山区高速公路关键工程施工控制浅谈

收稿日期：2023-11-29

作者简介：赵波（1988—），男，陕西渭南人，本科，工程师，从事道路工程施工方面的工作。

摘 要：结合山区高速公路施工的实践经验和思考，对山区高速公路的关键工程、关键工程的施工关键和难点进行了分析和总结，供同行们参考。

关键词：山区；公路；关键工程；控制

中图分类号：U412.36                               文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2024）03-0079-03

0 引言

随着国家干线网需要不断完善，中、西部多山地区的干线高速公路正在逐步建成并成网之中。结合十天28标项目、兰永一级公路3标、湖南南益高速7标、青海同西高速1标、青海同赛TSEPC-1项目的经验，总结穿越高山峻岭区公路施工关键工程的控制方法。

1 山区高速公路关键工程应包括的对象

高速公路是汽车专用，行车速度高，因此对路线的平面、纵断面和宽度要求都很高。为了高速行驶车辆的行车安全，路线需要设置大半径的平面曲线，设置长度较长、坡率较小且不宜频繁起伏的纵坡，这会导致路基在山区有较高的标高，需对山体要进行深挖或高填（大挖、大填），而山体的开挖或填筑势必导致原来水系的改变或重组。

修建高速公路前期设备进场以及施工期间的材料运输，需要有基本贯通全线的施工便道。根据十天项目及青海同赛项目的经验，以下6种工程可以确定为山区高速公路建设的关键工程：①施工所需的便道工程，是整个山区公路项目实施的生命线，它是其他工程能否顺利实施的基础工程。②V级较差围岩段或特殊围岩段的隧道，或控制性特长隧道工程。③克服深沟、避免高填方的高墩大跨桥梁工程，或特种结构的桥梁工程。④必须深挖、高填的路基工程。⑤防止或治理山体滑坡的防护工程和抗滑工程。⑥高速公路建设期间和建成之后的排水系统工程。

2 关键工程的施工措施

2.1 施工便道

纵向主便道最好能在设计主线工程时就考虑纵向便道的选线。便道的选线和修建应考虑山区村庄的出行便利，可与地方交通部门沟通，最好能够永临结合，以便将来便道继续为群众服务。

2.2 地质情况极差的鸡爪型地貌段

在地质情况极差的鸡爪型地貌段，应对深挖路基和短隧道做慎重选择。如果选择隧道通过方案，对长度超过300 m以上的隧道应尽量采用分离式方案，选择双连拱隧道方案时最大长度不应超过500 m。在地质复杂的地段，路线应尽量选择分离式方案，为了保护环境减少对原地貌的破坏，应尽量选择隧道、桥梁、半路半桥或半路半隧方案。

2.3 跨越深沟的桥梁工程

由于高空作业的危险性极高，且山区便道交通不便，为了减少对原地貌的破坏，选择桥梁跨越时，应尽量选择较大跨径的桥梁。采用常规桥梁方案时，桥梁跨径应尽可能统一，为了方便桥梁预制，应尽量减少基础、下部构造及预制梁的规格种类。

2.4 大梁预制场

大梁预制场宜集中设置，但面临场地限制和便道运输的限制时，需要分散设置。预制场需要的场地较大，对缺少平地的山区而言尤其困难，预制场不可避免地要设置在桥头路基上。桥头路基多是深挖路段，施工需要较长的工期，且因山区公路架梁时，运梁大多只能从主线路基及桥上通过，甚至需要穿越隧道，桥梁需要逐桥架设[1]。

2.5 桥梁基础方案

在地质条件允许时，应尽量选择扩大基础或群桩基础方案。选择群桩是为了减短桩长，以便人工能够开挖，因为钻孔桩设备很难到达悬崖峭壁上设置的桥墩位置。

在迫不得已或地质情况良好的地段，方可选择深挖、高填路基通过方案。因为深挖高填势必会破坏原始地貌，深挖可导致原山体失去稳定，大量的弃方堆放区存在滑坡风险或泥石流隐患。

对于迫不得已采用的深挖、高填路段，為了确保路基稳定及长久安全，深挖段应采用预应力锚索框架梁等方案进行抗滑和防滑。高填地段则应在坡脚处增设护脚或抗滑桩。

2.6 山区高速公路

山区高速公路的修建会改变既有的水系系统，因此施工前应认真调查，完善施工期间和工后的排水系统，以防大雨或暴雨对周边环境造成损害。

3 关键工程施工关键点控制

3.1 纵向便道

便道工程的关键点是便道的选线，选线方案不仅涉及到建设成本，也会对通行安全和环境产生影响。

选线应尽量利用地方道路或尽量形成地方道路，避免大填大挖。不宜在汇水沟内修建便道，尽量减小便道纵坡。复杂地段应在可见范围内设置错车道，便道在主线的半填半挖地段应尽量选在主线范围内。

便道在使用期间，应在陡坡及急弯处设置警示标志，临空边应设置防撞墙。施工组织应尽量避免跨深沟或山梁调配土石方，否则便道宽度应满足双向行车要求，或修建成循环道路。

3.2 中、短隧道工程

中、短隧道一般设置在山坡坡脚处穿越山梁（鸡爪型地貌居多），隧道一般埋深较浅，地质较差，大多为IV级和V级围岩，围岩整体破碎，裂隙发育，多雨地区渗水严重。这类隧道不论结构形式如何确定（分离式、小间距式或双连拱式），施工的关键点都是预支护措施（超前进行围岩加固或超前支护）和初期支护措施的实施。初期支护应及时封闭成环，以确保围岩稳定。

3.3 跨越V型或U型深沟的桥梁工程

3.3.1 高墩施工的难点

高墩施工的难点主要包括：①材料、模板、施工机具的垂直提升问题。②人员的垂直上下、高空作业时所需的工作平台的提供问题。③混凝土的垂直输送和输送泵管发生故障时的排除问题。④山沟的顺沟风较大，在高空作业时模板及施工支架的稳定问题。⑤主钢筋接长时的自身稳定和施工作业平台提供问题。⑥墩身或塔身的垂直度及标高控制问题。

山区的桥梁基础施工很困难，有些处在河流之中，有些处在半山腰处。河流当中的基底大多为卵石层和基岩，设计要求系梁或承台必须设置在河床面以下，这为承台基坑施工带来很大困难。不过北方的河流大多是季节性的，因此可以将基础施工时间安排在旱季，尽量减少水中作业。对主河槽内的基础施工（如兰永项目的黄河大桥），则选用钢管工作平台施工方案，但钢管生根十分困难。

半山腰的基础施工，钻机无法到位的，只能采取人工挖孔的方式进行施工。高墩采用提升模板，采用大吨位起重机解决垂直提升问题，采用安全爬梯解决人员上下通道问题。

3.3.2 悬臂现浇挂篮施工的关键控制点

桥梁上部构造采用连续梁跨越深沟河流时，采用挂篮进行悬臂现浇。结合兰永项目黄河大桥和湖南南益7标的洞庭湖大桥经验，对悬臂现浇挂篮施工的关键控制点进行分析和总结，具体有以下10点：①悬臂现浇的重点在挂篮的选择和使用，采用菱形轻型挂篮。②临时固结方案是保证施工过程单T两端平衡和安全的重要措施，采用在墩顶预埋高强高筋的方式进行临时固结。③0#块施工，0号块支架，由于施工的桥墩不高，均采用搭设落地式支架方案。④支架及挂篮预压采用堆载（砂袋）的方式进行。⑤模板安装、钢筋绑扎成型、预应力管道孔预留、混凝土浇筑、预应力施加等都是常规工艺，按照规范严格控制即可。⑥挂篮施工的关键，一是挂篮前移过程的倾覆预防和到位后的后端锚固，二是模板在已浇筑段与新浇筑段的固定、标高控制及线型控制，每个块段施工都要按照监控单位提供的数据进行精确放样和严格控制。⑦边跨及中跨合龙段施工时均要对两端进行临时锁定。中跨合龙时，连续梁要适时解除临时固结和支座的临时锁定。⑧通长预应力束的穿束是大跨径连续梁施工的难题，采用人工配合穿束机的方式进行穿束，最后几根的穿束非常困难，以后可考虑适当加大预留孔径的方式予以解决。通长束的防崩钢筋在每个块段施工时都要认真检查。⑨预应力张拉时机要遵循设计要求，除按强度指标控制外，还要考虑混凝土龄期及对弹性模量的要求。⑩压浆是保证预应力钢绞线耐久性的重要手段，通长束压浆要在管道最高点设置排气兼压浆观察孔，压浆到达最高点后要及时堵塞排气孔。

3.4 深挖路段施工难点的分析及控制

深挖路段的施工难点包括：①地面起伏较大，要准确确定开挖坡口界线比较困难。应采用分段放样法，在地形变化处准确放出开挖线。②深挖的石方路段，边坡的坡率及坡面的平顺度很难控制，应在边坡位置采用光面爆破施工技术，并应及时清理坡面危石，随时检查开挖宽度[2]。③开挖深度较大时，很可能引起边坡滑坡，所以应加强边坡稳定性监测，及时施做设计的防护及支护工程。④高边坡的防护大多采用锚索框架梁，由于边坡高度大，因此应开挖一级防护一级。

3.5 高边坡锚索框架梁施工控制要点

高边坡防护错采用锚索框架梁方案。预应力锚索框架梁由两大部分组成，即框架梁和锚索。框架梁既是阻挡边坡下滑的支护结构，又可为预应力锚索提供支撑点，即作为张拉端锚固点。

预应力锚索（杆）大多采用全长黏结型（二次注浆），也有采用拉力型和压力型的。锚索由索孔、锚索、锚垫板和锚具组成。施工顺序一般是先成孔和安装锚索（索孔成孔、安装锚索并施工锚固段），后浇筑框架梁。该顺序的优点是坡面成型后就可立即施工，缺点是框架梁施工时钢绞线张拉段外露，框架梁浇筑时孔口需要妥善保护，对修槽、模板安装都有所不便。

锚索施工有以下11个控制要点：①成孔钻机应采用专用锚杆钻机，钻机要适用各种地层，尤其是在基岩内能顺利钻进。②成孔工艺宜选用无水钻进工艺，不得采用泥浆护壁工艺。迫不得已采用湿法（清水）钻进时（如岩石层），成孔后要认真清洗钻孔孔壁，孔壁不得留存泥浆，因为泥浆会减弱摩阻力。③对容易塌孔的地层及压力型锚杆，应采用套管护壁钻进并在套管内安装锚索及一次注浆后拔出套管。④坍孔处理。钻孔时发生坍孔应立即停钻，退出钻杆，之后注浆稳固孔壁，24 h后重新扫孔钻进。⑤孔径和孔深控制。孔径和孔深都不得小于设计要求。⑥成孔后除过检查孔径、孔斜、孔深外，还应清理孔内的粉尘和石渣，湿法成孔的要彻底清除孔壁粘浆（用高压水冲洗）。⑦框架梁施工前应整修坡面，坡面应该呈大体平整状。高凸处应予削减，低凹处应采用喷射混凝土或浆砌片石找平，应采用人工开挖沟槽方式，使框架梁底面位于坡顶面下。⑧采用后施工框架梁法时，混凝土浇筑时应注意保护外露钢绞线和孔口。混凝土浇筑必须振捣，钢筋绑扎应注意搭接连接。⑨锚索张拉。锚索张拉与后张法一样，宜采用整束整体张拉的方式进行。为了避免锚索回缩减少预应力度，张拉应超过设计规定值的10%，再卸载至规定值锁定锚固。⑩张拉控制。张拉采用双控方式（应力、伸长量）进行控制，并以应力为主，伸长量校核（在-5%～+10%范围内的为正常），在正常范围内的可以锁定。由于张拉后地层也会变形，伸长量一般较计算伸长量偏大。?施工采用的脚手架应固定在岩面上，可采用双排竖管，应加密剪刀撑和水平撑，要求支架稳定牢靠。

3.6 高填方地段的施工难点分析及控制

高填方地段的施工难点包括以下12个方面：①高填方地段多处于深沟内，地面起伏较大，设备进场及调配困难、原地表的台阶开挖也比较困难，因此便道修建非常重要。②利用石方的填筑段，填筑材料的粒径大小很难满足规范要求，填筑厚度控制、壓实度控制也比较困难。③高填方段一般和大挖方或隧道在纵向是相连的，山区的地势一般较陡，因此高填方段大多也是陡坡地段，横断面上一般为半填半挖，基底及填挖结合面处理困难，尤其对很陡的山坡地形。填筑时应严格处理原地面及纵向、横向的结合界面，在纵、横向填挖结合部位应合理设置台阶。规范规定缓坡地段要挖台阶，但对陡坡地段没有明确的规定，因此挖成大台阶比较合适，宽度至少2 m，以便填挖结合位置的压实控制，高度应根据地形确定。④高填方大多处于沟谷地带，因此路基施工前要先进行排水涵洞的施工[3]。⑤由于高填方的主要目的是消耗大挖方或者隧道的弃方，只要设计认为可用的填料都可使用。⑥中硬岩、坚硬岩是高路堤填筑较好的填料，但其粒径、空隙率、填筑厚度控制比较困难。规范规定符合强度规定的填石料，其粒径应不大于 500 mm，并不宜超过层厚的2/3，宜有较好的级配。但实际挖方段放炮施工时，很难达到上述要求，因此在挖方放炮时，应注意炮眼距离和装药量的控制，粒径过大时，应进行二次破碎。⑦填方区路基应从最低标高处的台阶开始分层填筑，应采取纵向分段、水平分层、逐层压实的填筑方式。⑧同层路基的全宽应采用同种填料，不得混填性质不同的填料，每种填料的压实连续厚度不宜小于500 mm。⑨施工中应预留路堤沉降所需的宽度。⑩施工组织应优先安排高填方路段的施工并尽快完成填筑，有条件时最好能有一个雨季的自然沉降期。?应采取冲击碾压或强夯等增强措施对可能的压实度不足进行补强。?施工时应进行沉降及水平位移观测。

参考文献

[1] 张军，张民.公路工程施工中关键部位的施工技术分析[J].运输经理世界，2020（8）：133-134.

[2] 王志勇.山区高速公路桥梁施工安全管理与控制[J].运输经理世界，2023（17）：79-81.

[3] 屈文强.关于山区高速公路控制测量网建立方法的探究[J].现代测绘，2020，43（4）：19-22.