路基高陡石質(zhì)邊坡下柱式棚洞的施工技術(shù)

付筆耕

(中鐵十六局集團第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000)

1 工程概況

某公路工程在進行邊坡施工時，為了保護環(huán)境、減少工程量，同時減少邊坡側(cè)的刷坡，根據(jù)工程地質(zhì)及地形條件，設(shè)計采用半拱斜柱式棚洞進行施工，即圓弧形曲墻平板斜柱結(jié)構(gòu)。山體側(cè)曲墻底部設(shè)置條形擴大基礎(chǔ)，山外側(cè)為平板、斜柱，斜柱根據(jù)地質(zhì)條件分別采用擴大基礎(chǔ)和樁基。棚洞洞門型式為端墻式。棚洞設(shè)計里程：ZK22+262.9～ZK22+325.1，長度為62.2m。棚洞照明設(shè)計速度按80km/h設(shè)計。棚洞采用半幅拱墻半幅立柱形式，拱墻結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓與隧道拱墻結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓完全相同，棚洞襯砌厚度為0.8m，立柱尺寸為1.2m×1.4m，棚洞頂板厚度80cm。棚洞邊墻和山體之間用C15片石混凝土回填，由于本段路塹開挖已基本成型，為了棚洞結(jié)構(gòu)的安全，在棚洞右側(cè)設(shè)置C20片石混凝土偏壓擋墻，棚洞仰拱、填充及底板路面同公路隧道設(shè)計基本相同。

2 地質(zhì)情況

棚洞段山體為自然斜坡，地形相對高差約80m。山體側(cè)地面自然坡度約70°。棚洞段邊坡開挖高度12～42m。該段邊坡圍巖條件較好。自上而下巖層分別為：（1）強風(fēng)化凝灰?guī)r，層厚0.50m，局部分布?；液谏屹|(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石風(fēng)化強烈，裂隙很發(fā)育。巖芯呈碎塊狀。（2）中風(fēng)化凝灰石，層厚3.50～4.00m。青灰色，灰黑色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，礦山成分為長石，石英。風(fēng)化裂隙較發(fā)育，節(jié)理數(shù)為3～5條/m。節(jié)理面平直光滑，部分裂面有黑色鐵錳質(zhì)浸染，局部見石英細脈填充。巖芯多呈短柱狀，部分呈碎塊狀[1]。（3）微風(fēng)化凝灰?guī)r，青灰色、灰黑色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)。塊狀結(jié)構(gòu)，礦山成分為長石，石英。風(fēng)化裂隙不甚發(fā)育，節(jié)理數(shù)為1～2條/m，部分裂面有黑色鐵錳質(zhì)浸染，節(jié)理面平直光滑，多以閉合或方解石填充致密為主。巖芯呈中長柱狀，部分呈短柱狀。巖石堅硬，敲擊聲脆，不易風(fēng)化。巖石天然抗壓強度35.6～40.9MPa。

3 棚洞施工的有利條件

本工程采用的是單幅棚洞的方法進行施工，優(yōu)點有以下幾點：（1）進行棚洞施工之前首先要對邊坡進行清理工作和防護措施。進行棚洞施工減少施工的工程量，從而減少對山體的破壞，保護當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。（2）在棚洞施工作業(yè)完成后，要立刻在棚洞上方進行回填作業(yè)，這樣就可以使棚洞的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，能夠支撐外來物體的沖擊，確保洞內(nèi)車輛和人員的安全。（3）棚洞的整體施工難度低，總體施工時間短，受自然因素的影響較小。

4 柱式棚洞的施工方案

4.1 單幅柱式棚洞的施工內(nèi)容和工序

在進行單幅柱式棚洞施工的時候一般會采取明挖和支架現(xiàn)澆的方法進行施工，具體的施工工序為：

（1）進行邊坡的挖掘和防護工作；

（2）進行柱樁的基礎(chǔ)挖掘施工；

（3）接著進行棚洞的仰拱施工和底板鋼筋的混凝土澆筑施工；（4）對柱體托梁的鋼筋進行混凝土澆筑；

（5）對棚洞內(nèi)進行襯砌作業(yè)和頂板鋼筋混凝土澆筑施工；

（6）在棚洞內(nèi)布置防水層；

（7）棚洞施工作業(yè)完成后，要立刻在棚洞上方進行回填作業(yè)；（8）在棚洞內(nèi)進行路面施工和排水溝、電纜埋設(shè)等施工。

4.2 單幅柱式棚洞施工過程中出現(xiàn)的問題

（1）棚洞施工的內(nèi)容復(fù)雜，部分工序施工難度大，比如說在進行頂板留置縱向施工縫施工的時候，要求精度高。棚洞內(nèi)的防水性能差，排水困難。

（2）在進行支護施工的時候施工工序多，工期較長，在雨季施工容易發(fā)生坍塌事故和泥石流滑坡等自然災(zāi)害，給工程造成了一定的安全隱患。

5 對施工方案進行優(yōu)化和改進

5.1 對單幅柱式棚洞的施工方案進行優(yōu)化改進

通過對施工現(xiàn)場進行實地考察后，發(fā)現(xiàn)以往的施工方案中存在一些問題，所以就要對以前的設(shè)計方案進行優(yōu)化和改進。主要對洞身的結(jié)構(gòu)進行改進，通過利用改裝后的襯砌臺車對棚洞的柱體和托梁進行底板和頂板鋼筋混凝土澆筑，從而提高棚洞的穩(wěn)定性，縮短施工工期，避免雨季帶來的安全隱患。

5.1.1 單幅柱式棚洞的具體施工步驟

進行棚洞施工的主要施工步驟為：

（1）在棚洞施工的邊坡進行防護工作，并對鋼管樁進行加固；

（2）進行爆破施工的時候要注意控制爆破的藥量、強度和范圍；

（3）對棚洞的洞身進行挖掘施工，并做好洞身的支護工作，確保施工安全；

（4）對棚洞的基礎(chǔ)和立柱進行鋼筋混凝土澆筑；

（5）對棚洞的底板、頂板進行鋼筋混凝土澆筑；

（6）對棚洞內(nèi)進行路面施工和排水溝、電纜埋設(shè)等施工；

（7）棚洞施工作業(yè)完成后，在棚洞上方進行回填作業(yè)，棚洞洞頂設(shè)置排水溝。5.1.2優(yōu)化后的施工方案較傳統(tǒng)的施工方案的有利條件

（1）將襯砌臺車進行改裝以后再進行洞身、底板、頂板、立柱的鋼筋混凝土澆筑工作，就可以大大地增加洞身的穩(wěn)定性和堅固性[2]。

（2）對棚洞洞身、底板、頂板、立柱進行整體鋼筋混凝土澆筑，可以避免傳統(tǒng)施工帶來的縫隙，從而增加了洞身的封閉性，確保洞內(nèi)不會出現(xiàn)滲漏水的情況。

（3）與傳統(tǒng)的施工方案相比，優(yōu)化后的澆筑方法較傳統(tǒng)的方法來說，降低了施工難度，縮短了工期，使工程受自然因素的影響減小。

5.2 優(yōu)化方案的具體內(nèi)容

（1）施工區(qū)域周圍的地勢較陡，且山體的巖石穩(wěn)定性差，經(jīng)常出現(xiàn)巖石自然掉落的現(xiàn)象，給施工造成了一定的安全隱患，在對施工方案優(yōu)化后，將這一問題考慮在內(nèi)，采取鋼管在棚洞上方支護的方法進行保護，并對松動的巖石進行清理。除此之外，為了避免由于雨水沖擊而導(dǎo)致的自然災(zāi)害，在棚洞頂部設(shè)置排水溝，使積水得以及時排出。

（2）對襯砌臺車進行一定的改裝：將原有的襯砌臺車的邊模改變?yōu)檫^渡角模，并將角模與臺車的弧形面板連接起來。對原有的襯砌臺車的液壓桿件和絲桿進行改裝，改裝后的液壓桿件和絲桿可以進行長度的伸縮和位置的移動，提高襯砌臺車的靈活性和施工效率，是工程的工序變的簡單，降低施工難度，節(jié)約施工成本。

（3）在對邊坡進行挖掘施工的過程中要采取逆作法和從上到下的順序進行施工，同時還需注意施工必須要避開雨季。在進行挖掘施工之前必須要保證邊坡的穩(wěn)定性，做好邊坡的支護工作。在施工的過程中要不斷地對邊坡進行監(jiān)測，如果出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止施工，進行安全排查。在上一級施工完成后，確保該層穩(wěn)定性良好時，方可進行下一級的挖掘施工。

（4）根據(jù)地質(zhì)條件的不同選取不同的基礎(chǔ)施工方法。在地質(zhì)條件較穩(wěn)定的區(qū)域采取條形基礎(chǔ)的施工方法進行施工。在地質(zhì)狀況不穩(wěn)定的區(qū)域采取樁基礎(chǔ)的方法進行施工。在各個區(qū)域的基礎(chǔ)施工完成后，都要保留與上部結(jié)構(gòu)連接的鋼筋，確保柱體施工質(zhì)量符合工程要求。

（5）對棚洞的地梁進行鋼筋混凝土澆筑。在棚洞兩側(cè)的施工完成后，需要利用地梁將兩側(cè)基礎(chǔ)連接成一個整體，確保工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

（6）對棚洞的斜柱進行鋼筋混凝土澆筑。在對斜柱進行澆筑施工之前，要先對斜柱的鋼筋與基礎(chǔ)進行焊接作業(yè)，并設(shè)立支撐架，確保斜柱的穩(wěn)定性，當(dāng)斜柱的澆筑內(nèi)容進行到75%后，要立即將支護架拆除，具體情況如圖1所示。

圖1 棚柱斜柱鋼筋骨架吊裝示意圖

（7）對棚洞曲墻平板結(jié)構(gòu)進行鋼筋混凝土澆筑。在進行澆筑施工之前首先要各部分之間的縫隙能夠滿足施工要求。在進行澆筑的過程中要將末班臺車轉(zhuǎn)向的情況考慮在內(nèi)進行施工。

（8）對盲溝進行回填作業(yè)。在開展回填施工作業(yè)之前，要設(shè)置防水層，預(yù)埋排水管，確保積水能夠及時排出，在這些施工完成之后方可進行回填施工。

6 結(jié)束語

綜上所述，本工程路基高陡邊坡采用斜柱式棚洞進行施工，順利完成了邊坡山溝施工，降低了邊坡的開挖量，保護了生態(tài)環(huán)境，降低了施工難度，具有施工簡單、可靠等優(yōu)點，值得在類似工程中推廣和應(yīng)用。

[1]楊華.路基高陡石質(zhì)邊坡下柱式棚洞的應(yīng)用與施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2016（12）：78-80+94.

[2]許繼琪.雙幅棚洞防護路基高邊坡施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2016（03）：108-110.