山區高速公路關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：結合山區高速公路施工的實踐經驗和思考，對山區高速公路的關鍵工程、關鍵工程的施工關鍵和難點進行了分析和總結，供同行們參考。

關鍵詞：山區；公路；關鍵工程；控制

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

0 引言

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

1 山區高速公路關鍵工程應包括的對象

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，路線需要設置大半徑的平面曲線，設置長度較長、坡率較小且不宜頻繁起伏的縱坡，這會導致路基在山區有較高的標高，需對山體要進行深挖或高填（大挖、大填），而山體的開挖或填筑勢必導致原來水系的改變或重組。

修建高速公路前期設備進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。根據十天項目及青海同賽項目的經驗，以下6種工程可以確定為山區高速公路建設的關鍵工程：①施工所需的便道工程，是整個山區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，或特種結構的橋梁工程。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工程和抗滑工程。⑥高速公路建設期間和建成之后的排水系統工程。

2 關鍵工程的施工措施

2.1 施工便道

縱向主便道最好能在設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考慮山區村莊的出行便利，可與地方交通部門溝通，最好能夠永臨結合，以便將來便道繼續為群眾服務。

2.2 地質情況極差的雞爪型地貌段

在地質情況極差的雞爪型地貌段，應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超過500 m。在地質復雜的地段，路線應盡量選擇分離式方案，為了保護環境減少對原地貌的破壞，應盡量選擇隧道、橋梁、半路半橋或半路半隧方案。

2.3 跨越深溝的橋梁工程

由于高空作業的危險性極高，且山區便道交通不便，為了減少對原地貌的破壞，選擇橋梁跨越時，應盡量選擇較大跨徑的橋梁。采用常規橋梁方案時，橋梁跨徑應盡可能統一，為了方便橋梁預制，應盡量減少基礎、下部構造及預制梁的規格種類。

2.4 大梁預制場

大梁預制場宜集中設置，但面臨場地限制和便道運輸的限制時，需要分散設置。預制場需要的場地較大，對缺少平地的山區而言尤其困難，預制場不可避免地要設置在橋頭路基上。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[1]。

2.5 橋梁基礎方案

在地質條件允許時，應盡量選擇擴大基礎或群樁基礎方案。選擇群樁是為了減短樁長，以便人工能夠開挖，因為鉆孔樁設備很難到達懸崖峭壁上設置的橋墩位置。

在迫不得已或地質情況良好的地段，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，深挖可導致原山體失去穩定，大量的棄方堆放區存在滑坡風險或泥石流隱患。

對于迫不得已采用的深挖、高填路段，為了確保路基穩定及長久安全，深挖段應采用預應力錨索框架梁等方案進行抗滑和防滑。高填地段則應在坡腳處增設護腳或抗滑樁。

2.6 山區高速公路

山區高速公路的修建會改變既有的水系系統，因此施工前應認真調查，完善施工期間和工后的排水系統，以防大雨或暴雨對周邊環境造成損害。

3 關鍵工程施工關鍵點控制

3.1 縱向便道

便道工程的關鍵點是便道的選線，選線方案不僅涉及到建設成本，也會對通行安全和環境產生影響。

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

便道在使用期間，應在陡坡及急彎處設置警示標志，臨空邊應設置防撞墻。施工組織應盡量避免跨深溝或山梁調配土石方，否則便道寬度應滿足雙向行車要求，或修建成循環道路。

3.2 中、短隧道工程

中、短隧道一般設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，地質較差，大多為IV級和V級圍巖，圍巖整體破碎，裂隙發育，多雨地區滲水嚴重。這類隧道不論結構形式如何確定（分離式、小間距式或雙連拱式），施工的關鍵點都是預支護措施（超前進行圍巖加固或超前支護）和初期支護措施的實施。初期支護應及時封閉成環，以確保圍巖穩定。

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、施工機具的垂直提升問題。②人員的垂直上下、高空作業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生故障時的排除問題。④山溝的順溝風較大，在高空作業時模板及施工支架的穩定問題。⑤主鋼筋接長時的自身穩定和施工作業平臺提供問題。⑥墩身或塔身的垂直度及標高控制問題。

山區的橋梁基礎施工很困難，有些處在河流之中，有些處在半山腰處。河流當中的基底大多為卵石層和基巖，設計要求系梁或承臺必須設置在河床面以下，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性的，因此可以將基礎施工時間安排在旱季，盡量減少水中作業。對主河槽內的基礎施工（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。

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

3.3.2 懸臂現澆掛籃施工的關鍵控制點

橋梁上部構造采用連續梁跨越深溝河流時，采用掛籃進行懸臂現澆。結合蘭永項目黃河大橋和湖南南益7標的洞庭湖大橋經驗，對懸臂現澆掛籃施工的關鍵控制點進行分析和總結，具體有以下10點：①懸臂現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，采用在墩頂預埋高強高筋的方式進行臨時固結。③0#塊施工，0號塊支架，由于施工的橋墩不高，均采用搭設落地式支架方案。④支架及掛籃預壓采用堆載（砂袋）的方式進行。⑤模板安裝、鋼筋綁扎成型、預應力管道孔預留、混凝土澆筑、預應力施加等都是常規工藝，按照規范嚴格控制即可。⑥掛籃施工的關鍵，一是掛籃前移過程的傾覆預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、標高控制及線型控制，每個塊段施工都要按照監控單位提供的數據進行精確放樣和嚴格控制。⑦邊跨及中跨合龍段施工時均要對兩端進行臨時鎖定。中跨合龍時，連續梁要適時解除臨時固結和支座的臨時鎖定。⑧通長預應力束的穿束是大跨徑連續梁施工的難題，采用人工配合穿束機的方式進行穿束，最后幾根的穿束非常困難，以后可考慮適當加大預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真檢查。⑨預應力張拉時機要遵循設計要求，除按強度指標控制外，還要考慮混凝土齡期及對彈性模量的要求。⑩壓漿是保證預應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置排氣兼壓漿觀察孔，壓漿到達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，要準確確定開挖坡口界線比較困難。應采用分段放樣法，在地形變化處準確放出開挖線。②深挖的石方路段，邊坡的坡率及坡面的平順度很難控制，應在邊坡位置采用光面爆破施工技術，并應及時清理坡面危石，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，所以應加強邊坡穩定性監測，及時施做設計的防護及支護工程。④高邊坡的防護大多采用錨索框架梁，由于邊坡高度大，因此應開挖一級防護一級。

3.5 高邊坡錨索框架梁施工控制要點

高邊坡防護錯采用錨索框架梁方案。預應力錨索框架梁由兩大部分組成，即框架梁和錨索?？蚣芰杭仁亲钃踹吰孪禄闹ёo結構，又可為預應力錨索提供支撐點，即作為張拉端錨固點。

預應力錨索（桿）大多采用全長黏結型（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，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成孔鉆機應采用專用錨桿鉆機，鉆機要適用各種地層，尤其是在基巖內能順利鉆進。②成孔工藝宜選用無水鉆進工藝，不得采用泥漿護壁工藝。迫不得已采用濕法（清水）鉆進時（如巖石層），成孔后要認真清洗鉆孔孔壁，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，應采用套管護壁鉆進并在套管內安裝錨索及一次注漿后拔出套管。④坍孔處理。鉆孔時發生坍孔應立即停鉆，退出鉆桿，之后注漿穩固孔壁，24 h后重新掃孔鉆進。⑤孔徑和孔深控制?？讖胶涂咨疃疾坏眯∮谠O計要求。⑥成孔后除過檢查孔徑、孔斜、孔深外，還應清理孔內的粉塵和石渣，濕法成孔的要徹底清除孔壁粘漿（用高壓水沖洗）。⑦框架梁施工前應整修坡面，坡面應該呈大體平整狀。高凸處應予削減，低凹處應采用噴射混凝土或漿砌片石找平，應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，混凝土澆筑時應注意保護外露鋼絞線和孔口?；炷翝仓仨氄駬v，鋼筋綁扎應注意搭接連接。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行。為了避免錨索回縮減少預應力度，張拉應超過設計規定值的10%，再卸載至規定值鎖定錨固。⑩張拉控制。張拉采用雙控方式（應力、伸長量）進行控制，并以應力為主，伸長量校核（在-5%～+10%范圍內的為正常），在正常范圍內的可以鎖定。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固定在巖面上，可采用雙排豎管，應加密剪刀撐和水平撐，要求支架穩定牢靠。

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，地面起伏較大，設備進場及調配困難、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，基底及填挖結合面處理困難，尤其對很陡的山坡地形。填筑時應嚴格處理原地面及縱向、橫向的結合界面，在縱、橫向填挖結合部位應合理設置臺階。規范規定緩坡地段要挖臺階，但對陡坡地段沒有明確的規定，因此挖成大臺階比較合適，寬度至少2 m，以便填挖結合位置的壓實控制，高度應根據地形確定。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，只要設計認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。規范規定符合強度規定的填石料，其粒徑應不大于 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，很難達到上述要求，因此在挖方放炮時，應注意炮眼距離和裝藥量的控制，粒徑過大時，應進行二次破碎。⑦填方區路基應從最低標高處的臺階開始分層填筑，應采取縱向分段、水平分層、逐層壓實的填筑方式。⑧同層路基的全寬應采用同種填料，不得混填性質不同的填料，每種填料的壓實連續厚度不宜小于500 mm。⑨施工中應預留路堤沉降所需的寬度。⑩施工組織應優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。?應采取沖擊碾壓或強夯等增強措施對可能的壓實度不足進行補強。?施工時應進行沉降及水平位移觀測。

參考文獻

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

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

[3] 屈文強.關于山區高速公路控制測量網建立方法的探究[J].現代測繪，2020，43（4）：19-22.