高原地區(qū)公路施工中橋涵施工特點(diǎn)及施工要點(diǎn)探討

付占龍

摘要：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速較快，極大地推動(dòng)了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，與此同時(shí)，運(yùn)輸量的增加對(duì)公路施工質(zhì)量提出了更高要求。其中高原地區(qū)公路建設(shè)施工具有一定特殊性，地勢(shì)高、環(huán)境惡劣、人員和機(jī)械的作業(yè)效率降低，再者考慮到高原地區(qū)公路建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)匚镔Y運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極大影響，為此，提高對(duì)高原地區(qū)公路施工的全面分析具有重大意義。本文針對(duì)高原地區(qū)公路施工中橋涵建設(shè)進(jìn)行了探討，提出了主要注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：高原地區(qū)；公路施工；橋涵施工；施工要點(diǎn)

0引言

上世紀(jì)90年代，國(guó)家公路交通行業(yè)發(fā)展迅猛，建設(shè)了多條跨省高速公路，促進(jìn)了公路、橋梁等工程項(xiàng)目的發(fā)展。高原地區(qū)由于地理地勢(shì)、氣候條件等原因，具有施工難度大的特點(diǎn)，但是考慮到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展落后，公路交通對(duì)物資運(yùn)輸具有核心作用，因此需要切實(shí)合理的提高高原地區(qū)公路建設(shè)水平，針對(duì)其中難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行全面分析，建立適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的施工模式。

1高原地區(qū)橋涵概述

高原地區(qū)一般多以凍土為主，為了提高橋涵施工穩(wěn)定性、安全性，其設(shè)計(jì)和施工需要加強(qiáng)特殊處理。高原地區(qū)的橋涵設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)材料、結(jié)構(gòu)、工藝操作等方面的重點(diǎn)考慮，盡量做到施工簡(jiǎn)潔、維護(hù)操作少的要求。當(dāng)下提高結(jié)構(gòu)耐久性的方法主要包括：橋涵結(jié)構(gòu)、混凝土材料、墩臺(tái)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)類(lèi)型等方面。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在高原凍土區(qū)的研究停滯不前。結(jié)合高原地區(qū)凍土特點(diǎn)和當(dāng)?shù)貧夂驐l件，業(yè)內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)：凍土對(duì)橋涵的危害主要體現(xiàn)在多年凍土上的土壤反復(fù)受凍膨脹、融化沉降，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)被破壞。

2高原地區(qū)公路橋涵施工

高原地區(qū)通常存在多年凍土、地下水、熱融坍、冰丘、熱融湖塘、融凍泥流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，而這些不良地質(zhì)現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)給公路橋涵施工增加困難，它會(huì)引起橋涵多種工程病害，比如橋涵融化下沉、基礎(chǔ)寒凍脹起：涵洞結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、洞內(nèi)結(jié)冰堵塞、縱向位移等。同時(shí)高原地區(qū)具有海拔高、氣壓低的特點(diǎn)，容易引起作業(yè)人員缺氧，整體設(shè)備、材料的運(yùn)輸狀況不好，如此對(duì)高原公路橋梁的后期養(yǎng)護(hù)工作提出了更高的要求，在具體的操作中首先應(yīng)確定從全壽命觀點(diǎn)出發(fā)，重點(diǎn)考慮橋面、橋梁主體、支座、墩臺(tái)及附屬工程的耐久性，確保施工建設(shè)的高質(zhì)量、高水平。結(jié)合多年經(jīng)驗(yàn)，對(duì)多年凍土區(qū)橋梁進(jìn)行基礎(chǔ)形式的設(shè)計(jì)，通常選擇鉆孔灌注樁，另外在凍土上限1.5倍范圍內(nèi)施工時(shí)可忽略樁基摩擦力。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高原地區(qū)公路橋梁的合理施工，必須保證嚴(yán)格執(zhí)行施工原則。

2.1橋梁工程施工要點(diǎn)

2.1.1橋位選擇原則

橋位選擇方面，需要考慮路線整體走向，還需要考慮水文地質(zhì)、地形、河道規(guī)劃等要求。尤其是針對(duì)路線、線形走向影響深遠(yuǎn)的橋梁，需要避免對(duì)整體線路走向的過(guò)多影Ⅱ向，加強(qiáng)不同河段、不同橋位的方案比對(duì)，以期獲得最佳橋位和線路方案。還需要加強(qiáng)下述事項(xiàng)的注意：第一，在跨越主要河流、道路和設(shè)備設(shè)施時(shí)，需要設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)物；第二，橋位選擇方面，需要保證河道順直、灘地足夠高等要求，且河槽可通過(guò)大部分河道為準(zhǔn)，避免橋梁建設(shè)引發(fā)當(dāng)?shù)厮魑蓙y的危害：第三，盡量保證橋梁軸線與高洪水位水流形成正交方向，以便縮短橋梁長(zhǎng)度，減少施工成本：第四，加強(qiáng)對(duì)橋頭界限位置的考慮，保證良好的地形條件、較短的運(yùn)營(yíng)里程，盡量降低拆遷費(fèi)用：第五，橋位選擇方面還需要考慮當(dāng)?shù)厮W(wǎng)、路網(wǎng)、城市規(guī)劃等要素，加強(qiáng)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)管理。

2.1.2橋型、橋長(zhǎng)施工原則

第一，橋涵構(gòu)造物需要盡量滿足河流水文條件，對(duì)應(yīng)孔徑、建設(shè)規(guī)模等需要結(jié)合當(dāng)?shù)睾恿鞯乃佟⑺坏纫蟆１ＷC橋涵構(gòu)造物、路基等在當(dāng)?shù)睾樗l率下可安全施工。第二，加強(qiáng)安全經(jīng)濟(jì)、美觀設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則，如果橋梁沒(méi)有特殊跨徑要求，一般首選結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)、集中預(yù)制的施工模式，保證項(xiàng)目施工更具便捷性。第三，考慮到橋面平整度、舒適度等要求，需要降低接縫數(shù)量，大中橋梁可采用連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第四，橋梁跨徑選擇方面，需要采用高跨比的要求，保證跨徑滿足總造價(jià)最低的要求。如果橋墩高、地質(zhì)條件差，跨徑可更大，反之橋墩低、地質(zhì)條件良好條件下，可采用小跨度跨徑。第五，針對(duì)橫跨公路的橋梁，在跨徑選擇方面，需要考慮橋下凈空、規(guī)劃設(shè)計(jì)等要求，合理選擇跨徑進(jìn)行組合作業(yè)，提高橋型美觀度。第六，橋孔設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)項(xiàng)目所在地路網(wǎng)、水網(wǎng)、環(huán)境影Ⅱ向因素的考慮，充分提高橋梁使用功能。對(duì)于城鎮(zhèn)周邊橋梁，還需要考慮環(huán)境協(xié)調(diào)性，保證滿足大眾生活生產(chǎn)的出行需求。

2.1.3施工方法分析

考慮到高原多年凍土、島狀凍土等條件，若不存在地基為粗粒土、裸露基巖，設(shè)有地下水、地表水等條件，可首先選擇樁基施工。由于高原地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，再加上嚴(yán)重缺氧，在正式施工前應(yīng)先安排專人對(duì)實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查試驗(yàn)。一般選擇鉆孔灌注砼樁，該方法具有功效高、強(qiáng)度低、施工方便的優(yōu)勢(shì)，作業(yè)速度較快。但是施工中需要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行管理，可添加低溫混凝土速凝劑。該方法在高原地區(qū)應(yīng)用極為廣泛。橋梁設(shè)計(jì)施工一般需要遵守現(xiàn)行制度規(guī)范，多年凍土、島狀凍土地區(qū)更需要注重橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工，即梁與橋臺(tái)、梁與梁之間的施工，伸縮縫需要大于現(xiàn)行規(guī)范值的2-3倍。若橋臺(tái)基礎(chǔ)處于卵石土條件下，只需簡(jiǎn)單處理即可，但若地質(zhì)條件較為復(fù)雜，應(yīng)比照橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)，臺(tái)后填堵一般采用粗粒土，沿線路方向的粗顆粒填料長(zhǎng)度需要控制在50m之內(nèi)，避免陸地現(xiàn)行凍漲引發(fā)的河心方向推移：另一種避免推移的方法是在橋梁縱斷面進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，如延長(zhǎng)橋梁，使橋臺(tái)退居岸線后側(cè)20m左右，河岸邊坡可采用輕型防護(hù)設(shè)計(jì)，臺(tái)后借助粗顆粒土壤進(jìn)行施工，路堤長(zhǎng)度可縮減20m。

2.2涵洞工程施工

涵洞施工相比于橋梁結(jié)構(gòu)施工，僅屬于小型施工項(xiàng)目。有資料顯示，凍土區(qū)的公路和鐵路工程中，凍害問(wèn)題發(fā)生最為嚴(yán)重：高原多年凍土區(qū)域中，一般不會(huì)選擇拼裝式小橋涵、變形敏感的拱涵、蓋板涵等；一般需要選擇抗變形能力較強(qiáng)的框架箱涵，出入口設(shè)置中選擇一字墻較為合理，同時(shí)涵洞基礎(chǔ)中，需要采用粗顆土進(jìn)行換填操作，換填深度一般不得超過(guò)天然上限；工程經(jīng)驗(yàn)表明，技術(shù)指標(biāo)比較過(guò)后，可采用金屬波紋管涵。endprint

2.3隧道工程施工

隧道自身結(jié)構(gòu)在一般情況下不會(huì)產(chǎn)生太大問(wèn)題，但對(duì)于多年的凍土區(qū)域，必須對(duì)此予以充分的重視，必須加強(qiáng)構(gòu)造措施的優(yōu)化，從而提高施工質(zhì)量。目前公路隧道產(chǎn)生凍害的主要原因是：邊墻、拱頂交界位置容易發(fā)生施工縫漏水、滲水掛冰等問(wèn)題，考慮到隧道洞中、洞口的溫差，漏水會(huì)引起洞口軌面結(jié)冰、邊墻掛冰，對(duì)內(nèi)部界限的危害極大，嚴(yán)重時(shí)甚至需要封閉道路，不得讓車(chē)輛通行，因?yàn)槭┕たp位置滲水形成的冰楔容易造成邊墻脫落，甚至?xí)S時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸擴(kuò)展。現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)后，一般掛冰厚度最大可達(dá)40cm之上，路面結(jié)冰后車(chē)輛行駛安全隱患極高。隧道設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)施工縫防水隔水措施的落實(shí)，提高襯砌合理性，同時(shí)需要考慮后期維護(hù)治理工作的順利進(jìn)行，可采取曲墻代替直墻的設(shè)計(jì)方法；洞中需要加強(qiáng)泄水溝、洞的保溫考慮。

3案例分析

以大武至久治（省界）公路擴(kuò)建工程中橋涵施工為例進(jìn)行說(shuō)明，橋址所在地為嚴(yán)寒地區(qū)，環(huán)境類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。全線位于季節(jié)性凍土地區(qū)，道路凍深：K118+000-K130+000為1.32m，鋼筋混凝土蓋板涵基礎(chǔ)埋深為2.0m，小橋涵埋深采用2.5m，以此減少凍脹對(duì)基礎(chǔ)的影響，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性。大中橋采用了樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋置深度結(jié)合沖刷計(jì)算和凍深要求，在滿足承載力要求的前提下確定基礎(chǔ)埋置深度。

設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循現(xiàn)行規(guī)范對(duì)耐久性的要求，除此之外，結(jié)合青海省及項(xiàng)目所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)，道路通行車(chē)輛特點(diǎn)等，考慮了以下幾點(diǎn)：

第一，項(xiàng)目所在地區(qū)氣候高寒，橋梁凍融破壞對(duì)橋涵耐久性影響較大，本次設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了橋面排水設(shè)計(jì)，橋面系設(shè)置泄水管和防水層，涵頂現(xiàn)澆層上設(shè)置防水層。橋涵防水層設(shè)置應(yīng)覆蓋整個(gè)橋涵面，具有良好的耐久性，并且不低于橋面瀝青鋪裝層使用年限的壽命，能適應(yīng)橋梁動(dòng)荷載抗壓，抗拉的特點(diǎn)，防水涂層與其上瀝青混凝土鋪裝層應(yīng)有相融性，二者之間的粘結(jié)力不低于瀝青混凝土鋪裝層與混凝土橋面之間的粘結(jié)力，對(duì)混凝土橋面板亦應(yīng)具有良好的粘結(jié)性，以保證瀝青鋪裝層粘結(jié)力的需要，并在粗糙橋面板上具有良好的密貼性，防水層粘結(jié)后不得夾有空氣層，抗?jié)B要求應(yīng)在0.3MPa以上。

第二，本項(xiàng)目地處高寒地區(qū)，具有低氣溫、高溫差、高蒸發(fā)量的特點(diǎn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的施工造成極大的影Ⅱ向，為保證混凝土工程的耐久性，必須使用有特殊要求的低溫早強(qiáng)耐久混凝土，混凝土耐久性指數(shù)DF應(yīng)≥80%，設(shè)計(jì)抗凍等級(jí)應(yīng)≥F250。

第三，高寒、干燥條件下，橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土養(yǎng)護(hù)需要考慮失水危害。一般需要保證負(fù)溫條件下，可持續(xù)硬化，同時(shí)可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求的耐久性、強(qiáng)度要求。避免混凝土因環(huán)境溫差過(guò)大發(fā)生開(kāi)裂問(wèn)題。養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)，內(nèi)外溫差需要控制在15℃之內(nèi)。

4橋涵施工注意事項(xiàng)

首先，30m跨徑后張法連續(xù)箱梁橋施工難點(diǎn)，需要重點(diǎn)考慮混凝土施工的伸縮縫、護(hù)欄、支座等附屬預(yù)埋件是否齊全，施工后需要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力孔道、鋼筋位置的精確定位：加強(qiáng)對(duì)梁頂、底板、腹板位置的厚度控制，施工單位需要選擇合適粒徑骨料進(jìn)行配比試驗(yàn)：梁端2m范圍內(nèi)混凝土可能存在局部應(yīng)力過(guò)大、鋼筋密度高的狀況，需要加強(qiáng)振搗操作，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。其次，為了避免預(yù)制梁上拱過(guò)大，及預(yù)制梁與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過(guò)大收縮差，存梁期不超過(guò)90d，若累計(jì)上拱值超過(guò)計(jì)算值10mm，應(yīng)采取控制措施。最后，預(yù)應(yīng)力工藝方面，管道位置需要嚴(yán)格按照坐標(biāo)要求進(jìn)行鋼筋施工，定位鋼筋、箱梁腹板箍筋電焊連接，避免錯(cuò)位、管道下垂等危害發(fā)生，一旦管道、鋼筋噴嘴，需要提高對(duì)管道位置的精確控制。澆筑前需要檢測(cè)波紋板的密封性，避免阻塞管道的行為，從而提高施工質(zhì)量。endprint