高原地區(qū)公路施工中橋涵施工特點及施工要點探討

付占龍

摘要：近年來，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展速較快，極大地推動了公路運輸事業(yè)的發(fā)展，與此同時，運輸量的增加對公路施工質(zhì)量提出了更高要求。其中高原地區(qū)公路建設施工具有一定特殊性，地勢高、環(huán)境惡劣、人員和機械的作業(yè)效率降低，再者考慮到高原地區(qū)公路建設對當?shù)匚镔Y運輸、經(jīng)濟發(fā)展具有極大影響，為此，提高對高原地區(qū)公路施工的全面分析具有重大意義。本文針對高原地區(qū)公路施工中橋涵建設進行了探討，提出了主要注意事項。

關鍵詞：高原地區(qū)；公路施工；橋涵施工；施工要點

0引言

上世紀90年代，國家公路交通行業(yè)發(fā)展迅猛，建設了多條跨省高速公路，促進了公路、橋梁等工程項目的發(fā)展。高原地區(qū)由于地理地勢、氣候條件等原因，具有施工難度大的特點，但是考慮到當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展落后，公路交通對物資運輸具有核心作用，因此需要切實合理的提高高原地區(qū)公路建設水平，針對其中難點問題進行全面分析，建立適合當?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，其設計和施工需要加強特殊處理。高原地區(qū)的橋涵設計中需要加強材料、結(jié)構(gòu)、工藝操作等方面的重點考慮，盡量做到施工簡潔、維護操作少的要求。當下提高結(jié)構(gòu)耐久性的方法主要包括：橋涵結(jié)構(gòu)、混凝土材料、墩臺結(jié)構(gòu)、基礎類型等方面。很長一段時間以來，國內(nèi)外在高原凍土區(qū)的研究停滯不前。結(jié)合高原地區(qū)凍土特點和當?shù)貧夂驐l件，業(yè)內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)：凍土對橋涵的危害主要體現(xiàn)在多年凍土上的土壤反復受凍膨脹、融化沉降，進而引起結(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)象勢必會給公路橋涵施工增加困難，它會引起橋涵多種工程病害，比如橋涵融化下沉、基礎寒凍脹起：涵洞結(jié)構(gòu)開裂、洞內(nèi)結(jié)冰堵塞、縱向位移等。同時高原地區(qū)具有海拔高、氣壓低的特點，容易引起作業(yè)人員缺氧，整體設備、材料的運輸狀況不好，如此對高原公路橋梁的后期養(yǎng)護工作提出了更高的要求，在具體的操作中首先應確定從全壽命觀點出發(fā)，重點考慮橋面、橋梁主體、支座、墩臺及附屬工程的耐久性，確保施工建設的高質(zhì)量、高水平。結(jié)合多年經(jīng)驗，對多年凍土區(qū)橋梁進行基礎形式的設計，通常選擇鉆孔灌注樁，另外在凍土上限1.5倍范圍內(nèi)施工時可忽略樁基摩擦力。為了實現(xiàn)對高原地區(qū)公路橋梁的合理施工，必須保證嚴格執(zhí)行施工原則。

2.1橋梁工程施工要點

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。尤其是針對路線、線形走向影響深遠的橋梁，需要避免對整體線路走向的過多影Ⅱ向，加強不同河段、不同橋位的方案比對，以期獲得最佳橋位和線路方案。還需要加強下述事項的注意：第一，在跨越主要河流、道路和設備設施時，需要設置橋梁結(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，且河槽可通過大部分河道為準，避免橋梁建設引發(fā)當?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，以便縮短橋梁長度，減少施工成本：第四，加強對橋頭界限位置的考慮，保證良好的地形條件、較短的運營里程，盡量降低拆遷費用：第五，橋位選擇方面還需要考慮當?shù)厮W(wǎng)、路網(wǎng)、城市規(guī)劃等要素，加強與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)管理。

2.1.2橋型、橋長施工原則

第一，橋涵構(gòu)造物需要盡量滿足河流水文條件，對應孔徑、建設規(guī)模等需要結(jié)合當?shù)睾恿鞯乃佟⑺坏纫?。保證橋涵構(gòu)造物、路基等在當?shù)睾樗l率下可安全施工。第二，加強安全經(jīng)濟、美觀設計的設計原則，如果橋梁沒有特殊跨徑要求，一般首選結(jié)構(gòu)合理、運營經(jīng)濟、集中預制的施工模式，保證項目施工更具便捷性。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)進行設計。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)劃設計等要求，合理選擇跨徑進行組合作業(yè)，提高橋型美觀度。第六，橋孔設計、結(jié)構(gòu)設計中，需要加強項目所在地路網(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)復雜，再加上嚴重缺氧，在正式施工前應先安排專人對實際施工環(huán)境進行科學的調(diào)查試驗。一般選擇鉆孔灌注砼樁，該方法具有功效高、強度低、施工方便的優(yōu)勢，作業(yè)速度較快。但是施工中需要嚴格執(zhí)行設計規(guī)定進行管理，可添加低溫混凝土速凝劑。該方法在高原地區(qū)應用極為廣泛。橋梁設計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、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。若橋臺基礎處于卵石土條件下，只需簡單處理即可，但若地質(zhì)條件較為復雜，應比照橋墩進行設計，臺后填堵一般采用粗粒土，沿線路方向的粗顆粒填料長度需要控制在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行特殊設計，如延長橋梁，使橋臺退居岸線后側(cè)20m左右，河岸邊坡可采用輕型防護設計，臺后借助粗顆粒土壤進行施工，路堤長度可縮減20m。

2.2涵洞工程施工

涵洞施工相比于橋梁結(jié)構(gòu)施工，僅屬于小型施工項目。有資料顯示，凍土區(qū)的公路和鐵路工程中，凍害問題發(fā)生最為嚴重：高原多年凍土區(qū)域中，一般不會選擇拼裝式小橋涵、變形敏感的拱涵、蓋板涵等；一般需要選擇抗變形能力較強的框架箱涵，出入口設置中選擇一字墻較為合理，同時涵洞基礎中，需要采用粗顆土進行換填操作，換填深度一般不得超過天然上限；工程經(jīng)驗表明，技術指標比較過后，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)在一般情況下不會產(chǎn)生太大問題，但對于多年的凍土區(qū)域，必須對此予以充分的重視，必須加強構(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、滲水掛冰等問題，考慮到隧道洞中、洞口的溫差，漏水會引起洞口軌面結(jié)冰、邊墻掛冰，對內(nèi)部界限的危害極大，嚴重時甚至需要封閉道路，不得讓車輛通行，因為施工縫位置滲水形成的冰楔容易造成邊墻脫落，甚至會隨時間延長而逐漸擴展?，F(xiàn)場勘測后，一般掛冰厚度最大可達40cm之上，路面結(jié)冰后車輛行駛安全隱患極高。隧道設計中，需要加強施工縫防水隔水措施的落實，提高襯砌合理性，同時需要考慮后期維護治理工作的順利進行，可采取曲墻代替直墻的設計方法；洞中需要加強泄水溝、洞的保溫考慮。

3案例分析

以大武至久治（省界）公路擴建工程中橋涵施工為例進行說明，橋址所在地為嚴寒地區(qū)，環(huán)境類別為Ⅱ類。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埋深為2.0m，小橋涵埋深采用2.5m，以此減少凍脹對基礎的影響，從而增強結(jié)構(gòu)的耐久性。大中橋采用了樁基礎或擴大基礎，基礎埋置深度結(jié)合沖刷計算和凍深要求，在滿足承載力要求的前提下確定基礎埋置深度。

設計必須嚴格遵循現(xiàn)行規(guī)范對耐久性的要求，除此之外，結(jié)合青海省及項目所在地區(qū)的氣候特點，道路通行車輛特點等，考慮了以下幾點：

第一，項目所在地區(qū)氣候高寒，橋梁凍融破壞對橋涵耐久性影響較大，本次設計中加強了橋面排水設計，橋面系設置泄水管和防水層，涵頂現(xiàn)澆層上設置防水層。橋涵防水層設置應覆蓋整個橋涵面，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，能適應橋梁動荷載抗壓，抗拉的特點，防水涂層與其上瀝青混凝土鋪裝層應有相融性，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，對混凝土橋面板亦應具有良好的粘結(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要求應在0.3MPa以上。

第二，本項目地處高寒地區(qū)，具有低氣溫、高溫差、高蒸發(fā)量的特點，對混凝土結(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耐久混凝土，混凝土耐久性指數(shù)DF應≥80%，設計抗凍等級應≥F250。

第三，高寒、干燥條件下，橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土養(yǎng)護需要考慮失水危害。一般需要保證負溫條件下，可持續(xù)硬化，同時可在規(guī)定時間內(nèi)達到要求的耐久性、強度要求。避免混凝土因環(huán)境溫差過大發(fā)生開裂問題。養(yǎng)護周期內(nèi)，內(nèi)外溫差需要控制在15℃之內(nèi)。

4橋涵施工注意事項

首先，30m跨徑后張法連續(xù)箱梁橋施工難點，需要重點考慮混凝土施工的伸縮縫、護欄、支座等附屬預埋件是否齊全，施工后需要加強預應力孔道、鋼筋位置的精確定位：加強對梁頂、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行配比試驗：梁端2m范圍內(nèi)混凝土可能存在局部應力過大、鋼筋密度高的狀況，需要加強振搗操作，嚴格控制施工質(zhì)量。其次，為了避免預制梁上拱過大，及預制梁與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過大收縮差，存梁期不超過90d，若累計上拱值超過計算值10mm，應采取控制措施。最后，預應力工藝方面，管道位置需要嚴格按照坐標要求進行鋼筋施工，定位鋼筋、箱梁腹板箍筋電焊連接，避免錯位、管道下垂等危害發(fā)生，一旦管道、鋼筋噴嘴，需要提高對管道位置的精確控制。澆筑前需要檢測波紋板的密封性，避免阻塞管道的行為，從而提高施工質(zhì)量。endprint