試論山區(qū)公路橋梁施工技術(shù)難點及解決方案

摘 要：山區(qū)公路橋梁屬于交通運輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，是國家交通發(fā)展戰(zhàn)略建設(shè)的重點，加強偏遠地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)和道路通行能力，對百姓生活水平的改善都有一定的影響。文章根據(jù)山區(qū)公路工程特殊地形、地貌、氣候及水文、生態(tài)環(huán)境問題對公路橋梁建設(shè)影響，對復(fù)雜地形的地基施工、超高的墩梁施工、運料、機械施工受限的影響及山區(qū)施工不良氣候環(huán)境對施工造成的影響進行了全面的分析，山區(qū)公路橋梁建設(shè)受到的影響主要有復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境、環(huán)境保護以及施工安全隱患等內(nèi)容，需要結(jié)合信息化的施工技術(shù)手段、改進施工技術(shù)、實施監(jiān)測預(yù)警技術(shù)等措施處理。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 混凝土 安全

山區(qū)公路橋梁建造是我國道路橋梁建設(shè)的重要組成部分，也是我國不發(fā)達地區(qū)的交通樞紐、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展平衡的重要途徑。隨著目前我國推行的“交通強國”建設(shè)，越來越多的山區(qū)公路橋梁得以建造，這不僅在數(shù)量上具有龐大的規(guī)模，而且在技術(shù)方面也具有復(fù)雜的要求。然而，我國山區(qū)由于各種地理條件的限制，在交通橋梁施工建設(shè)中存在諸多不利因素，復(fù)雜多變的地理地質(zhì)環(huán)境及氣候水文條件，加之日益嚴格的生態(tài)保護，上述各種不利因素共同導(dǎo)致了一系列特性的技術(shù)難點出現(xiàn)。為此，為了配合我國日益發(fā)展的交通事業(yè)的需要，提高工程實踐經(jīng)驗的積累，在此著重分析和總結(jié)了我國山區(qū)公路橋梁建造的施工環(huán)境特性，并對出現(xiàn)的多項關(guān)鍵技術(shù)難點進行了討論和總結(jié)，為其提供一定的借鑒和參考。

1 山區(qū)公路橋梁施工環(huán)境特殊性分析

1.1 地形地貌特征

1.1.1 陡峭地形與高差問題

山嶺地區(qū)地形坡度較大，存在高程差，作業(yè)場地小、設(shè)備擺放不便，施工便道的修建費用高。地形坡度大也增加了作業(yè)人員的安全隱患，高空作業(yè)防護要求高，高差的存在使得材料垂直運輸成為環(huán)節(jié)關(guān)鍵。傳統(tǒng)的豎向運輸方式效率低下，費用高。山區(qū)巖體地質(zhì)構(gòu)成多樣，多存在巖石破碎帶、滑動面等導(dǎo)致巖體不穩(wěn)定的現(xiàn)象，增大了勘測難度，也可能會給山嶺地區(qū)作業(yè)帶來未知的風險因素，如地下空洞、泥石流等，嚴重的會危及施工安全及施工質(zhì)量。

1.1.2 復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造

由于山地地質(zhì)多變，往往存在斷層、溶洞及滑坡體等地質(zhì)問題。其中斷層地段巖石破碎、不均勻承載力大、基礎(chǔ)施工困難。巖溶地質(zhì)地段樁基施工時容易出現(xiàn)成孔困難、混凝土漿流失等問題?；麦w極易由于施工擾動而復(fù)活，影響了施工的工程安全性及穩(wěn)定性。

1.2 氣候水文條件

1.2.1 暴雨、冰凍等極端天氣影響

山區(qū)橋梁施工所涉及的施工期間的突發(fā)暴雨和冰凍等極端天氣，使山區(qū)橋梁施工遭遇突發(fā)的惡劣天氣，極易導(dǎo)致山區(qū)橋梁施工中施工停頓，影響施工進度，并會引發(fā)施工機具、材料被毀損壞。暴雨時易引發(fā)山洪，沖毀山區(qū)橋梁施工的各類臨時設(shè)施及山區(qū)橋梁的施工便道，致使山區(qū)橋梁混凝土澆筑成型質(zhì)量受影響，導(dǎo)致山區(qū)橋梁混凝土養(yǎng)護時間加長，進一步減緩山區(qū)橋梁的施工進度。山區(qū)橋梁遭遇天氣惡劣和極端天氣等還會導(dǎo)致工期頻繁變化，使得山區(qū)橋梁的建設(shè)項目管理工作更加繁雜困難。

1.2.2 季節(jié)性河流與地下水位變化

季節(jié)性河的水位漲落劇烈，施工期常有洪水的影響，應(yīng)做好防洪措施。季節(jié)性地下水位的變化也容易影響基礎(chǔ)穩(wěn)定和施工的安全，應(yīng)對水文地質(zhì)情況開展詳盡的調(diào)查，選擇合理、可行的設(shè)計施工方案。

1.3 生態(tài)環(huán)保要求

1.3.1 水土保持與植被保護

山區(qū)環(huán)境比較脆弱，容易出現(xiàn)較大的水土流失問題，特別是開挖作業(yè)的邊坡，在挖除后，如果不及時進行保護，往往會造成較大的水土流失和邊坡地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。在施工現(xiàn)場開展綠化作業(yè)，必然要求減少施工場地范圍，也必然增加現(xiàn)場布置工作量。生態(tài)環(huán)境的環(huán)保標準不斷提高，這就要求施工有效規(guī)避生態(tài)環(huán)境的污染現(xiàn)象。

1.3.2 施工噪音與污染控制

山區(qū)環(huán)境的敏感點多，施工產(chǎn)生的噪聲傳播距離較長，對環(huán)境周邊的住戶以及野生動物影響較大。機械作業(yè)過程中的廢氣、廢水必須進行處理，不能污染水體和土壤。對于環(huán)保過程監(jiān)管比較嚴格，對違反者進行罰款的代價較大，給施工單位增加管理壓力。

2 山區(qū)公路橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)難點

2.1 復(fù)雜地形下的基礎(chǔ)施工難題

2.1.1 樁基成孔困難

巖溶地質(zhì)處的樁基往往存在孔難成、孔壁坍塌的情況；由于孤石層的存在，常常使得鉆頭的磨損比較大，鉆進效果差，常規(guī)的成孔方法已經(jīng)不能適應(yīng)巖溶地質(zhì)，在施工過程中選擇合適的鉆具組合及泥漿護壁鉆孔灌注樁。樁基的質(zhì)量檢測要求高、控制的難度大。

2.1.2 邊坡穩(wěn)定性與基坑支護風險

山區(qū)橋梁墩柱基礎(chǔ)開挖施工方法中多存在高邊坡土方開挖問題，高陡的邊坡開挖情況，穩(wěn)定性控制上極為關(guān)鍵，同時基坑支護方案的設(shè)計還要結(jié)合基坑開挖條件，地質(zhì)構(gòu)造不良和地下水影響情況下極易發(fā)生支護失穩(wěn)，而導(dǎo)致邊坡塌陷，給工程、人員生命和環(huán)境安全造成重大影響，造成不可逆轉(zhuǎn)的損失，所以，下表2列舉了邊坡支護技術(shù)不同方案的應(yīng)用條件及其效果。

2.2 高墩大跨結(jié)構(gòu)施工挑戰(zhàn)

2.2.1 高墩模板體系安全性與精度控制

模板體系高墩施工安全性、精度性要求很高，模板體系設(shè)計需要先進的技術(shù)和嚴格質(zhì)量控制，模板施工期間容易出現(xiàn)高空墜落風險。墩身線形控制難度大，需采用高精度測量技術(shù)。混凝土澆筑成型模板變形影響結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量。

2.2.2 大跨度橋梁懸臂澆筑線形控制

在大跨度橋梁懸臂澆筑施工過程中，線形監(jiān)控是重點難題，施工加載受環(huán)境溫度、濕度及圍壓的影響而產(chǎn)生復(fù)雜的變形，預(yù)測十分困難；合龍段施工精度嚴格，受溫度影響顯著；施工監(jiān)控系統(tǒng)實時、可靠且安全。

2.3 材料運輸與機械作業(yè)限制

2.3.1 狹窄場地設(shè)備布置與物料周轉(zhuǎn)

山地工程作業(yè)區(qū)域作業(yè)面小，機械設(shè)備停放場地面積受限。材料倒運次數(shù)較多，降低工程進度。大型機械進場安裝存在分體運輸、現(xiàn)場拼裝等問題，施工現(xiàn)場受場地環(huán)境制約較大，安全管理存在風險。

2.3.2 重型吊裝設(shè)備使用受限

場地條件制約著重機吊裝法的運用，常規(guī)吊裝方案無法適用；需要研發(fā)基于地形條件的山區(qū)特征的輕型化、模塊化吊裝方法；吊裝作業(yè)安全風險大，需編制專項方案和應(yīng)急預(yù)案。

2.4 特殊氣候條件下的施工干擾

2.4.1 低溫環(huán)境混凝土養(yǎng)護難題

混凝土溫差大，抗凍融能力差。在負溫下混凝土澆筑質(zhì)量不能保證；在負溫條件下養(yǎng)護，混凝土強度增長慢；早齡期受凍可能性較大，常規(guī)養(yǎng)護效果不佳，需實施加熱養(yǎng)護及摻加外加劑，溫差監(jiān)測難度較大；低溫下養(yǎng)護期較長，影響施工節(jié)奏。

2.4.2 雨季施工防洪排澇風險

夏雨頻繁發(fā)生汛期，雨季施工安全風險大。臨時設(shè)施與材料的保護措施多，現(xiàn)場臨時排水溝排水暢通，現(xiàn)場無積水現(xiàn)象。雷雨天氣引起高空作業(yè)安全風險加劇，須加強制定有效預(yù)警措施。

3 山區(qū)公路橋梁關(guān)鍵技術(shù)解決方案

3.1 地質(zhì)適應(yīng)性施工技術(shù)

3.1.1 超前地質(zhì)預(yù)報與BIM三維建模

地質(zhì)超前預(yù)報充分利用現(xiàn)代地質(zhì)探測技術(shù)，在探查了地形地質(zhì)條件的前提下，充分運用于實際山區(qū)橋梁施工前，如運用地質(zhì)雷達、地震波法進行超前地質(zhì)預(yù)報，將探測到的前方地質(zhì)信息通過BIM三維技術(shù)表達出來，實行三維可視化施工，對地質(zhì)條件不穩(wěn)定的部位及時進行設(shè)計變更，大大減少地質(zhì)風險。

3.1.2 溶洞處理技術(shù)

注漿加固法則是利用高壓注入水泥漿液對溶洞空隙進行填充，從而增強地基承載力。有的溶洞較大，采用分次注漿的方法分批進行加固并進行溶洞變形監(jiān)測，監(jiān)測其加固效果是否符合預(yù)設(shè)效果。采用鋼護筒跟進的方法則是針對大規(guī)模的溶洞處，避免在鉆孔過程中出現(xiàn)鉆孔坍塌以及混凝土流失的現(xiàn)象。采用該類方法是在施工過程中要密切關(guān)注護筒的穩(wěn)定性，在任何地質(zhì)環(huán)境下都可以確保護筒有較強的支撐性。并在實時反饋中及時調(diào)整施工參數(shù)，施工質(zhì)量與施工進度同步提升。這兩種方法往往都是結(jié)合在一起解決巖溶地質(zhì)處樁基施工的大部分問題的。

3.2 高墩施工技術(shù)創(chuàng)新

3.2.1 液壓爬模系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

在高墩施工中，爬模系統(tǒng)性能的好壞很大程度上決定了施工質(zhì)量和施工效率，優(yōu)化爬模系統(tǒng)使得整個爬模系統(tǒng)的剛度和穩(wěn)定性好，能滿足各形式截面墩身的爬升施工；爬模系統(tǒng)采取模塊化，便于運輸、組裝；同時采用液壓同步控制技術(shù)，能保證模板爬升的平穩(wěn)和精度。

3.2.2 北斗定位+智能傳感器監(jiān)測體系

基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)及智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的高墩施工監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高墩結(jié)構(gòu)垂直度、水平位移及應(yīng)力應(yīng)變的高精度實時監(jiān)控，經(jīng)數(shù)據(jù)分析可及早識別出施工隱患并提出處理方案，確保高墩結(jié)構(gòu)施工安全、穩(wěn)定及質(zhì)量。其中北斗精密授時對改善施工管理水平起了重要作用。在高墩施工監(jiān)測體系中使用了智能傳感器監(jiān)測體系能夠?qū)炷翝仓^程進行實時控制，對混凝土澆筑溫度、凝固狀態(tài)等進行實時監(jiān)測，保障混凝土澆筑過程的質(zhì)量、澆筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及澆筑質(zhì)量的監(jiān)測，并且在發(fā)生異常數(shù)據(jù)時及時報警及提供解決方案，有效地降低了施工中的風險。

3.3 材料運輸優(yōu)化方案

3.3.1 索道運輸系統(tǒng)設(shè)計與安全控制

在山體特殊環(huán)境下的材料運輸則是合理利用索道運輸系統(tǒng)，在確定跨越高度、跨度、作業(yè)載重等的情況下，計算機輔助優(yōu)化排列與設(shè)計，從而保障索道運輸?shù)慕ㄔO(shè)，安裝多種制動系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)、緊急停止制動系統(tǒng)，加強索道運輸系統(tǒng)的運行安全保障。索道運輸系統(tǒng)應(yīng)用了遠程管理機制，通過索道運輸系統(tǒng)的部分關(guān)鍵部位設(shè)置的監(jiān)控攝像頭和傳感器來查看實時的索道運行信息，對意外事件進行緊急處理。高風險區(qū)域采用智能化預(yù)警機制，應(yīng)用地理信息GIS系統(tǒng)實時判定出最適宜的運輸路線，及時調(diào)整材料運輸?shù)南嚓P(guān)參數(shù)以應(yīng)對復(fù)雜的自然環(huán)境，保障其運行安全。

3.3.2 裝配式構(gòu)件預(yù)制拼裝技術(shù)

預(yù)制場的標準化生產(chǎn)能使各構(gòu)件質(zhì)量得到很好的控制，生產(chǎn)質(zhì)量較佳，精度較高。同時現(xiàn)場拼裝使用輕型化的吊裝機械設(shè)備拼裝，減少了大型設(shè)備的使用。同時該技術(shù)使用了模塊化的預(yù)制拼裝，施工時間較短，對周圍環(huán)境影響小。預(yù)制拼裝技術(shù)使施工過程檢查質(zhì)量方便，因所有預(yù)制構(gòu)件出廠前均有嚴格質(zhì)量檢驗把關(guān)，同時拼裝精準地對接，使得結(jié)構(gòu)整體連接穩(wěn)定耐用。

3.4 惡劣氣候應(yīng)對策略

3.4.1 混凝土冬季施工綜合保溫技術(shù)

寒冷季節(jié)混凝土施工采取措施整體覆蓋保溫，通過蓄熱法養(yǎng)護，利用保溫材料減少混凝土的熱量損失，確?；炷翉姸日Ｔ鲩L；通過暖棚法施工，修建臨時保溫棚并利用熱風爐加熱以維持正溫環(huán)境，利用防凍劑輔助實施對山區(qū)嚴寒季混凝土施工。

3.4.2 智能化排水預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

建立針對施工區(qū)的雨量監(jiān)測、水位感應(yīng)和統(tǒng)計分析的預(yù)警系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上，當雨季達到一定程度的風險后，現(xiàn)場排水設(shè)施可以自動調(diào)整根據(jù)預(yù)警程度的運行模式，重大區(qū)域可配備應(yīng)急抽排，確保了山區(qū)雨季施工的安全性。

3.5 生態(tài)友好型施工技術(shù)

3.5.1 邊坡生態(tài)防護一體化施工

邊坡防護在山區(qū)橋梁建設(shè)中要注意工程與生態(tài)的協(xié)調(diào)，生態(tài)防護是通過植物與工程結(jié)合的形式對邊坡進行防護以達到穩(wěn)定邊坡恢復(fù)植被的目的，采用分層開挖，隨挖隨護的施工工藝，嚴格控制水土流失情況，一體化施工技術(shù)使工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.5.2 建筑垃圾循環(huán)利用技術(shù)

針對山區(qū)施工建筑垃圾運距長等難題，破碎篩分站加工建筑垃圾成品再生骨料應(yīng)用于便道攤鋪等?；炷翉U料加工后可作為路基材料，使得建筑垃圾得到了重復(fù)利用，能夠降低建筑垃圾對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，節(jié)約建筑垃圾處理費用。

4 施工質(zhì)量管理與安全保障

4.1 全過程質(zhì)量管控體系

4.1.1 關(guān)鍵工序質(zhì)量驗收標準

山區(qū)橋梁工程建設(shè)必須制定詳細的規(guī)范和標準，對一些施工關(guān)鍵工序，例如成孔打樁、混凝土澆注等設(shè)置高于國標的合格標準。對各個工序和環(huán)節(jié)都實行“班組、項目部、監(jiān)理”三驗制度，再輔以對整個施工過程進行持續(xù)監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)問題并及時排除，從而保障了山區(qū)橋梁工程的施工質(zhì)量和使用壽命。

4.1.2 隱蔽工程數(shù)字化留痕管理

針對隱蔽工程質(zhì)量管理，在施工過程中通過使用移動端進行隱蔽工程全過程溯源管控，并將相應(yīng)影像材料與現(xiàn)場驗收檢測材料進行對應(yīng)的關(guān)聯(lián)存檔，借助區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改性對隱蔽工程質(zhì)量信息追溯提供保障，優(yōu)化提升隱蔽工程質(zhì)量管理水平。

4.2 安全風險防控措施

4.2.1 高空作業(yè)安全防護體系

橋梁施工山區(qū)高處作業(yè)防護系統(tǒng)化。高處作業(yè)采用生命線系統(tǒng)、防墜、安全網(wǎng)等多重防護。高處作業(yè)平臺標準化。通過VR技術(shù)進行安全教育，增強高處作業(yè)人員風險防范意識及應(yīng)急應(yīng)變能力，有效降低高處作業(yè)事故的發(fā)生。

4.2.2 地質(zhì)災(zāi)害實時監(jiān)測預(yù)警

在山區(qū)建設(shè)過程中進行施工地質(zhì)災(zāi)害防控工作，通過構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測動態(tài)系統(tǒng)，采用GNSS、傾斜儀等儀器實時監(jiān)控邊坡安全，在控制中心建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng)，將相關(guān)信息實時傳回系統(tǒng)進行處理，實現(xiàn)分值預(yù)警，自行采取警戒，積極應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害風險。另外，根據(jù)相關(guān)控制規(guī)程定期對地質(zhì)災(zāi)害風險進行評估，進行控制評估工作，從而實現(xiàn)更加高效合理的地質(zhì)災(zāi)害防控工作。另外，相關(guān)施工單位根據(jù)地質(zhì)信息開展具體工作，對于出現(xiàn)的相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害進行有效防治，提高工程施工效率、保障施工人員的人身安全、降低損失風險。

5 結(jié)語

總而言之，文章依托山區(qū)特殊地理施工環(huán)境，對山區(qū)橋梁施工提出了一些新辦法，論述了與地質(zhì)條件相適應(yīng)的施工措施、山區(qū)高墩施工新辦法、大體積混凝土材料運輸新措施、山區(qū)施工應(yīng)對氣候變化的新措施及山區(qū)生態(tài)環(huán)保施工技術(shù)，進而提出施工的質(zhì)量管理和施工的安全保障措施，為山區(qū)公路橋梁的施工提供了一套健全的管理體系。同時，通過采用技術(shù)創(chuàng)新，提高工程質(zhì)量，加快施工進度。針對山區(qū)公路橋梁施工的實際問題，通過技術(shù)創(chuàng)新及施工技術(shù)的積極引入，提高山區(qū)公路橋梁施工安全保障水平。

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