高海拔地區(qū)公路項(xiàng)目施工重難點(diǎn)技術(shù)研究

楊清

（中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004）

1 工程概況

香鄉(xiāng)公路工程項(xiàng)目路線走廊帶海拔高度為3292～3756m，屬構(gòu)造剝蝕中山地貌單元，沿線以構(gòu)造抬升為主，部分區(qū)域存在較為明顯的冰川刨蝕。工程區(qū)位于高原橫斷山脈中部，路線走廊帶內(nèi)有明顯的高低地勢(shì)分布特征，立體氣候特性較強(qiáng)，不利于公路建設(shè)工作的順利開展。

2 高海拔地區(qū)公路項(xiàng)目施工環(huán)境分析

根據(jù)調(diào)查，該工程項(xiàng)目的施工環(huán)境具有以下特點(diǎn)：

（1）年均溫度在0℃以內(nèi)，高寒氣候特征顯著；平均海拔普遍超過(guò)4 000m，地處中、低緯度氣候高寒區(qū)，較之春、夏、秋三季，冬季持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

（2）光照時(shí)間長(zhǎng)，紫外線作用強(qiáng)，并且隨著海拔的上升，紫外線作用增強(qiáng)。

（3）氣候變化頻繁，容易發(fā)生霜凍、冰雹、雪災(zāi)等自然災(zāi)害，對(duì)公路工程施工造成干擾。此外，大風(fēng)天氣較為常見，因風(fēng)力等級(jí)較高，加大了施工難度。山區(qū)霜凍時(shí)間偏長(zhǎng)，容易影響瀝青混合料的正常成型，質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生幾率較大。

（4）降雨較為集中，部分地區(qū)普遍存在強(qiáng)降雨現(xiàn)象。受地理位置、地形等多重因素的影響，降雨主要集中在5～9 月。該階段降雨量約占全年總量的90%，此時(shí)施工難度加大。一年有效工期短，只有6個(gè)月，其中3 個(gè)月雨季、3 個(gè)月冬季，而且冰雹、雪等固態(tài)降水的發(fā)生具有普遍性，幾乎見于全年各季節(jié)。

（5）氣候日變化幅度較大，短時(shí)間內(nèi)有明顯的升溫、降溫現(xiàn)象。白天路面受熱較多，夜晚地表氣溫驟然變化。在溫度的交替變化下，公路路面容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，因此對(duì)其耐久性提出較高的要求，應(yīng)保證路面能有效適應(yīng)極端的溫度環(huán)境。

（6）邊坡全線地質(zhì)松散，出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，邊坡支護(hù)種類繁多。業(yè)主方堅(jiān)持“一坡一設(shè)計(jì)”，施工組織安排上存在很大困難。沿線有21 座橋梁工程，分布較為分散，橋梁梁板運(yùn)輸較為困難。

3 高海拔地區(qū)公路施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)

高海拔地區(qū)的公路施工環(huán)境特殊，具有兩方面的突出特點(diǎn)。一是路基施工。高海拔地區(qū)廣泛分布凍土，易導(dǎo)致路基受損。凍土有多種形式，包含季節(jié)性凍土和多年凍土。對(duì)于前者，隨著溫度的升高，凍土開始解凍，此時(shí)易損傷路基；對(duì)于后者，受公路建設(shè)活動(dòng)的影響，地表的熱狀況相比原始狀態(tài)有所變化，影響凍土乃至局部氣候。二是邊坡施工。邊坡施工要求較高，以沿溪線施工為例，對(duì)靠山一側(cè)做加固處理，以阻擋坡面土石，避免大量土石滾落至溪流；對(duì)于溪邊一側(cè)的路基和擋墻可起到護(hù)坡的作用，以避免洪水導(dǎo)致山坡失穩(wěn)等狀況。

不同于常規(guī)的平原、山地等地區(qū)，由于地質(zhì)、氣候等方面的獨(dú)特性，高海拔地區(qū)的公路工程施工具有特殊性。受區(qū)位因素的影響，高海拔地區(qū)的自然環(huán)境特殊，氣溫較低、溫差較大，有明顯的太陽(yáng)輻射現(xiàn)象，給公路施工帶來(lái)諸多困難，主要如下：

（1）瀝青材料的性能易受到環(huán)境溫度的影響。在平均海拔超過(guò)4 000m 的地區(qū)，瀝青易發(fā)生老化，同時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較大，紫外線作用較強(qiáng)，會(huì)進(jìn)一步加劇瀝青的老化。加之現(xiàn)場(chǎng)氣溫較低，瀝青有明顯的低溫脆性。由于外部環(huán)境的影響，瀝青的黏附性能降低，導(dǎo)致施工后的路面發(fā)生病害的概率增大。

（2）瀝青混合料施工對(duì)溫度有特定的要求，拌和階段以160℃為宜，拌制后盡快投入使用，在溫度為120～130℃時(shí)進(jìn)行攤鋪、碾壓作業(yè)。但高海拔地區(qū)的氣溫較低，0℃以下的天氣普遍存在，瀝青混合料的溫度易在短時(shí)間內(nèi)大幅下降，無(wú)法滿足攤鋪、碾壓施工的要求，在此條件下施工必然會(huì)影響路面的壓實(shí)度和平整度。

（3）高海拔地區(qū)的溫差較大，并且存在持續(xù)低溫天氣，此時(shí)會(huì)嚴(yán)重制約瀝青的流變性能，可能導(dǎo)致施工成型的瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫。裂縫的形式較多，根據(jù)發(fā)生機(jī)理的不同可分為反射裂縫、收縮裂縫、疲勞裂縫等，各類裂縫的影響范圍存在差異，但均會(huì)影響瀝青混凝土路面的性能，尤其是路面的耐久性會(huì)明顯下降[1]。

（4）高海拔地區(qū)的降雨較為集中，部分地區(qū)的降雨量較大，加之低溫的影響，部分雨水進(jìn)入瀝青混凝土路面的空隙內(nèi)發(fā)生凍結(jié)，導(dǎo)致凍融循環(huán)的出現(xiàn)，損壞了瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，路面會(huì)出現(xiàn)不同程度的松散、坑槽等病害。

4 高海拔地區(qū)公路工程施工質(zhì)量控制措施

4.1 瀝青用量控制

由于高海拔地區(qū)的施工環(huán)境具有海拔高、溫度低、日光輻射量大、紫外線強(qiáng)等特點(diǎn)，施工過(guò)程中，應(yīng)以設(shè)計(jì)用量為依據(jù)，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)結(jié)果、施工段所在地的氣候、日光輻射量以及海拔高度等數(shù)據(jù)來(lái)確定施工中的最佳瀝青用量。通常，所需瀝青用量和施工所在地的區(qū)位因素密切相關(guān)，為了避免瀝青提前老化，施工地海拔高度越高，施工中瀝青用量越多。

4.2 拌和及攤鋪溫度控制

由于高海拔和高寒氣候因素的影響，瀝青混合料攤鋪過(guò)程中，其溫度下降較快，容易出現(xiàn)壓實(shí)度不足，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生早期病害。為了確保瀝青混合料的攤鋪質(zhì)量和壓實(shí)質(zhì)量，需要合理提高拌和溫度，在運(yùn)輸時(shí)注意做好保溫工作，盡可能減小運(yùn)輸距離，以此減慢瀝青混合料溫度降低的速度[2]。在實(shí)施攤鋪和壓實(shí)作業(yè)時(shí)，做好路面施工的協(xié)調(diào)和管理工作，確保瀝青混合料攤鋪質(zhì)量和壓實(shí)質(zhì)量達(dá)標(biāo)[3]。在實(shí)際施工中，改性瀝青混合料拌和溫度以160℃左右為宜，出拌和站溫度則需要超過(guò)140℃；在攤鋪和碾壓過(guò)程中，瀝青混合料的保溫措施必須落實(shí)到位，施工溫度控制在120～130℃。

4.3 施工接縫處理

在高海拔地區(qū)進(jìn)行公路施工時(shí)，為避免開辟臨時(shí)便道的困難，一般選擇半幅施工的方式。但這樣會(huì)造成相鄰路幅之間產(chǎn)生接縫，如果不處理好接縫，則會(huì)降低路面的平整度，縫隙的存在還會(huì)使降水滲入路面內(nèi)部，從而損壞路面結(jié)構(gòu)，縮短路面使用壽命。所以，施工時(shí)必須加強(qiáng)相鄰路幅之間的接縫處理工作，確?？v向接縫垂直相接。

4.4 施工方法和機(jī)械設(shè)備

正式施工前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件確定施工方法，為正式施工打好基礎(chǔ)。瀝青混合料拌制完成后及時(shí)采取保溫措施，以免在高寒的環(huán)境下驟然降溫。攤鋪、碾壓施工前，仔細(xì)檢查攤鋪機(jī)、碾壓機(jī)等施工設(shè)備，若有故障則及時(shí)維修，以便機(jī)械設(shè)備高效運(yùn)行。經(jīng)過(guò)攤鋪、碾壓后檢測(cè)路面的壓實(shí)度、平整度等，綜合考慮多項(xiàng)指標(biāo)，準(zhǔn)確判斷施工質(zhì)量。

4.5 施工時(shí)間安排

根據(jù)高海拔地區(qū)的氣候特點(diǎn)，深入研究該地區(qū)的降水、氣溫等氣象資料，并結(jié)合瀝青混凝土路面的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定基于高海拔地區(qū)氣候特點(diǎn)的施工工期計(jì)劃。

5 高海拔地區(qū)路基施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 高海拔地區(qū)路基施工流程

5.1.1 路堤

該項(xiàng)目為改建工程。在路堤施工過(guò)程中，當(dāng)填筑高度小于8m 時(shí)，坡比為1∶1.5；當(dāng)填筑高度超過(guò)8m時(shí)，設(shè)置寬度為1.5m 的護(hù)坡道，坡比為1∶1.5。所有填方邊坡坡腳均布設(shè)護(hù)坡道，且寬度保持在0.5～1.0m。新建設(shè)區(qū)域坡度較大，給填方造成不便，需在施工中設(shè)置擋土墻。為保證路基建成使用中不受外界水源（如地下水、毛細(xì)水等）干擾，確保路基處于干燥狀態(tài)，實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、氣候等狀況選取合適的填土高度。

5.1.2 路塹

該項(xiàng)目施工核心為改建原路，縱面設(shè)計(jì)遵循“寧可填土、盡量減少土方開挖”的原則，路基開挖過(guò)程中，根據(jù)沿線土方平衡狀況和路塹邊坡防護(hù)治理狀況確定具體實(shí)施方案。針對(duì)淺挖或土質(zhì)路塹地段，應(yīng)充分考量地下水埋藏狀況，采取科學(xué)、合理的控制措施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)挖方邊坡高度為12～15m時(shí)，通常在高度為8～10m 處設(shè)置邊坡平臺(tái)；當(dāng)挖方邊坡高度為15～30m 時(shí)，設(shè)置邊坡分級(jí)；當(dāng)路塹邊坡高度超過(guò)20m時(shí)，設(shè)置平臺(tái)截水溝。

5.1.3 擋土墻路段路基

（1）擋土墻。在實(shí)施路肩擋土墻填方路段，依據(jù)沿線材料分布情況，臨河段落路堤墻選取C20號(hào)片石混凝土。項(xiàng)目采用多種擋土墻結(jié)構(gòu)形式：臨河路基受河水沖刷較為嚴(yán)重，選取浸水擋土墻；路基挖方部分，考量邊坡穩(wěn)固度宜選取仰斜式擋土墻。對(duì)于一般地區(qū)，路肩擋土墻與路基之間采用護(hù)肩或錐坡銜接，除了采用擋土墻處理，還需在其迎水面設(shè)置防沖刷墻，以此提升路基抵御水流沖刷的能力，增強(qiáng)路基整體穩(wěn)定性。擋土墻路段路基施工流程如圖1所示。

圖1 擋土墻路段路基流程

（2）護(hù)肩及護(hù)腳。針對(duì)橫坡較為陡峭的路基，為確保其穩(wěn)固性，在其邊緣設(shè)置相應(yīng)的護(hù)肩以加固路基、收縮坡腳，與擋土墻進(jìn)行銜接。在實(shí)際銜接過(guò)程中，護(hù)肩面與擋土墻坡面一致。如果受外界因素影響，難以保證填方路基的穩(wěn)定性，可以使用C20片石護(hù)腳進(jìn)行加固，以確保護(hù)肩、護(hù)腳的穩(wěn)定性。

5.1.4 路基壓實(shí)度、壓度標(biāo)準(zhǔn)及填料

擋墻背回填材料應(yīng)選取透水性好的級(jí)配砂礫石或不易風(fēng)化的石塊，確保其壓實(shí)度。在路堤填筑施工之前，清除地面雜物，在地表開挖一定寬度的反向臺(tái)階，確保路基穩(wěn)定。路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)采取重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，分層均勻壓實(shí)，填料最大粒徑和最小CBR 值需滿足規(guī)范要求。該項(xiàng)目路段施工中，材料多源于路基土方，以品質(zhì)優(yōu)良的礫類土、砂類土等為核心填料。

5.2 高海拔地區(qū)路基的損壞原因

在海拔較高的區(qū)域，路面損壞集中體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①氣溫較低時(shí)，路基中蘊(yùn)含的水分會(huì)結(jié)冰，體積膨脹使路面受到嚴(yán)重?cái)D壓，由此形成凍脹；②氣溫較高時(shí)，隨著路基中冰的融化，水從路基中流出或者滲透至深處，路面出現(xiàn)空洞，由此形成翻漿。

凍脹與翻漿是較高海拔地區(qū)公路的主要病害，根據(jù)病害類型和程度的不同會(huì)呈現(xiàn)不同的等級(jí)。凍脹可分為4個(gè)等級(jí)：輕微凍脹、一般凍脹、重度凍脹、特重凍脹。翻漿可分為5 個(gè)等級(jí)：地表水翻漿、地下水翻漿、土體水翻漿、氣態(tài)水翻漿、混合水翻漿。

5.3 路基損壞的解決方法

（1）做好排水工作。前文已經(jīng)指出，在海拔較高的區(qū)域進(jìn)行公路施工，水是導(dǎo)致公路損壞的主要因素之一。不論是凍脹還是翻漿，歸根到底是水的形態(tài)轉(zhuǎn)變使其體積發(fā)生了改變。因此，確保路面質(zhì)量的根本在于做好排水工作，減少路基中的水分，弱化水分對(duì)路基的影響。如果排水工作質(zhì)量不符合要求，路基中的水分將無(wú)法有效排出，從而對(duì)路基產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。因此，在施工時(shí)務(wù)必保證排水工程的質(zhì)量。

（2）適當(dāng)提高填土量。水是造成公路損壞的主要因素，因此可將地表水與路面的距離增大，以減小水分對(duì)路基的影響，具體可通過(guò)增加填土量實(shí)現(xiàn)。該方法實(shí)施簡(jiǎn)單且造價(jià)不高，應(yīng)用非常廣泛。利用大面積填土來(lái)加大地表水與路基路面的距離，能有效避免水分滲入路面，減少凍脹與翻漿的出現(xiàn)，降低路面損害的發(fā)生率。

（3）為了保持路基的通風(fēng)狀態(tài)，同時(shí)減弱水分的影響，可以使用片石加固的方法，即在路基的下方、地表的上方用片石構(gòu)建一層隔離面或者多層隔離面，以避免路面受到損害。

（4）路基施工時(shí)，可采用熱棒技術(shù)，即尋找一種容易揮發(fā)的液體，在液體釋放熱量、吸收熱量的過(guò)程中達(dá)到熱量的定向疏導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)溫度的平衡，以減小路基與路面的溫差，降低凍脹與翻漿的發(fā)生率。在具體施工中，熱棒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常突出，施工結(jié)束后無(wú)需外界能量的介入，也不必經(jīng)常實(shí)施維護(hù)，其使用壽命高達(dá)30 年，因而在高海拔地區(qū)公路施工中得到了廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文考慮高海拔地區(qū)地質(zhì)條件、氣候條件的特殊性，對(duì)該地區(qū)的公路工程施工重難點(diǎn)展開探討，提出了一些關(guān)鍵的施工方法以及質(zhì)量控制措施，以供同行參考。