基于懸臂挑梁的山區(qū)公路路基施工技術(shù)

徐楓

（徐州市公路工程總公司，江蘇徐州 221000）

0 引言

在常規(guī)的公路路基工程中，場地條件允許時，一般可采取填方、挖方或半填半挖等形式進行路基施工，形成路塹或路堤，也可采用擋土墻以及明洞形式。但對于某些位于不良地段的山區(qū)公路而言，其修筑時的路基施工范圍可能會受到一系列的因素限制，諸如地形地貌、地層土質(zhì)以及公路設(shè)計線形等，導(dǎo)致其路基方案設(shè)計時存在較多的客觀條件限制，無法通過常規(guī)手段進行處理。與此同時，隨著綠色施工、節(jié)能環(huán)保等理念的深入人心，需要大挖大鑿等不利于環(huán)保的施工方案也難以適用?；诖耍疚尼槍ι鲜錾絽^(qū)公路特殊條件下的路基施工，提出一種基于懸臂挑梁的公路路基施工技術(shù)，其操作便捷、原理簡單，有效保證了公路路基施工的造價與工期。

1 工程概況

某山區(qū)公路項目根據(jù)方案要求需進行區(qū)段路基改建，設(shè)計改建公路區(qū)段全線長約80km，路線沿途的地質(zhì)條件較差，所處山區(qū)的潛在病害種類多，諸如泥石流、滑坡、多年凍土等均有存在，且分布廣泛，涉及區(qū)域范圍大。本次涉及改建路段的公路路基沿線大多為較陡的山體，外側(cè)為較深的峽谷，屬于典型的危險山區(qū)公路施工。路基地層情況經(jīng)勘查，主要表現(xiàn)為巖石風(fēng)化堆積土，在不良自然環(huán)境的誘導(dǎo)下，如振動或降雨等，極易造成路基穩(wěn)定性失衡，引起滑坡或不均勻沉降等病害。

在原先設(shè)計中，為使路基寬幅達到標準，已經(jīng)采用擋土墻防護的方式實施路基拓寬，且漿砌片石工程基本完工。然而經(jīng)過一段時間服役后，擋土墻最大沉降值超過了2.6m。為保證公路通行安全，若采取改線措施，則不得不進行一側(cè)較陡巖體的開挖，施工難度巨大且安全隱患眾多，經(jīng)濟和工期上也不允許該方案。為此，為在原先設(shè)計區(qū)段實施路基改建施工，通過當?shù)赝翆涌辈檠芯?，提出一種基于懸臂挑梁的公路路基施工技術(shù)，解決了上述的相關(guān)問題。經(jīng)項目應(yīng)用，該懸臂挑梁路基工藝效率高、質(zhì)量好，且安全性和經(jīng)濟性均較有優(yōu)勢，在工程實踐中取得了良好的實施效果，適合推廣應(yīng)用。

2 懸臂挑梁路基施工原理

在本次山區(qū)公路的改建中，設(shè)計懸臂挑梁形式的路基區(qū)段含3個跨度，每跨長13m，并在兩端頭位置采取墩臺基礎(chǔ)，中間則為懸臂挑梁方案，路面的現(xiàn)澆板設(shè)置于挑梁上方，如圖1所示。墩臺基礎(chǔ)設(shè)計在堅硬的巖石層上面。在該工藝中，挑梁下方的混凝土擋墻是受力支撐點，外側(cè)路面上方行車荷載通過時將產(chǎn)生一定的彎矩，為抵消該彎矩，設(shè)計采取預(yù)應(yīng)力錨桿打入堅硬巖層的方式對挑梁另一端實施固定，從而平衡路面行車荷載的彎矩，保證結(jié)構(gòu)安全、不傾覆。

圖1 懸臂挑梁路基的施工工藝圖

3 施工方法

3.1 施工準備

（1）對施工區(qū)間的測量系統(tǒng)相關(guān)指標實施復(fù)測，具體包括導(dǎo)線與水準點等。同步對上述點位或?qū)Ь€實施補充或加密措施。提前按照設(shè)計方案要求完成放線施工任務(wù)。

（2）對進入到路基施工現(xiàn)場的各種材料進行檢測，保證質(zhì)量合格和計量正確。

（3）本工藝的關(guān)鍵一環(huán)為預(yù)應(yīng)力錨索的施工，因此需要對相應(yīng)的錨具、油泵、成孔機械、索體以及張拉機具等實施檢定，保證其使用的有效性。

3.2 土方開挖

土方主要采取人工配合挖機的形式，大面范圍采取挖機，部分邊角處或鄰近構(gòu)件處采用人工風(fēng)鎬的形式進行挖除。遭遇巖層時則采用爆破開挖。挑梁下方的混凝土擋墻基礎(chǔ)需開挖至堅硬巖層，底部呈向內(nèi)側(cè)傾斜的斜面。

3.3 墩臺、擋墻施工

墩臺混凝土的澆筑采用預(yù)拌混凝土的方式，主要由攪拌站生產(chǎn)完成后經(jīng)由罐車運至現(xiàn)場由汽車吊實施吊灌入模。澆筑時同步采取插入式振動棒進行充分振搗，保證混凝土密實。澆筑完成后灑水養(yǎng)護至少7d。構(gòu)件成型表面應(yīng)平整、順直。

3.4 巖體鉆孔

（1）根據(jù)本次公路路基現(xiàn)場條件，采用干鉆成孔形式，鉆機型號為MGY-80型。

（2）方案中的錨索直徑取130mm，鑿進角度為成孔傾角85度（與水平方向夾角）。孔位最大偏差值為5cm，鉆孔方向最大允許誤差為1°。錨索長向的孔斜誤差不大于3%。

（3）設(shè)計錨固段長10m，有效孔深不得少于設(shè)計值，最大允許正誤差為400mm。

（4）鉆機實施后仔細用風(fēng)機將孔洞內(nèi)的碎屑清除徹底，孔內(nèi)殘渣厚度不得大于100mm。

3.5 錨索制作

（1）預(yù)應(yīng)力錨索的直徑為15.2mm，采用1 860MPa級別的高強度、低松弛鋼絞線。鋼絞線原材應(yīng)順直，不得出現(xiàn)破損或死彎等質(zhì)量問題。每根索桿體長16m，其中錨固段與自由段分別為10m、6m。錨索結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（2）鋼絞線下料時應(yīng)仔細確定其長度，一般包括錨索設(shè)計長、錨頭高以及千斤頂長度，另外，不得忽略工具錨和工作錨的厚度，同時還應(yīng)考慮張拉操作余量[1]。

（3）根據(jù)設(shè)計方案，將架線環(huán)、箍線環(huán)、導(dǎo)向帽等事先完成預(yù)制提前制，各零件的構(gòu)造如圖3所示。

（4）將下料完成的鋼絞線平展于操作臺上，按10m與6m的比例確定出錨固段與自由段的位置。在錨固段，將相應(yīng)的架線環(huán)進行安裝，前后距離為2m一道。在架線環(huán)之間增補箍線環(huán)，保證錨索順直。在自由段，同樣實施箍線環(huán)安裝并以間距1m布置，外面包裹以直徑10cm的PVC管，兩者間填充有黃油。為保證錨索頂部質(zhì)量，將導(dǎo)向帽安裝于索體頂頭處。

圖2 錨索結(jié)構(gòu)示意（單位：cm）

圖3 架線環(huán)、箍線環(huán)、導(dǎo)向帽構(gòu)件大樣（單位：mm）

3.6 錨索安裝

向錨索孔入索前，仔細核實錨索的編號，避免入錯孔的情況發(fā)生。核實編號正確后，再次用風(fēng)機清孔依次。展索入孔時，將導(dǎo)向帽端先置入孔內(nèi)，再協(xié)作配合緩慢進尺，最終將錨索體全部插放于孔內(nèi)直至設(shè)計深度。完成后再次復(fù)核錨索錨固段長度是否正確。

3.7 錨固段注漿

（1）拌制砂漿。本次錨索錨固段的砂漿強度為M30。拌制時先后加入水、砂、水泥和膨脹劑（3‰）。在加入后兩者物質(zhì)前，先啟動拌和機進行工作，攪拌時間至少3min。

（2）安裝壓漿器具。實施注漿前，將密封蓋、壓漿嘴、壓漿閥等有關(guān)的注漿配件安裝到位，其中壓漿管道一般是連接于壓漿機及進漿閥，并保證其中的進出閥門均為開啟。

（3）一次壓注注漿。注漿時壓力約為0.4MPa，管道由錨索底部開始噴漿而出，逐步將空氣排出（止?jié){環(huán)設(shè)有排氣管），保持一定的速度實施注漿，直至相應(yīng)的注漿停止標準。

3.8 挑梁下部結(jié)構(gòu)施工

挑梁下部構(gòu)造主要包括0.5m厚度的混凝土墊層與1m厚的水穩(wěn)碎石體系。索體錨固段結(jié)束時，先將結(jié)構(gòu)底部的土基層夯平，然后鋪設(shè)水穩(wěn)碎石層。施工時盡量避開預(yù)埋的PVC管。墊層按傳統(tǒng)方案支模灌注混凝土。

3.9 挑梁施工

挑梁懸臂段施工時需要搭設(shè)滿堂腳手架，按傳統(tǒng)蓋梁施工方案實施。其中挑梁底模采取鋼大模形式，鋪設(shè)好后先進行預(yù)壓，保證非彈性變形消除完全。預(yù)壓質(zhì)量一般為設(shè)計挑梁自重的115%。模板支設(shè)完成后進行混凝土澆筑，挑梁結(jié)構(gòu)澆筑時應(yīng)先從錨固段實施下料，再依次澆筑至懸臂端，過程中應(yīng)合理分層，保證一次性澆筑厚度不大于0.3m。注意澆筑混凝土過程中不得碰撞預(yù)埋件，包括預(yù)埋PVC及鋼板。盡量一次性完成結(jié)構(gòu)澆筑，不得中斷?；炷翝仓r保證振搗密實，完工后采取覆蓋保濕養(yǎng)護至少7d。

3.1 0錨索張拉準備工作

（1）張拉千斤頂和油壓表在投入應(yīng)用前須保證經(jīng)過檢定合格，否則有可能造成過程控制不正確而返工。

（2）錨固段的砂漿、挑梁混凝土的強度等，需要滿足一定的要求才能實施張拉。

（3）安裝工作錨時，應(yīng)將鋼絞線有序穩(wěn)步地插入錨孔中，不得錯亂。夾片安裝時要保證縫隙均一，端頭的安裝位置大致處于同一豎直面內(nèi)，保證受力同步。

（4）千斤頂安裝軸線要須對準孔洞中心，保證張拉受力的指向性。

（5）為便于工具錨的拆卸，將部分黃油涂抹于錨環(huán)與夾片間，起到一定的潤滑功能。

3.1 1錨索的安裝、張拉、封錨

（1）安裝：采用的預(yù)應(yīng)力錨索為鋼絞線制作，型號為7股5絲，抗拔力為1 860MPa。在現(xiàn)場場地充裕地帶進行錨桿體下料，自由段相應(yīng)地涂抹黃油，再采取塑料管防護。錨桿體兩端用膠帶密封，底部為方便鉆孔時進入，應(yīng)將其束緊牢靠。桿體放置時，同步將注漿管跟隨桿體放入，注漿管一般固定于錨桿孔定位架的中心處，以保證不被破壞。錨索桿體放入成孔過程應(yīng)保持緩慢勻速，盡量避免孔壁坍塌或發(fā)生纏繞。

（2）張拉：錨桿張拉的前提是錨索錨固段的強度達到設(shè)計強度的75%以上方能進行，不可提前進行張拉操作。正式張拉前進行一到兩次的試張拉，將非彈性變形消除，并使各部件連接緊密，桿體順直。錨索設(shè)計分三次進行張拉，分別為設(shè)計值的10%、30%以及100%，每級持荷5分鐘后測定索體伸長值，同步記錄數(shù)據(jù)。

（3）封錨：張拉結(jié)束后拆卸相應(yīng)的配件。隔天復(fù)查，保證鋼絞線沒有滑絲、斷絲。然后用砂輪鋸切割多余的鋼絞線至外露長3cm，最后使用C30混凝土封錨。

3.1 2現(xiàn)澆板、護欄、橋面鋪裝

三跨橋面梁體的安裝方法為整體現(xiàn)澆，護欄、橋面鋪裝等橋面系施工同等于常規(guī)方案，不再贅述。

4 工藝控制要點

（1）錨索施工時，若出現(xiàn)土層性質(zhì)不同于設(shè)計的情況，應(yīng)告知設(shè)計方實施變更。鉆孔時保證滿足設(shè)計深度要求，挖深不得存在負誤差。

（2）鋼絞線的安裝質(zhì)量至關(guān)重要，過程中宜根據(jù)方案規(guī)定實施疏編穿束，依次落實架線環(huán)、箍線環(huán)的設(shè)置，不得纏繞或死彎，影響受力要求。

（3）注漿的砂漿等級至少為30MPa，根據(jù)方案配比落實控制，一般采用普通硅酸鹽水泥。

（4）注漿深度和索體的錨固段直接影響挑梁自由端的彎矩，須根據(jù)方案保證質(zhì)量。

（5）挑梁混凝土澆筑中應(yīng)振搗密實，為保證后期張拉受力要求，特別在錨墊板附近應(yīng)嚴格落實振動方案。

（6）所用的張拉錨具不合格時將存在張拉質(zhì)量與安全隱患，必須合格后方能進場。

（7）錨固段砂漿、挑梁混凝土均涉及張拉工序，因此實施前應(yīng)滿足一定的強度要求。

（8）錨索張拉采用張拉力為主、伸長值為輔的方案，實際與設(shè)計伸長值偏差較大時，應(yīng)暫停，解決存在的問題后才可繼續(xù)張拉。

5 實施注意事項

（1）嚴格落實安全方針，保證山區(qū)公路施工過程的安全，設(shè)置合理的安全管理體系，配置具有相應(yīng)資質(zhì)的管理人員，制定科學(xué)的安全管理制度，避免出現(xiàn)安全質(zhì)量事故。

（2）在山體周邊進行挖土、成孔、張拉等工序時，有可能擾動山體的穩(wěn)定性，需要提前進行勘察作業(yè)，保證專人負責(zé)到崗，落實巡視制度。

（3）開工前由召開安全知識講座，向施工作業(yè)隊進行及時的安全交底，保證相關(guān)的操作人員對從事的工序內(nèi)容了然于心。

（4）張拉過程中的油泵與夾片可能存在傷人隱患，現(xiàn)場人員應(yīng)保持一定的距離，不得站在正前方，相應(yīng)區(qū)域設(shè)置安全警示牌，無關(guān)人員不得進入。

（5）每次張拉前檢查張拉涉及相關(guān)配件的連接情況，保證張拉工序的順利進行。

6 結(jié)語

本文所述的基于懸臂挑梁的山區(qū)公路路基施工方案具有一定的新穎性，其針對地形復(fù)雜、土層性質(zhì)不良的山區(qū)路段，能避免重新改線帶來的成本與工期壓力，使路基寬度受限條件下的山區(qū)路基施工成為可能，并在綜合效益上達到了理想的實施效果。

采用基于懸臂挑梁的山區(qū)公路路基施工方案，避免了山區(qū)公路因不良土層性質(zhì)造成而存在的下沉、滑坡等隱患，懸臂挑梁方式還避免了改線麻煩，能精確落實設(shè)計的公路走線方案，在保證設(shè)計線形的同時，降低工程造價，保證施工安全，并避免了對山區(qū)自然環(huán)境的進一步破壞。