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关键词:山区高速公路;桥梁施工;施工技术
Abstract: With the development of society, the highway construction has achieved initial progress, mountainous highways are more and more, for the construction of more and more high quality requirements. The topography of mountainous expressway with complex geological conditions, construction, bridge and tunnel length of route length ratio, some mountain highway, bridge and tunnel ratio as high as 70% to 80%, so the successful design of a mountainous area highway construction technology, designed the bridge part is very important. This paper focuses on the technology and characteristics of the highway bridge construction in mountainous areas in China.
Key words: the mountainous area highway bridge construction; construction technology;
中图分类号:U445.4
一、山区高速公路及其桥梁的特点
山区高速公路的主要特点是地形、地质和水文情况复杂。地形复杂,表现为地面高度差额大,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、煤气地层等不良地质。
受到这些原因的影响,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。山区高速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。水文复杂,表现为水系众多,水文地质、暴雨、洪水、泥沙沿路线不尽相同。山区高速公路往往是沿溪展线,受地形、地质、水文的影响,路线布设时平纵横
三个方面普遍都受到约束,造成平曲线多,平面半径较小,纵坡较大。路线反复沿河岸交替设线,斜、弯及纵向桥多;横坡陡,半幅桥和半幅路基多;路线跨越众多沟壑,高墩大跨多,墩台形式多,因此桥梁设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形、地质、水文之间的关系,处理好与挡墙、隧道、交通设施、排水设施等其他构造物衔接,从而体现细部处理见设计水平的观念。基于山区复杂的地形地貌,致使山区高速公路桥梁在路线中所占比例大,往往选择曲线、大纵坡、高墩、长桥等设计方案。另外,山区高速公路桥梁多为弯、坡桥,曲线梁桥在弯扭耦合作用下,具有沿某一不动点变形的趋势,单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下,梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势,如果采用全连续结构,即上下构之间为橡胶支座连接时,这种滑移趋势往往造成梁体受力不平衡,支座脱空甚至破坏,从而导致梁体开裂。因此山区高速公路桥梁宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系,既适应平面线形,又适应桥梁受力特点。
二、山区高速公路桥梁施工及其特点
(一) 山区高速桥梁施工特点
1.施工周期长。对于高空作业,模板的受力自成体系,从模板的受力性能考虑,高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4~6 in。对于20 in以上高墩的施工次数至少在4次以上,最多的达到10多次,这样每一根墩柱的施工周期相当长,受机械设备等因素影响,有的墩柱施工工期达到5、6个月之长。
2.模板和机械设备的投入大。由于单根高墩柱的施工周期长,且受总工期的限制,各大桥的高墩柱只能采取平行作业的施工组织方法,每根墩柱至少配备6 m高度的模板,使其自成施工体系,这样模板的投入相当大。受起吊能力的限制,高墩柱施工须配备大吨位的吊车,且全标段高墩柱数量多,分散于不同的山沟内,致使吊车等设备很难相互调配使用,导致机械设备的投入也大。
3.计量支付周期长,资金周转压力大。一根Y形墩为一个分项工程,按业主的计量规定,必须整根墩柱完成且该墩柱最后一次混凝土的龄期达到28d才有计量资格。由于高墩柱的施工次数多、周期长,在相当长的时间内,虽然墩柱完成的延米数大,但其不符和计量原则的规定,大量的未完工高墩柱不能计量,施工单位垫付的资金不能回笼,而在墩柱施工的中后期,又开始了桥梁上构大梁预制场的建设,更是需要大量的资金投入。在这两方面的资金周转压力之下,一旦承包商的资金供应失控,至此势必使工程施工陷入步步危机之中。
4.高墩施工定位控制难度大。对于高桥墩来说,截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高,是其显著的特点,施工时轴线很难准确控制。
5.高空作业,施工安全系数低。
(二) 施工要求
1.桥梁设计上要处理好跨径与墩高的关系。跨径与墩高的关系按桥梁美学原则,一般应选择比值为0.618~1之间,通过经济比较,往往又是经济的,也就是说20m跨径T梁适应的墩高一般为12~20m,30m跨径适应的墩高一般为18~30m,40m跨径适应的墩高一般为24m~40m。山区高速公路地形起伏变化频繁,通常应根据地形选择一种跨径,不宜根据墩高频繁变化跨径,墩柱高度变化很大时,可以采用20m与30m或者30m与40m的组合跨径。当一座桥梁,有几种跨径方案可选择时,应结合上下构做造价分析比较再做选择。
2.综合实施支挡、抗滑、减重、反压、截排水等工艺
(1) 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,如先做地面引水工程,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。
(2) 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。
(3) 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70120m(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),还有在桩闻加挡板形成桩板墙。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。
(4) 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。在一些低等级和小规模滑坡中方可利用桥梁墩台抗滑。桥位滑坡处治安全系数应视桥梁规模或重要性分别对待,一般情况。建议:特大桥、大桥、中桥、小桥分别采用1.25、1.20、1.15、1.10,特殊情况可适当提高或降低,但最低不应小于1.05。
3.高墩施工方案。可采取履带吊吊装模板、钢筋、混凝土法。该方案为无支架施工方法。为了方便施工人员操作及安全需要,在每一节模板的四周设一操作平台,操作平台由三大部分组成,用ф28钢筋制作三角支撑,用以焊接在模板的竖肋上。三脚架上放置木板,四周护栏用ф28钢筋与三脚架焊接构成施工操作平台。模板、钢筋及混凝土吊装用50 t履带吊吊装,该法操作简单、工效快。也可以实施搭设支架法。该法是在墩柱两侧搭设钢管或碗扣支架,在支架顶部搭设横梁、起重装置等。每一节模板用小吨位卷扬机或手拉倒链提升,然后平移就位。该法操作简单,无需吊车配合,可连续施工,致使工程效率偏低,这是基于适合地形条件差、墩高矮、机械设备无法就位的墩柱施工的考虑。混凝土可用高压输送泵输送。
参考文献
[1]赵家彪.对山区高速公路桥梁施工技术要点分析[J].经营管理者.2012(05)
[2]高明鹤.山区公路桥梁施工技术探讨[J].2012年全国桥梁技术交流会论文集.2012(12)
【关键词】山区高速公路;勘察岩土;注意问题
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
现阶段,国家不断加大对山区高速公路建设投入力度,这就致使山区高速公路岩土工程大量出现,如高边坡防护、隧道工程、滑坡整治、桥涵特殊基础处理等,这就增加了山区高速公路岩土勘察工作难度,进而对山区高速公路岩土工程施工提出了更高要求,因此,为了确保山区高速公路岩土工程质量,必须加强山区高速公路岩土勘察工作。基于此,笔者结合以往类似工程的经验与自身工作实践对山区高速公路勘察主要岩土问题进行了以下几方面的分析探讨,为山区高速公路岩土勘察工作的顺利进行提高良好保障。
1.山区高速公路岩土工程概述
山区高速公路岩土工程是一项系统而又复杂的工程,主要是通过采用复杂的综合技术对岩体与土体进行改造与利用。山区高速公路岩土工程主要内容依次为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测、岩土工程监理;这就对岩土工程的工作人员提出了更高要求,要求其必须正确掌握工程施工方法,熟悉施工现场地质、水文条件,具备专业的岩土工程知识,以便有效处理工程中存在的问题。随着国家对交通事业的大力投入,公路工程的建设标准也在逐渐由低向高发展,进而公路工程的勘察设计重点也在不断变化。现阶段,由于交通事业的飞速发展,我国山区高速公路也得到了大力建设,鉴于山区高速公路建设的复杂性导致岩土工程项目也在大量增加,这就对岩土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在进行勘察工作中难免会出现这样或那样的问题,因此,必须对造成这些问题出现的原因进行认真分析,从而采取科学合理的方法有效解决这些问题,确保岩土工程勘察工作的顺利进行,以便为山区高等级公路建设奠定坚实的基础[1]。
2.山区高速公路勘察主要岩土问题
2.1高边坡防护
山区高速公路建设施工时,应对公路两侧的高边坡进行防护,防护的力度根据实际情况进行。通常应在矮边坡上进行植草防护,从而避免雨水冲刷,保持边坡稳定;对于高边坡应才衬砌拱、护面墙、植草等方式进行防护,从而防止局部失稳,保持边坡稳定。若是边坡高度在16米以上,必须减缓坡度,为防止出现失稳情况,就必须采用针对性地特殊措施进行防护,这就称之为高边坡防护。进行高边坡方法时,通常主要是采用圬工类挡土墙进行防护,如钢筋混凝土挡土墙、浆砌片石挡土墙等。且挡土墙通常是采用的方式是对岩土体内部进行加固,如预应力锚杆挡土墙、锚杆挡土墙等。进行高边坡防护设计时,必须充分考虑边坡稳定情况与挡土墙最大承压度,并进行验算,从而确保设计的高边坡防护科学合理,符合边坡稳定要求。边坡去稳形式较多,因而必须结合地形条件、地质结构分别进行对待,如硬岩层主要是崩塌,软岩层主要是顺层滑动,土质边坡主要是整体滑动等,同时还与软弱结构层及地下水位情况有密切关联[2]。
2.2隧道工程
高速公路隧道的修建,应先结合隧道地区的地质条件再进行勘察设计工作。隧道工程是一项复杂、技术要求高、施工要求严格的系统工程,隧道工程属于岩土工程,是一项对岩土工程技术含量要求极高工程项目。
隧道工程技术的复杂性主要有:第一,隧道支护结构的荷载与多种因素有关,如隧道形状、地形条件、地形条件、地质条件、施工方法与施工质量、支护型式与强度等等;第二,支护形式具有多样性;第三,支护结构与周围岩体相互作用,支护结构与施工方法的相互作用,增加了设计与质量控制的难度;第四,岩体稳定性越差,荷载就越大,而支护结构强,荷载、结构、围岩以及施工方法几方面的相互作用、影响就越大,增加设计施工难度。其中地质形状、隧道形状以及开挖跨度直径对隧道建设控制有着直接的影响。隧道地形越复杂、地质条件越差,跨度就越大,增加了设计施工难度,而隧道洞口地质条件越好,就越有利于设计施工。隧道工程的施工技术难点主要有:建设工期长、技术复杂、施工质量控制困难等。
2.3滑坡
滑坡是一种常见的地质灾害情况,但是在山区高速公路工程建设中出现滑坡则是一个非常棘手的问题,其整治处理不方便且代价也极高。不论滑坡的性质,只要滑坡规模大、滑动面深,进行整治处理都非常困难。滑坡的整治处理从某种程度来说也能认为是高边坡防护,一般主要采用的方法有抗滑挡土墙、抗滑桩、抗滑明洞、抗滑注浆、抗滑锚索。进行滑坡整治时,为了确保达到理想效果,应将上述方法进行有机结合使用,如滑坡力度较大时,应将抗滑桩与抗滑锚索进行结合使用等。
2.4桥涵特殊基础处理
公路桥涵基础主要有扩大基础、扩大基础、桩基础等三种。通常在地质条件好的区域不会出现太大难度,但是也会偶尔出现特殊情况,如地基承载力低导致施工困难等等。因此,在适宜的情况下采用岩土工程技术对桥涵特殊基础进行处理,不仅能降低设计方案成本,让施工更简便,还能进一步增加其使用安全性。岩土工程技术处理基础的方法有注浆、锚杆、锚索等,应根据桥涵基础特点并结合现场地质条件进行使用。采用注浆法处理基础通常适用于基础局部加固,基础后期加固或整治;采用锚杆法处理基础主要适用于对岩质地基的处理;采用锚索法处理基础主要适用于对受力较大的基础进行加固[3]。
3.山区高速公路勘察需注意的问题
做好岩土工程勘察设计工作的首要条件就是应符合设计要求,其次设计要求应符合施工要求,而后按照设计文件顺利进行施工并对施工质量进行检查与评定。地质条件的分析、评定贯穿于岩土工程全过程,地质条件能决定设计时选用的工程方法,又能决定工程方法中各项措施力度,还能对施工方法进行决定。因而岩土工程勘察设计不仅应有丰富的专业知识,还应有丰富的经验。
山区高速公路勘察需注意的问题:一是区分岩石与岩体的差别,利用相关的实验室进行检测,而后通过检测数据区分岩石与岩体的差别。当然,若是条件允许最佳的方法就是进行现场测试。二是区分岩体与软弱结构面的差别,相较于对边坡稳定性的分析,对岩土体中软弱结构面更为重视,通常软弱结构面综合值比较岩体更低。三是区分原状土体与设计取值间的关系,岩土体测试中对于原状土体的测试更为重视,原状测试能进一步反映真实情况。若是出现大量降雨及地下水活动将对岩土体造成严重影响,一旦原状土体在进行测设时,没有在规范条件下进行,直接将原状测试值当作设计取用,将导致工程陷入十分危险的境地。
四是必须对重视工程影响区域内的岩土层分布状况的勘察,重视工程影响区域内的岩土层物理力学性质的全面勘察[4]。
4.结语
总之,对山区高速公路勘察主要岩土问题进行分析探讨具有非常重要的意义,有利于山区高速公路勘察主要岩土问题岩土勘察工作的顺利进行,能为山区高速公路建设奠定坚实的基础,进一步保证工程质量,以不断促进我国交通事业的可持续发展。
【参考文献】
[1]程勉冲.山区高速公路勘察设计浅析[J].铁道勘察,2011,01:94-97.
[2]潘振泉.山区高速公路勘察主要岩土问题探讨[J].中国西部科技,2012,09:33-34.