山嶺重丘區高速公路路基高效施工技術研究

強軍QIANG Jun

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司，宜昌 443002）

0 引言

在山嶺重丘區建設高速公路是一項具有極高挑戰性和復雜性的工程，其中路基工程的施工是整個項目的關鍵環節之一[1-3]。在路基工程中，邊坡施工平臺是進行邊坡施工的重要設施之一，其作用是為施工提供穩定的工作面，同時保障施工安全[4]。在傳統的邊坡施工平臺施工中，存在施工效率低下、施工周期長、施工成本高等問題。此外，臨時擋墻的建設是必不可少的施工步驟，它對于保護邊坡、防止水土流失、確保施工安全等方面具有重要作用[5]。然而，傳統的臨時擋墻施工方法存在著施工周期長、材料消耗大、人工成本高等問題，無法滿足高效施工的要求。因此，本研究旨在探討山嶺重丘區高速公路路基工程邊坡施工平臺和臨時擋墻的高效施工技術，以提高施工效率和質量，同時降低成本和風險。

1 工程概況

田西高速公路工程位于廣西壯族自治區百色市田林縣、西林縣境內，路線總體呈東西走向，主線采用四車道高速公路標準，整體式路基寬25.5m，主線路線全長191.249km；連接線采用二級公路標準，路基寬10m，共有3 條連接線，共長1.258km。項目主線共設橋梁153 座/48.654km（其中特大橋1 座），隧道22 座/16.688km（其中長隧道4 座），通涵結構物451 道，互通10 處，服務區4 處，收費站9 處，橋隧比33.5%。路基工程共計開挖6173.98 萬m3，填筑4431.43m3，四級以上高邊坡120 余處。

2 研究內容

2.1 整體式可移動邊坡施工平臺研究

2.1.1 研究目的

主要目的在于提供一種可整體移動式路基邊坡防護操作裝置，解決普通排架操作平臺的搭建速度遠遠落后于鉆孔作業的速度并且排架反復搭設、拆卸也延長了工序時間，浪費人力、物力，現有的移動平臺穩定性較差，安全風險大，容易造成工作人員的傷害的問題。

2.1.2 結構形式

①傳統技術。

邊坡施工臺車僅僅采用了一個卷揚機對臺車進行驅動，在實際作業過程中極其不穩定，在臺車移動過程中很容易造成翻車，會大大威脅工作人員的安全。“邊坡施工臺車”見圖1。

圖1 邊坡施工臺車

②優化后整體式可移動邊坡施工平臺的結構組成見圖2。

圖2 優化后整體式可移動邊坡施工平臺結構圖

2.1.3 施工工藝

移動小車通過中間的收卷機和鋼絲繩與固定樁連接，固定在移動小車上的收卷機對鋼絲繩進行收卷，即可使得移動小車在邊坡上移動，同時有鋼絲繩在移動小車的兩側移動，通過固定在移動小車上的絞盤機構對兩側的鋼絲繩進行收卷，大大保證了移動小車移動平穩性，保證了人員作業的安全性。支撐架上方固設有平臺，平臺周圈設有護欄，移動小車通過四周的滾輪抵靠在邊坡上移動，使得移動更加順暢，護欄可保證人員作業的安全，其中護欄有一側開口，人員可架設梯子爬至移動小車上，便于人員的下上。支撐架的斜邊與邊坡的斜度相近，以使得移動小車的平臺近似水平，使得人員施工作業更加方便，在移動小車達到施工位置后，可將鉚釘穿過固定板插入邊坡土壤內，從而避免移動小車的移動，加固了移動小車施工平臺的穩定性，在需要移動時拔出鉚釘即可。兩側鋼絲繩繞過限位柱連接絞盤機構與固定樁，使得移動小車移動時更加穩定。絞盤機構中的底座上固設有減速箱，減速箱一端設有驅動軸，另一端設有多個收卷軸，驅動軸端部與手輪或電機輸出軸連接，鋼絲繩端部固定在收卷軸上；采用電動或手動驅使驅動軸轉動，通過減速箱傳動帶動多個收卷軸轉動收卷鋼絲繩。止回軸抵靠在棘輪上，收卷軸與棘輪正轉正常收卷鋼絲繩，當反轉時止回軸抵靠在棘輪上可固定防止收卷軸與棘輪的轉動，停止鋼絲繩的放卷，即可避免移動小車因故障導致鋼絲繩的放卷，保護施工作業的安全。頂推機構內有彈簧，可使得止回軸頂推在棘輪上，從而避免移動小車故障導致下滑，及時止住移動小車的下滑，保證人員的安全。

本方法提供了一個可移動的整體式平臺，采用吊車配合完善坡頂固定體系后，作業平臺即可投入使用，免除了高空排架搭設與使用的安全風險，大量節約了工序時間與降低了人工成本。

2.2 臨時擋墻研究

2.2.1 研究目的

本研究提供一種陣列式斜拉樁擋墻，能夠在不動用大型設備的條件下，提升抗滑和抗落石沖擊能力，而且施工便利。優選的方案中，能夠提高錨索的錨固力，大幅提高錨固抗滑效果。

2.2.2 結構形式

①傳統技術。

傳統方法用抗滑波形鋼管樁，比起普通的鋼管樁抗變形能力提升，受力性能良好，但是該結構的澆筑性能較差，內部混凝土很難密實，而且擋墻施工較為麻煩。抗滑波形鋼管樁詳見圖3。

圖3 抗滑波形鋼管樁

②優化后陣列式樁擋墻的結構組成見圖4。

圖4 優化后的陣列式樁擋墻

2.2.3 施工工藝

在邊坡的坡面鉆錨孔；將預應力注漿錨索下入到錨孔內，在錨孔2 內靠近孔口的位置施工封堵部；施工封堵部的施工方法為：在預應力注漿錨索中部綁扎下堵頭，再綁扎與支路連接的管路；預應力注漿錨索下完后，在靠近孔口的位置設置上堵頭；下堵頭和上堵頭采用橡膠堵頭或麻繩堵頭。檢查無誤后，啟動注漿泵，注入膨脹砂漿。設置的封堵部能夠避免在壓裂注漿過程中漏漿。注漿泵向注漿管內以超出壓裂壓力注漿，漿液凝結后，在注漿管的尾部端頭形成壓裂凝結體；注漿前，先通過壓裂實驗得出巖體的壓裂壓力參數，注漿壓力控制在壓裂壓力的120%～150%，注漿時，先注入緩凝砂漿，以擴大砂漿的滲透范圍，保壓一段時間，通常為5～10min，壓力損失在設定范圍內，通常為壓力損失不低于30%，即可繼續注入緩凝砂漿；達到預設量之后，改為注入速凝砂漿封孔；保壓一段時間，若壓力損失超出預設值，即壓力損失大于30%，則繼續注入緩凝砂漿，注漿施工時，應交錯施工，避免相鄰錨孔互相干擾。保壓后，繼續注入緩凝砂漿前，取下注漿接頭，在注漿管中放入鋼球，裝上注漿接頭后繼續注漿；此時注漿形成徑向擴散的滲透漿液；一段時間后，取下注漿接頭，在注漿管中放入鋼球，裝上注漿接頭后繼續注漿；此時注漿形成另一級的徑向擴散的滲透漿液；通過以上步驟獲得多級向徑向擴散的壓裂凝結體。

與變頻注漿壓力控制方案相比，以三缸變頻注漿壓力控制方案的壓力波動在轉速最低時，壓力波動最大在±30%之間，而采用本實用新型的方案，壓力波動最大在±3%之間，大大低于變頻壓力控制方案。從而能夠在實現巖體壓裂的同時，避免巖體過度破壞。通過與閥桿連接的手柄可以調節閥芯與流體腔之間的壓力；當流體腔內的壓力大于壓力彈簧的壓力，閥芯被頂起，部分砂漿從回流口流出。由此實現注漿壓力的精確調節。配合流量調節閥，能夠實現砂漿流量和壓力的精確調節。混凝土砂漿的壓力和流量精確控制一直是技術難題。為解決該問題，重新設計并制造了壓力調節閥，能夠滿足混凝土砂漿的精確壓力控制，根據壓力傳感器的反饋，調節閥壓力波動最大在±3%之間。

在坡頂平臺鉆樁孔，前排的樁孔與后排的樁孔交錯布置；鉆孔時交錯施工，避免相鄰的樁孔施工互相干擾。清孔后下鋼管樁，鋼管樁內下入鋼筋后，在鋼管樁內澆筑混凝土；在鋼管樁外壁焊接多個沿縱向布置的翼板，翼板用于防止鋼管樁轉動，也用于作承載弧形擋墻或傳力墻的基礎結構。

也可采用UHPC 樁，UHPC 樁內混合有不低于4%的鋼纖維，UHPC 樁的橫截面為矩形，抗壓強度不低于150MPa，抗拉強度不低于18MPa；UHPC 樁的橫截面為矩形，在UHPC 樁的端頭一次澆筑成型錨座，錨座的承載面與預應力注漿錨索的軸線垂直，在錨座設有供預應力注漿錨索穿過的孔；樁孔橫截面為圓形，優選直徑為55～75cm，UHPC 樁為矩形樁，優選為空心矩形樁，UHPC 樁的邊長為38～50cm。在施工條件許可的前提下，盡量采用UHPC 樁。與鋼管樁相比，UHPC 樁的耐久性和強度更佳。樁孔前段位于強風化層內采用跟管施工，中風化層的位置更換帶齒空心鉆頭取芯鉆孔，取的巖芯可作為后繼壓裂壓力參數實驗試樣。

在樁孔中澆筑填充自密實混凝土。凝固后，預應力注漿錨索穿過樁的端頭的錨座與墊板固定連接；在前排樁體之間施工弧形擋墻；在后排樁體與相鄰的前排樁體之間施工傳力墻。

本方法變單排為陣列，縮小樁體直徑，增加樁間聯系，同時加設斜拉錨索，在基本受力滿足的條件下，多角度進行反力支撐，對高土壓力抵抗工程有較好的效果，同時結合效果更好的壓裂灌漿錨固技術，提高了整體結構的抗剪、抗滑性能，增加了整體支擋結構的可靠度，得到了設計院的肯定。

3 經濟效益

通過整體可移動式邊坡施工平臺和陣列式擋土墻的研究，并將成果在田西高速公路工程轉化使用，縮短諸多工序時間，使得工程整體工期縮短1 個月，節約管理費、辦公、生活用電費用、管理車輛使用費、拌合站設備使用費、裝載機、地磅、變壓器等設備使用費、動力電費、油料費用合計513 萬元，經濟效益顯著。

4 結語

本項目特點是在山嶺重丘區駕馭、克服各類不利于工程建造的地形、地貌與地質條件，實現高速公路路基的高效安全施工。其中主要利用了整體式可移動邊坡施工平臺技術和陣列式樁擋墻技術，有效地縮短了工期，促進了路基工程的高效施工。本工程的經驗可為類似項目施工提供參考。