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山区公路施工中悬出路台的应用

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摘要:

在中巴国际公路建设中,因受山区自然条件限制,在路基全幅断面,采用了悬出路台的施工方法进行路基施工。通过对方案选择、施工流程及操作要点的介绍,阐明采用悬出路台的背景和施工具体方法,此方法在降低工程造价、缩短工期、优化公路线形等方面的优越性显著,可为类似工程提供参考。

关键词:

山区公路施工;悬出路台;片石混凝土挡墙;挑梁

0引言

随着对绿色建筑、节能减排、环境保护等方面的日趋重视,对在一些特殊地质条件的山区修筑公路时,由于受地形、地质、线路走向等条件限制,不能使用常规的半填半挖、挡土墙、明洞等处理方式,可以考虑使用悬出路台的设计方案进行施工。

1工程概况

中巴(中国—巴基斯坦)国际公路改建KKH项目B施工段的工程路线全长79.7km,公路沿线自然和地质环境较差,灾害类型多、分布广、规模大,主要灾害类型有:雪崩、多年冻土、涎流冰、泥石流、崩塌、滑坡等。由于K605+600~K605+700段路基基础地质属于岩石风化堆积土,线路依山设置,一侧为陡峭山体,另一侧为深逾60m的洪沟。在受到外力或雨水侵蚀下(尤其是洪水冲刷),极易造成地基失稳现象,发生滑坡及下沉等问题。该段路基原设计为挡墙防护加宽路基,从而满足路基宽度要求,项目部于2009年完成浆砌石下挡墙工程,2012年12月实测发现挡墙最大下沉量已达2.5m。如果设计改线需要开挖右侧岩石山体,工程量巨大,不但增加投资成本,而且工期将推迟半年左右[1-3]。经多次现场勘察设计,该段路基采用了悬出路台方案进行施工,有效解决了上述矛盾。通过工程实践,该施工方案有工期短、质量安全有保证、经济效益显著的特点。经过对该施工技术的完善总结,形成“山区公路悬出路台施工工法”,此技术获2013—2014年新疆自治区级工法。

2悬出路台施工工艺原理

本工程设计悬出路台分3跨,每跨13m,起始和结束端设置墩台形基础,中间设置2道挑梁(盖梁),现浇板座于挑梁(盖梁)上。墩台基础置于坚硬的岩石层上。此方案是以挑梁中部的混凝土挡墙作为悬臂结构的力矩支点,为了平衡悬臂端行车荷载主动力矩,挑梁尾端利用打入坚硬岩层的预应力锚索进行固定以产生相应的阻力矩,从而保持挑梁(盖梁)的受力平衡,防止其倾覆。悬出路台示意如图1所示。

3施工工艺流程

施工准备→挡墙、墩台基坑开挖→挡墙、墩台混凝土浇筑→岩石钻孔→锚索制作安装→锚固段注浆→挑梁下部水稳碎石及混凝土垫层施工→挑梁支模、钢筋安装、浇筑→锚索的张拉→封锚→现浇板的支模、钢筋、混凝土浇筑→桥面铺装等施工

4施工方法

4.1施工准备

1)对施工段的导线、水准点和中线进行复测,做好导线点的增补和加密水准点工作。根据设计图纸做好测量定位工作。

2)做好各种进场材料的试验检测、施工配合比确定工作。

3)预应力锚索施工配套钻机、钢绞线、锚具、张拉设备等准备到位,检验合格。

4.2基坑开挖基坑开挖土方采用人工配合挖掘机进行,遇到石方时进行爆破施工,边角地方人工用风镐进行清除。挡墙基底开挖至岩石层,基底凿成向内倾斜的面。

4.3混凝土墩台、片石混凝土挡墙施工墩台混凝土的浇筑采用拌和站集中拌料,混凝土搅拌运输车运输,采用吊车运送入模。用插入式振动棒进行振捣。表面人工整平、压实、收光。养护采用覆盖洒水,养护时间不小于7d。

4.4岩体钻孔

1)根据现场实际地质条件,采用MGY-80型钻机干钻成孔。

2)锚索的设计孔径为130mm,成孔倾角为5°(与垂直方向夹角)。孔位允许偏差为-50~+50mm之间,钻孔方位角偏差控制在-1°~+1°之内,钻进长度方向上的孔斜偏差不大于3%。

3)锚固段设计长度10m,有效孔深不得欠深,超深不大于40cm。

4)终孔后认真清孔,用高压风将孔内粉尘吹干净,孔内残留物不超过10cm。

4.5锚索制作

1)锚索采用高强度、低松驰预应力钢绞线,φ15.2mm、强度等级1860MPa。要求钢绞线顺直、无损伤、无死弯。每根锚索设计长度16m,其中锚固段10m、自由段6m。锚索结构如图2所示[4-6]。

2)钢绞线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。

3)架线环、箍线环、导向帽等应按图纸要求提前进行制作。

4)将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上,量出锚固段和自由段设计长度,分别作出标记;在锚固段的范围内穿架线环,间距200cm,2道架线环之间设箍线环1道;自由段每米也设1道箍线环,并用φ100mm的PVC管穿套,内涂黄油防腐;最后,在锚索端头套上导向帽。

4.6锚索安装向锚索孔装索前,要核对锚索编号是否与孔号一致,确认无误后,再以高压风清孔一次,即可着手安装锚索。下锚时,先将锚索底端放入孔内,用人工依次向孔内缓慢均匀推进,锚索到达孔底设计标高后与事先标记在锚索上的锚固段位置进行校核无误。

4.7锚固段注浆

1)拌制砂浆:砂浆强度等级为M30,采用1∶1水泥砂浆,P.O42.5水泥,水灰比0.4~0.5。拌制时先加水,然后加入砂、水泥和膨胀剂(0.3%),在加入水泥和减水剂之前开动拌和机,拌和时间不少于3min。

2)安装压浆器具:一次安装密封盖、压浆嘴、压浆阀,并将压浆管道与压浆机、进浆阀连接在一起,使进浆阀和出浆阀为开通状态。

3)注浆:压浆方法为一次压注法。注浆时均采用排气法注浆,注浆压力0.3~0.5MPa。注浆管插至孔底,浆液由孔底注入,空气由止浆环处的排气管排出,连续缓慢灌注浆液,当灌浆量大于理论吸浆量,结合现场实际测量达到锚固灌浆位置时,方可结束注浆。

4.8挑梁下部水稳碎石及混凝土垫层施工挑梁下部结构由厚0.5m混凝土垫层和厚1m水稳碎石组成。锚索锚固段注浆完毕后,先整平夯实基面,然后施工水稳碎石层。施工过程中注意不能碰撞预埋的PVC管(预应力锚索)。混凝土垫层按常规方法支模浇筑。

4.9挑梁施工挑梁悬臂段采用φ48mm钢管搭设满堂脚手架,按设计结构尺寸先布施底面钢模板,底模板支好后要进行预压,预压物质量为挑梁悬臂段质量的1.15倍。挑梁混凝土施工时应注意从锚固端向悬臂端分层进行浇筑,分层浇筑时,每层厚度不宜超过30cm。浇筑过程中应注意不能碰撞预埋的PVC管(预应力锚索)及钢板,并一次浇筑完成,中间不得停止。混凝土浇筑完毕后应及时覆盖草帘进行洒水养护。

4.10锚索张拉前的准备工作

1)张拉千斤顶和油压表均已校正,并在有效使用期内。预应力筋、锚具按规定检验合格后使用。

2)锚固段的固接砂浆、挑梁混凝土的承载强度达到设计强度才允许进行张拉。

3)安装工作锚时注意钢绞线不得交叉和穿乱,最后用套管适当用力将工作夹片敲入锚环孔,注意夹片间缝隙要均匀,其端头要在同一平面上,否则要将之取下重新安装。4)安装千斤顶时,千斤顶轴线要与孔道中线对位,确保承载均匀同轴。

5)安装工具锚时,为使工具锚卸脱方便,在工具锚环与夹片之间涂少量黄油润滑。

4.11锚索的张拉、封锚1)张拉:锚索设计荷载为600kN,张拉时分3次张拉,第1次张拉至设计拉力的10%(60kN),第2次张拉至设计拉力的30%(180kN),第3次张拉至设计拉力的100%(600kN)。每级张拉时持荷5min再进行下级张拉。每级张拉加载后应同步测量其伸长值,并做好施工记录。2)封锚:张拉完成后取下夹片、锚环,拆除千斤顶、限位板。24h复查合格后,经确认钢绞线无滑丝、断丝现象,方可用砂轮锯切割,钢绞线外露长度3cm,完成后及时用C30混凝土封锚。

4.12现浇板、混凝土护栏、桥面铺装施工三跨桥板采用整体现浇,混凝土护栏、桥面铺装等桥梁上部施工与普通桥梁施工的要求相同。

5控制要点

1)锚索施工时,如地质条件不符,要及时通报设计单位,以便尽快修改设计。钻孔时要达到设计要求的深度,有效孔深不得欠深,超深不大于40cm[7-9]。

2)钢绞线必须要进行疏编穿束,按设计要求布设架线环、箍线环,严防钢绞线在孔道内打搅产生剪切力等额外应力。

3)注浆材料采用普通硅酸盐水泥,严格按实验配合比进行现场控制。砂浆强度不小于30MPa。

4)注浆深度和锚索的自由段长度严格按设计要求施工控制。

5)挑梁浇筑时必须振捣密实,尤其是锚垫板周边区域。

6)所用锚具必须符合国家有关规范要求和技术指标,劣质产品坚决不予进场。

7)锚固段的固接砂浆、挑梁混凝土的承载强度达到设计强度才允许进行张拉。

8)锚索张拉采用张拉力和伸长值进行控制,用伸长值校核应力,当实际伸长值大于计算伸长值的10%或小于5%时,应暂停张拉,查明原因并处理后才能继续张拉。

6安全措施

1)认真贯彻“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,结合山区工程的具体特点,完善安全管理体系,配置专职安全员,明确各级人员的责任。

2)在山体附近进行开挖、钻孔、张拉等作业前,要对山体岩石稳定性进行检查,作业过程中要有专人警戒指挥。

3)开工前由项目总工及专职安全员组织安全知识讲座,向施工作业队下达安全技术交底书,并组织操作人员进行认真学习。

4)张拉现场做好人员防护设施及警示标牌,张拉时严禁人员通行,防止夹片飞出伤人。

5)每次张拉前检查张拉仪、千斤顶的电路、油管的连接,避免在张拉作业中出现漏电以及飚油现象。

7结语

本工程采用的悬出路台施工方案,适用于地形复杂、地质条件恶劣的山区公路,在线路地表宽度不满足路基宽度设计要求,线路调线费用大且线形不顺畅时,宜采用此方案施工。采用悬出路台方案施工,克服了山区公路因不利地质条件造成的路基下沉、滑坡、坍塌等病害,悬出路台设计方案还保证了道路线形的顺畅,在降低工程造价的同时减少了对自然环境的破坏。本工法施工工艺相对简单,施工效率高,与传统的绕行、明洞、隧道等方案相比具有施工周期短、质量可靠、安全、造价低廉、环保等特点,社会效益和经济效益显著。

〖参考文献〗

[1]路桥集团第一公路工程局.JTG/TF50—2011公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2011.

[2]交通部公路科学研究所.JTGF80/1—2004公路工程质量评定标准[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3]潜利伟.关于山区公路隧道设计的研究分析[J].工程技术(引文版),2016(31):99.

[4]杨永辉.基于山区公路浅谈勘察设计要点[J].工程技术(引文版),2016(32):123.

[5]杜修力,韩强,李忠献,等.5.12汶川地震中山区公路桥梁震害及启示[J].北京工业大学学报,2008(12):1270-1279.

[6]陈建安,林健,兰天水,等.山区公路边土壤铅污染水平及其分布规律研究[J].海峡预防医学杂志,2001(2):5-8.

[7]崔巍.控制山区高速路路基沉降范围延长路面使用寿命[J].环球市场信息导报,2015(22):50-51.

[8]林伟.高速公路路堑边坡防护、绿化、景观综合处治[J].中外公路,2002(3):66-67.

[9]徐积江,肖玉林.山区公路涵洞变更存在问题与对策[J].江西公路科技,2004(4):51-52.

作者:陈长江 熊保恒 单位:新疆生产建设兵团交通建设有限公司

山区公路施工中悬出路台的应用责任编辑:杨雪    阅读:人次