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摘要:在社会不断发展和更新的时代,交通基础设施不断发展,山区桥梁工程作为公路顺利通行的重要组成部分,可以说桥梁是公路的核心。我结合高原山区的实际情况,就桥梁施工中的问题进行分析探讨。
关键词:山区桥梁施工 问题
中图分类号:K928文献标识码: A
一、引言
山区公路施工的桥梁因其所处区域位置、地形复杂、气候多变,仅凭普通平原、微丘区公路桥梁施工管理经验和技术水平,已经不能适应现代公路的发展需要。所以,笔者充分结合自己在贵州省境内,清镇至镇宁、玉屏至凯里、贵阳绕城高速公路的施工建设,就山区公路桥梁施工中问题谈谈个人看法,与同行共同探讨。
二、建设的特点
(一)地形的因素
贵州是地质地形较为复杂的山区地带,表现为地面高差大,变化频繁,横坡陡;地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤层、煤气地层等不良地质,多处在深山峡谷、沟壑、湖面、江面上。受此影响,路线布设时平纵横三个方面都受到约束,一般就是平曲线多, 平面半径小,纵坡大,桥梁比例高,横坡陡,半边桥和高挡墙多。高原山区公路桥梁也相应具有上述特点,弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计和施工中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。
(二) 桥梁的特点
山区公路和桥梁的特点,决定了山区公路桥梁施工技术方面具有:一是桥梁占路线总长比例大(经笔者初步统计,贵州省境内,清镇至镇宁、玉屏至凯里、贵阳绕城等几条高速公路桥隧比例几乎在30%—50%范围内,尤其是最近刚建设完成的夏蓉、仁赤高速公路以及其他项目,桥隧比还超过50%)。路桥相间频繁;二是横断面出现半路半桥形式;三是平纵技术指标降低,甚至取规范的极值;四是所采用的施工工艺较为成熟;五是桥位周围自然地理环境差,地面起伏大,坡度多大于45 度, 部分达到80度,局部形成峭壁悬崖或峡谷;六是相邻墩柱(纵向、横向)相对高差大,七是施工环境恶劣,桥位偏僻,交通不便;八是机械化作业程度低,劳动力密集;九是多高空作业,个别桥梁顶面至地面垂直高度达数百米之多;十是上部构造多采用无支架式施工方法,如预制安装法、悬臂现浇法等。
三、 施工要求
高原山区公路地形地质复杂,不仅有跨沟谷的桥梁,更有顺斜坡。因路基设计困难而设置的长大桥梁,斜坡上滑坡引起的桥梁病害日渐增多,而且大多尚在施工中就发生,规模也比较大。因此,在施工过程中有必要采用一定的施工工艺,一般以支挡抗滑为主,包括抗滑桩、锚索抗滑桩、挡墙等。
此外,减重、反压、截排水等工艺,具体应达到如下要求:一是滑坡治理以预防为主,治理为辅,一次根治,不留后患,宜早不宜迟,宜小不宜大的原则,把滑坡阻止在蠕滑挤压阶段。滑坡治理应优先选择地面排水、地下排水、减重、反压等容易实施和见效快的工程措施。滑坡治理应尽量安排在旱季,并尽可能少扰动滑体的稳定,如先作地面引水工程,支挡工程施工应分段跳槽开挖、加强支撑等。滑坡不能避让时,首先应查清其性质和稳定状态,分析其对桥梁工程的影响,并使桥梁工程建设尽量不破坏和影响滑坡的稳定性。施工顺序上必须先处理滑坡,后施工桥梁。二是减载和反压都是土石方工程,实施容易,可用于救急或永久工程,但应注意:减重的位置在牵引段和主滑段;反压工程应填在抗滑段以下并保证自身稳定和滑坡不越顶滑出。三是抗滑桩由于其抗滑力大,对滑动稳定扰动小,施工方便,目前在大中型滑坡上广泛应用,几乎代替了抗滑挡墙。当滑坡推力过大,作为悬臂受力构件的抗滑桩不经济时,即可根据条件采用锚索抗滑桩,锚索长度一般30~50m(受力50~150t),还有达70~120m(最大受力达300t)。抗滑桩除了单桩外,还可两根或三根组合形成排架桩、刚架桩(如利用桩柱式桥墩抗滑即属这种情况),还有在桩间加挡板形成桩板墙。随着岩土施工机械和锚索防护技术的解决, 框架或支墩锚索在滑坡治理中得到广泛应用。四是鉴于桥梁结构物特别是高等级公路的重要性,目前对于滑坡桥位设计,基本上采取是先治理滑坡再建桥,避免桥梁滑动的风险。
四、 施工操作规范
(一)灌注桩基础
在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时,应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。同时,在灌注过程中,特别是潮汐地压和有承压力地下水地区,应注意保持孔内水头。目的是防止孔壁坍塌。在钻机开钻前,钻孔内水压力与孔壁外的水压力处于平衡状态,其临界面为孔径外壁。开钻后,随着钻进深度的增加或在潮汐地压及有承压力地下水地区水位高涨, 若钻孔内水头不足, 孔臂内外水压力失去平衡,最终结果将会导致孔臂的坍塌。
(二)砼及钢筋砼工程
砼的浇筑应连续进行,如因故必须间断时,其间断时间应小于前层砼的初凝时间或能重塑的时间。当需要超过时应预留施工缝。施工缝的位置应在砼浇筑之前确定,宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。重要部位及有抗震要求的砼结构或钢筋砼结构,应在施工缝处补插锚固钢筋。施工缝为料面时应浇筑成或凿成台阶状。因为施工缝的抗剪强度较差,重要部位和有抗震要求的施工缝应插埋锚固钢筋,以增强其抗剪强度。斜面浇筑成或凿成台阶状以防止滑移,增强抗剪力。
(三)预应力砼工程
预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时,同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根理顺,绑扎牢固,防止互相缠绕。钢筋的冷拉工艺采用控制应力或控制冷拉率的方法,可防止钢丝或钢绞线在穿孔、张拉时由于互相缠绕紊乱而导致的受力不均匀现象。当受力不均匀时,将使有的钢丝达不到张拉控制应力, 而有的则可能被拉断,造成预应力损失。
预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,可采取分批、分阶段对称张拉。这就从受力角度要求后张法多根預应力筋张拉时,应使张拉的合力作用线处在构件核心截面以内,防止构件截面产生过大的偏心受压和边缘拉力。对称张拉可避免或减小偏心力矩。因此,张拉宜分批、分阶段、对称地进行。另一方面,按控制应力先张拉的预应力筋会因后批预应力筋张拉时所产生的砼弹性压缩而引起应力损失。分批、分阶段对称张拉,综合考虑张拉力的影响,可减小预应力损失。
(四)钢筋砼和预应力砼梁式桥
浇筑分段工作缝,必须设在弯矩零点附近。连续梁结构中,在跨中为正弯矩截面, 在支座处为负弯矩截面,从正弯矩到负弯矩的变化过程中,存在一个零弯矩的截面,称为反弯点第一次浇筑到第二孔的第一个反弯点处,以后每次都把工作缝设在此处。
在转换体系前,应按照设计要求张拉一部分块件底部的预应力束,应在悬臂梁端设置向下的预拱度,防止梁上部已张拉的明槽预应力钢材上漂,以保证转换体系前后拼装、张拉各阶段的安全。从受力情况分析,预应力连续梁在用悬臂拼装时,梁顶部是承受负弯矩,因此预应力筋都布置在梁截面上部,两个悬臂在跨中合龙以后,跨中附近变为正弯矩,即该部位梁截面下部成为受拉状态,梁上部截面变换成受压状态。
山区桥梁施工建设必须坚持“百年大计,质量为上”的理念。复杂地质地形修路架桥,我们只有在平时的工作中不断的加强积累和总结,控制好每一个工序,每一个施工环节,时刻以良好的职业道德情操,全心全意投入到桥梁建设施工过程中,认真的加强监督与管理,建设好高原山区的公路和桥梁一定会增光添彩。
关键词:山区桥梁施工 问题
中图分类号:K928文献标识码: A
一、引言
山区公路施工的桥梁因其所处区域位置、地形复杂、气候多变,仅凭普通平原、微丘区公路桥梁施工管理经验和技术水平,已经不能适应现代公路的发展需要。所以,笔者充分结合自己在贵州省境内,清镇至镇宁、玉屏至凯里、贵阳绕城高速公路的施工建设,就山区公路桥梁施工中问题谈谈个人看法,与同行共同探讨。
二、建设的特点
(一)地形的因素
贵州是地质地形较为复杂的山区地带,表现为地面高差大,变化频繁,横坡陡;地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤层、煤气地层等不良地质,多处在深山峡谷、沟壑、湖面、江面上。受此影响,路线布设时平纵横三个方面都受到约束,一般就是平曲线多, 平面半径小,纵坡大,桥梁比例高,横坡陡,半边桥和高挡墙多。高原山区公路桥梁也相应具有上述特点,弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计和施工中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。
(二) 桥梁的特点
山区公路和桥梁的特点,决定了山区公路桥梁施工技术方面具有:一是桥梁占路线总长比例大(经笔者初步统计,贵州省境内,清镇至镇宁、玉屏至凯里、贵阳绕城等几条高速公路桥隧比例几乎在30%—50%范围内,尤其是最近刚建设完成的夏蓉、仁赤高速公路以及其他项目,桥隧比还超过50%)。路桥相间频繁;二是横断面出现半路半桥形式;三是平纵技术指标降低,甚至取规范的极值;四是所采用的施工工艺较为成熟;五是桥位周围自然地理环境差,地面起伏大,坡度多大于45 度, 部分达到80度,局部形成峭壁悬崖或峡谷;六是相邻墩柱(纵向、横向)相对高差大,七是施工环境恶劣,桥位偏僻,交通不便;八是机械化作业程度低,劳动力密集;九是多高空作业,个别桥梁顶面至地面垂直高度达数百米之多;十是上部构造多采用无支架式施工方法,如预制安装法、悬臂现浇法等。
三、 施工要求
高原山区公路地形地质复杂,不仅有跨沟谷的桥梁,更有顺斜坡。因路基设计困难而设置的长大桥梁,斜坡上滑坡引起的桥梁病害日渐增多,而且大多尚在施工中就发生,规模也比较大。因此,在施工过程中有必要采用一定的施工工艺,一般以支挡抗滑为主,包括抗滑桩、锚索抗滑桩、挡墙等。
此外,减重、反压、截排水等工艺,具体应达到如下要求:一是滑坡治理以预防为主,治理为辅,一次根治,不留后患,宜早不宜迟,宜小不宜大的原则,把滑坡阻止在蠕滑挤压阶段。滑坡治理应优先选择地面排水、地下排水、减重、反压等容易实施和见效快的工程措施。滑坡治理应尽量安排在旱季,并尽可能少扰动滑体的稳定,如先作地面引水工程,支挡工程施工应分段跳槽开挖、加强支撑等。滑坡不能避让时,首先应查清其性质和稳定状态,分析其对桥梁工程的影响,并使桥梁工程建设尽量不破坏和影响滑坡的稳定性。施工顺序上必须先处理滑坡,后施工桥梁。二是减载和反压都是土石方工程,实施容易,可用于救急或永久工程,但应注意:减重的位置在牵引段和主滑段;反压工程应填在抗滑段以下并保证自身稳定和滑坡不越顶滑出。三是抗滑桩由于其抗滑力大,对滑动稳定扰动小,施工方便,目前在大中型滑坡上广泛应用,几乎代替了抗滑挡墙。当滑坡推力过大,作为悬臂受力构件的抗滑桩不经济时,即可根据条件采用锚索抗滑桩,锚索长度一般30~50m(受力50~150t),还有达70~120m(最大受力达300t)。抗滑桩除了单桩外,还可两根或三根组合形成排架桩、刚架桩(如利用桩柱式桥墩抗滑即属这种情况),还有在桩间加挡板形成桩板墙。随着岩土施工机械和锚索防护技术的解决, 框架或支墩锚索在滑坡治理中得到广泛应用。四是鉴于桥梁结构物特别是高等级公路的重要性,目前对于滑坡桥位设计,基本上采取是先治理滑坡再建桥,避免桥梁滑动的风险。
四、 施工操作规范
(一)灌注桩基础
在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时,应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。同时,在灌注过程中,特别是潮汐地压和有承压力地下水地区,应注意保持孔内水头。目的是防止孔壁坍塌。在钻机开钻前,钻孔内水压力与孔壁外的水压力处于平衡状态,其临界面为孔径外壁。开钻后,随着钻进深度的增加或在潮汐地压及有承压力地下水地区水位高涨, 若钻孔内水头不足, 孔臂内外水压力失去平衡,最终结果将会导致孔臂的坍塌。
(二)砼及钢筋砼工程
砼的浇筑应连续进行,如因故必须间断时,其间断时间应小于前层砼的初凝时间或能重塑的时间。当需要超过时应预留施工缝。施工缝的位置应在砼浇筑之前确定,宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。重要部位及有抗震要求的砼结构或钢筋砼结构,应在施工缝处补插锚固钢筋。施工缝为料面时应浇筑成或凿成台阶状。因为施工缝的抗剪强度较差,重要部位和有抗震要求的施工缝应插埋锚固钢筋,以增强其抗剪强度。斜面浇筑成或凿成台阶状以防止滑移,增强抗剪力。
(三)预应力砼工程
预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时,同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根理顺,绑扎牢固,防止互相缠绕。钢筋的冷拉工艺采用控制应力或控制冷拉率的方法,可防止钢丝或钢绞线在穿孔、张拉时由于互相缠绕紊乱而导致的受力不均匀现象。当受力不均匀时,将使有的钢丝达不到张拉控制应力, 而有的则可能被拉断,造成预应力损失。
预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时,可采取分批、分阶段对称张拉。这就从受力角度要求后张法多根預应力筋张拉时,应使张拉的合力作用线处在构件核心截面以内,防止构件截面产生过大的偏心受压和边缘拉力。对称张拉可避免或减小偏心力矩。因此,张拉宜分批、分阶段、对称地进行。另一方面,按控制应力先张拉的预应力筋会因后批预应力筋张拉时所产生的砼弹性压缩而引起应力损失。分批、分阶段对称张拉,综合考虑张拉力的影响,可减小预应力损失。
(四)钢筋砼和预应力砼梁式桥
浇筑分段工作缝,必须设在弯矩零点附近。连续梁结构中,在跨中为正弯矩截面, 在支座处为负弯矩截面,从正弯矩到负弯矩的变化过程中,存在一个零弯矩的截面,称为反弯点第一次浇筑到第二孔的第一个反弯点处,以后每次都把工作缝设在此处。
在转换体系前,应按照设计要求张拉一部分块件底部的预应力束,应在悬臂梁端设置向下的预拱度,防止梁上部已张拉的明槽预应力钢材上漂,以保证转换体系前后拼装、张拉各阶段的安全。从受力情况分析,预应力连续梁在用悬臂拼装时,梁顶部是承受负弯矩,因此预应力筋都布置在梁截面上部,两个悬臂在跨中合龙以后,跨中附近变为正弯矩,即该部位梁截面下部成为受拉状态,梁上部截面变换成受压状态。
山区桥梁施工建设必须坚持“百年大计,质量为上”的理念。复杂地质地形修路架桥,我们只有在平时的工作中不断的加强积累和总结,控制好每一个工序,每一个施工环节,时刻以良好的职业道德情操,全心全意投入到桥梁建设施工过程中,认真的加强监督与管理,建设好高原山区的公路和桥梁一定会增光添彩。