90+440段反向进洞,增设35 m长φ108大管棚37根,间距40 cm。
②Y4K90+440~Y4K90+630段(190 m)开挖方式为明洞开挖,增设高边坡防护挂网喷锚设计,最高边坡35 m左右,坡比分别为1:1、1:0.75、1:0.5。
③Y4K90+630~Y4K90+720段(90 m)取消原设计暗洞,改为深挖路堑。
优化后基本情况对比如表1所示。
3 确定设计以及施工方案
综合各方面进行综合比较,重点结合工期、进度、拆迁、施工安全等方面最终决定如下。
3.1 最终设计方案
①现有Y4K90+440~Y4K90+620段围岩等级仍为V级,施工方式由明洞改为暗洞,对于超前支护参数加强结构安全设计,具体加强措施为:超前支护采用Φ50超前注浆导管支护,L-3.0 m,环向间距20 cm,α=10~15?,有效长度1.5 m,即2个钢拱架间距,其余初期支护等按照原设计V级围岩施工,隧道施工工程数量作相应调整。即V级围岩开挖超前支护中,每延米工程数量调整为:Φ50超前导管(4 mm):142 m(每环71根);双液浆:3 m。Y4K90+620~Y4K90+630段设置为隧道出口明洞段。
②为保证施工安全,考虑工期要求,采用地表层无收缩双浆液注浆模式,重点突出其早期强度高,防水性能好,填充度好,低渗透、无污染等特性。
③Y4K90+630~Y4K90+720段保留优化后的设计改为路堑施工。
3.2 最终施工方案
考虑地质条件为弱胶结砾类土,乌恰县范围雨水比较多,洞顶做好排水工作,地表无积水,对Y4K90+440~Y4K90+620段采用地表层双浆液注浆。开挖方式采用短台阶法施工。二次衬砌紧跟施做,滞后不得大于60 m。
参考文献:
[1] 李鹏飞.山区高速公路施工的特点与施工技术[J].科技创新导报,2011,3(12):60-62.
[2]孙萌.对山区高速公路施工技术的几点思考[J].建筑工程,2011,5(6):138-139.
关键词:山区;高速公路;施工特点;施工技术
中图分类号:U415 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)2-0132-02
1 山区高速公路的施工特点
1.1 填土高度的增加
在高速公路建设些行人以及车辆横穿的设施很有必要。因地制宜,将地形上的高低不平的特点建设成为天桥式的横穿道,进行填土施工主要是为了确保路基的稳定性,当地山区气候多变性也会影响施工的状况,特别是一些边坡以及特殊地质的都会对高速公路的施工造成一定的影响。如某些山区高填方路基,填土高度已经到超过10 m,因为当路基体增加填土的高度时,此时非常容易出现沉降变形的现象。为了解决该类型的施工问题,合理的使用原料以及采用正确的施工工艺非常重要。
1.2 土取舍处理比较矛盾
由于山区地形的跨越从横交错,起伏不均匀,所以必然就有很多地方必须深挖高填,施工前的设计过程中,精确计算出土方应该的填挖数量是相对困难的,这就必然会造成挖填土上的失衡,土的取舍就会出现矛盾,这就可能导致公路施工所用到地的面积变大了,大量地用到当地的农田,这也就会导致征地以及拆迁的工作量逐渐变大,施工的难度也就逐渐增加了。
1.3 深挖或高填地段多
山区的高速公路的要求是纵坡需要平缓,修建的弯道半径需要大些,这也就会必然导致很多的地段需要深挖或者高填方。一些需要高填的路堤,因为不同地域的地质以及水文的迥异,往往会造成所修建的路堤土体包含一些软弱土层,这就会使得路基的稳定性大大的减低了;那些高填方超过10 m的路堤,保证好路基的强度就需要高要求的填筑标准。
1.4 路线中的桥涵和通道等特殊工程多
高速公路大多都是全封闭的,为了达到这种目的这就需要很多的桥和通道这些类型的特殊构造物保证道路的安全及其通畅。在对高速工程施工的过程中很多的临时施工便道需要建造出来,沿线的人民生产以及生活受到了较大的影响,而且在修建桥涵以及通道压实度比较高的土质,加大了施工难度系数。在山区对桥梁进行施工难度更大,怎样才能有效的处理好桥梁的施工问题,这是不能够忽视的问题。而且山区地势起伏,公路的桥梁长度很大,所以利用到的弯坡和斜桥以及高架桥等等都比较多,这些因素也无形增加了工程施工的难度系数。
1.5 路基边坡的技术要求高以及投资大
在高速公路上行驶中车辆安全以及平稳非常重要,对山区高速公路路基的边坡采取的防护以及加固不但需要专业的技术要求,同时也要符合一定的美学指标。桥隧的建设在山区高速公路的建设占到很大的比例,工程施工利用到的设备设施比较多,所用到的项目工程投资也比较大,以及山区本身的交通条件的问题,所以运送各种材料和设施都很困难,会阻碍整个工程的施工的进程。
2 山区高速公路施工的技术要点
2.1 高速公路桥梁段的施工技术要点分析
对山区公路上的桥梁采取施工它是需要根据当地的地质情况来进行施工的,在山体上进行施工就很大程度上需要挖孔桩作为支柱,假若在河流进行施工,那么就需要钻孔桩。挖孔桩多采用孔灌注这种类型的方法,此时负责该地段的工作人员将孔底的卫生保持在一定的标准非常重要,这样可以防止断桩的现象发生。而且灌注需要有连续性,根据合理的施工方案以及工艺,从而能够保证混凝土达到规定密实的标准。至于在河流中进行水下钻孔桩也需要按照规定的一套施工章程以及管理技术,重要的是把握好泥浆的质量。如若在桥梁上进行施工的时候,必须先预制之后再进行安装,则就是说在装配机械构件时在预制好在进行规范的安装,这个方法对一些高度比较大的桥梁施工时非常重要。
2.2 在高填土施工中的技术要点
高填土路堤的施工要求规范比较严格。路基路面需要时刻保持它的稳定性。一般对路堤能够产生影响的有以下几点,类似于该地域的土质和边坡类型以及回填土所用到的材料等都会影响。对高速公路施工的前期,设计的图纸上的任何数据都需要进行一定的验算,确保正确性才能安全的指导施工的进度,场地的勘察也需要多次进行,根据适合的施工工艺对地质的结构妥善地处理,确保其具有合适的承载能力,选取合适的回填材料,同时也需要进行检验。当工程竣工之后还要对对公路的质量进行沉降的测试,高边的坡提也要采取适合的方式进行验收。
以喀伊的公路施工作为例,由于处于南疆地区,对于部分特殊路基地段进行特殊处理。
2.2.1 盐渍土路基施工
针对盐渍化程度,采取如下措施:清除地表盐渍土;控制填料的易溶盐含量,使之满足规范要求;设两布一膜复合土工布及砾石或卵石隔断,以隔断毛细水上升;完善路基、路面排水系统,设置必要的排水设施,以拦截、排除地表水;路基填料远调砾类土。
2.2.2 湿软路基施工
粉、黏土湿软地基处理,一方面采用换填砾类土的处理方式,按要求碾压密实;泥、砂岩遇水软化处理,当路基高度较低,挖除图纸范围内的不适用材料,换填砾类土,按要求压实;将泥、砂岩挖方段边沟进行加固处理,阻止地表水渗入路基;填石路基严格控制所填石方数量,严禁在路床范围内填筑泥岩。
2.2.3 陡坡路堤或填挖交界
陡坡路堤或填挖交界处施工时开挖台阶,并设置过渡段,过渡段填料在边坡挖方中选取,其强度大于30 MPa、最大粒径不超过10 cm、耐风化的碎石或碎石土,对于土质地段,过渡段采用级配较好的碎石土填筑。同时在路基纵、横向填挖交界处以及半填半挖路基采用土工格栅加固处理,其各项指标不低于JT/T480-2002中有关GSL50-50的要求。 土工格栅铺设前土层表面平整,不允许有硬物突出,铺设时,拉直平顺,紧贴下承层,不得扭曲、折皱。在斜坡上摊铺时,保持一定的松紧度,并保持土工格栅的整体性。
2.2.4 低填浅挖路基
当路基填土高度小于(路面厚度+路床厚度80 cm+调平厚度20 cm)时,对路床厚度80 cm范围内土体进行超挖回填。
零填或挖方段,挖至上路床地面,首先对其下部50 cm的下路床进行CBR值检测,差距太大的进行置换,CBR基本合格的再进行压实度检测,如果达不到97%,用重型压路机压实。
2.2.5 桥涵台背回填
结构物台背处的回填范围,按图纸和监理工程师的指示进行。填筑砾类土,不得采用盐渍土及含有腐殖物、垃圾的土填筑。台背回填处顺路基方向开挖台阶,并分层压实。水泥稳定砂砾压实度不小于98%,基下80 cm范围内压实度不小于97%,其余位置不小于96%。
2.3 路基排水技术要点
由于喀伊公路地处塔里木盆地西部边缘山区,属于天山南脉与昆仑山脉两大山系接合部位,地形地貌非常复杂。山上无植被覆盖,一旦降雨将会对路基边坡造成很大的冲击,严重的可以将路基冲毁,造成交通事故隐患;同时水质中碱含量较高,对普通混凝土有较强的腐蚀性,另外南疆地区冬天温度低,在使用融雪剂后,会对混凝土急流槽产生腐蚀,造成局部脱皮、裂缝、进出水口脱皮现象,对路基边坡产生隐患。因此对路基及路面的排水要求也比较高。
针对喀伊公路的这个特点,施工中按照设计要求,设置陶瓷急流槽,以应对特殊情况,具体施工工艺要求如下:
①陶瓷急流槽设置于路基边坡上,设置间距100 m左右,用于疏排路面流水,由泄水口、急流槽、消力池三部分构成。
②开挖消力池基槽,槽深大于槽底50 mm,槽宽大于急流槽100 mm,基底整平夯实,用3 cm厚7.5#砂浆平顺铺砌,在急流槽底部端头,开挖60 cm×60 cm×10 cm的基槽,用以浇筑混凝土。
③先安装底部急流槽,嵌入底部混凝土中。安装时,扣槽的凹口向上,凸口向下,扣槽接口处用SBS密封填塞,确保接口密实无空隙,同时将急流槽与砂浆紧密粘结,并使急流槽凹口处3 cm高的凸榫全压入砂浆,以增大下滑阻力,然后依次类推至上进水口处。
④进水口的处理方案:两边八字口用陶瓷拦水带衔接,然后再用急流槽衔接。进水口地面先用8 cm厚的小石子混凝土铺砌,然后在其上用100#石油沥青撒铺作为粘结层,再在其上洒铺石屑压入,用于防腐;急流槽进水口用SBS密封接缝。
⑤急流槽直顺度和坡度校正后,两侧两边用填料填满夯实整平,并与原坡面衔接平顺。
2.4 公路隧道施工技术要点分析
对于公路隧道的施工需要根据新奥法的设计工艺进行施工。该施工工艺真正将施工工艺和现场的施工结合起来,可以通过利用先进的监控技术手段,对施工的现场实施全程监测,把握好各个参数的动态,属于一种先进的现代化技术。把这个作为基础,根据数据完善以及修正前期不合理的设计,调整好设计上的缺陷和不足。便于整个山区的高速公路的施工进度以及工程质量上的把关。
以喀伊公路康苏隧道为例:康苏隧道为喀伊项目唯一的一座隧道,送审稿2设计隧道总长590 m,里程为Y4Y4K90+130~Y4Y4K90+720,其中暗洞563 m,明洞27 m。2011年8月新疆公路设计院回访时到现场考察,认为出口Y4Y4K90+330~Y4Y4K90+440段(110 m)围岩为V级软石(砾岩),Y4Y4K90+440~Y4Y4K90+720段围岩为V级硬土(圆砾),考虑原设计地质勘查力度不足,不能准确反映现场情况,拟作为重大设计优化处理。最终施工图于2012年3月份出具,主要变化为:
①Y4Y4K90+330~Y4Y4K90+440段(110 m)开挖方式为暗洞开挖,围岩为V级软石(砾岩),其中Y4K90+420~Y4K90+440段反向进洞,增设35 m长φ108大管棚37根,间距40 cm。
②Y4K90+440~Y4K90+630段(190 m)开挖方式为明洞开挖,增设高边坡防护挂网喷锚设计,最高边坡35 m左右,坡比分别为1:1、1:0.75、1:0.5。
③Y4K90+630~Y4K90+720段(90 m)取消原设计暗洞,改为深挖路堑。
优化后基本情况对比如表1所示。
3 确定设计以及施工方案
综合各方面进行综合比较,重点结合工期、进度、拆迁、施工安全等方面最终决定如下。
3.1 最终设计方案
①现有Y4K90+440~Y4K90+620段围岩等级仍为V级,施工方式由明洞改为暗洞,对于超前支护参数加强结构安全设计,具体加强措施为:超前支护采用Φ50超前注浆导管支护,L-3.0 m,环向间距20 cm,α=10~15?,有效长度1.5 m,即2个钢拱架间距,其余初期支护等按照原设计V级围岩施工,隧道施工工程数量作相应调整。即V级围岩开挖超前支护中,每延米工程数量调整为:Φ50超前导管(4 mm):142 m(每环71根);双液浆:3 m。Y4K90+620~Y4K90+630段设置为隧道出口明洞段。
②为保证施工安全,考虑工期要求,采用地表层无收缩双浆液注浆模式,重点突出其早期强度高,防水性能好,填充度好,低渗透、无污染等特性。
③Y4K90+630~Y4K90+720段保留优化后的设计改为路堑施工。
3.2 最终施工方案
考虑地质条件为弱胶结砾类土,乌恰县范围雨水比较多,洞顶做好排水工作,地表无积水,对Y4K90+440~Y4K90+620段采用地表层双浆液注浆。开挖方式采用短台阶法施工。二次衬砌紧跟施做,滞后不得大于60 m。
参考文献:
[1] 李鹏飞.山区高速公路施工的特点与施工技术[J].科技创新导报,2011,3(12):60-62.
[2]孙萌.对山区高速公路施工技术的几点思考[J].建筑工程,2011,5(6):138-139.