试论山区高速公路桥梁施工技术及其特点

　　摘要：介绍了山区公路桥梁施工的特点，阐述了山区桥梁施工过程中各部位施工方案的选择，并重点介绍高墩施工控制的要点。
　　关键词：陡坡桩基；高墩立柱；安全控制
　　近年来，由于国家实施“西部大开发”战略，云南高速公路进入了大规模建设时期。云南山区高速公路具有地形起伏变化大，水文地质条件复杂，气候因素多变，人均耕地稀缺等特点，仅凭早期积累的山区微丘区公路施工管理经验和技术水平是难以适应的。鉴于此，对山区公路施工管理进行充分探讨很有必要，本文结合工程实例，重点从桥梁施工管理方面予以阐述。
　　1山区公路桥梁建设的特点
　　总结山区公路桥梁建设常具有以下技术和施工特点：①桥梁占路线总长比例大，路桥相间频繁；②横断面出现半路半桥形式；③平纵技术指标降低，甚至取规范的极值；④所采用的施工工艺较为成熟；⑤桥位周围自然地理环境差，地面起伏大，坡度多大于45°，部分达到80°，局部形成峭壁悬崖或峡谷；⑥相邻墩柱(纵向、横向)相对高差大，本工程柱高最小不到1．0m，最高达45．2m；⑦施工环境恶劣，桥位偏僻，交通不便；⑧机械化作业程度低，劳动力密集；⑨多高空作业，本工程盖梁顶至地面最大高差为达47．2m；⑩上部构造多采用无支架式施工方法，如预制安装法、悬臂现浇法等。
　　2山区桥梁施工方案的选择
　　2．1桩基、承台(系梁)施工成孔工艺的选择应根据地形、地质、水文、进场道路、施工场地等，因地制宜的选择机械钻孔或人工挖孔。有关资料指出，对地形复杂、地势陡峭、进场道路狭窄、水源困难、地质条件较好，无地下水或少量地下水的桩基，宜采用挖孔灌注桩施工，这是符合客观情况的。但同时，从安全角度考虑，人工挖孔深度不宜大于15m。如前所述，本工程受各种条件限
　　制，所有桩基均采用人工挖孔工艺成孔，几乎也是唯切实可行的成孔方法，这就要求特别重视施工安全，严格遵守人工挖孔的安全操作规程，并对可能出现的安全问题制定防范措施和应急预案。
　　当位于陡坡上的桩基上方边坡岩体破碎易坍塌时，采用必要的防护加固措施，如用锚索、锚杆稳定山体。我们曾在修建一高架桥,多处陡坡大于60°，开孔时经常造成开挖上方是山体，下方则为邻空面，无法有效护壁，孔口也不能形成安全的挖孔施工平台。我们采用下述方法来处理：邻空侧装外半圆模，靠山体侧设锚杆置入山体，安装护壁内钢筋网，安装孔内圆模，浇注20cm原护壁混凝土，这样拆除内模后，第1段护壁在陡坡上形成一个安全稳定的孔口平台，保障了后续工作的进行。
　　进入岩层后需要爆破，遵循“多打眼少装药”原则，以达到松动岩层又不破坏山体稳定。对于几处半路半桥地段，先施工紧靠桥梁的路基地段，后施工桥梁基础，防止爆破失稳等不利因素对基础的影响。
　　由于大多数桩基吊车不能靠近，人工成孔后在孔口搭设井字钢管支架，在架内分节制作，用拉链葫芦分节放入孔内。为缩短时间，接头可采用直螺纹机械联接，但应在运输过程中保护好丝口。陡坡地段搭设的钢管支架应设置支撑、风缆，保持支架的整体稳定。
　　山坡人工挖孔桩一般无渗水或渗水量小于6mm／min，可采用导管小坍落度混凝土干浇。渗水大于6mm／min，必须用水下混凝土灌注。用法灌注，要求孔内水位大于6m，不足时用水泵反灌水；同时随着混凝土表面上升，山坡孔壁漏水严重，接近桩顶，孔内可能变成无水或少水，终灌后桩顶以下5m范围内用振捣棒插捣，保证混凝土密实。
　　施工过程中，我们根据横向陡坡实际地形，调整系梁底面高程，以山体上侧的桩顶地面控制高程，尽量减少开挖山体。系梁调整后，山体下方需接长至地面以上的桩基，以立柱形式装模浇筑桩身，确保外露体美观。
　　2．2立柱、盖梁施工立柱顶距地面最大高差为45．2m，立面以突变形式分级为220cm、180cm两种圆柱墩。高墩钢筋焊接、垂直运输、装拆模、操作人员上下靠整体支架，支架用48×3mm钢管搭设，为提高稳定性，一排四根墩柱支架整体搭设，并辅以纵向风缆。见图1。立杆设计为4×13根，步距1．50×2．00m，遇墩柱位置适当调整，横杆步距1．80m，设置双向水平杆，并适当布置剪刀撑，立杆下端20cm设纵横向扫地杆。支架不承受新浇混凝土重力，只考虑钢管自重力、施工荷载及风荷载，重点验算其稳定性。
　　
　　图1立柱施工方式(单位：cm)
　　支架自重240kN，施工荷载取20kN，每根竖柱承受荷载：(240+20)／52=5kN。
　　所用ø48×3mm钢管，A=424mm²，回转半径i=15．9mm；按强度计算，竖柱的受压应力为：=N／A=11．8MPa，长细比：A=L／i=113．2<[]=150。
　　查《钢结构设计规范》(GB50017—2003)附录C，得=0．541，则竖柱的受压应力为：=N／(øxA)=21．8MPa<ƒf=215MPa。
　　经验算，支架的稳定性和强度满足要求。
　　同样，对于垂直运输用钢丝绳的选用，连接螺栓直径的确定，也应进行验算，首先从技术上保证安全性能符合规范要求。考虑人工装模的限制，每节半弧圆钢模设计高150em，小型卷扬机(1t以下)配合可装拆模。
　　混凝土按两种直径分两次浇筑。上一级支架应与已浇墩柱牢固连接，增强稳定性。经计算，认为用本模板体系可一次浇注两根全高度单径立柱(最高为25m)，但须注意以下几点：①模板单件强度、刚度必须合格，由正规厂家生产，水平连接法兰用整体厚钢板(≥16mm)；②竖向、水平联接采用优质螺栓；③柱间横向腰系梁同时浇筑，系梁模板要求刚度好，与左右两立柱形成“H”形整体；④两柱模顶设自制卡件一道，增强两模间横向稳定，设柱顶、柱腰风缆；⑤混凝土垂直运输采用输送泵，但要注意解除支架与模板之间所有联系并保持大于或等于20em的距离，避免输送过程中的摆动引起模板的不稳。
　　盖梁施工采用无支架式，原有支架只作为操作平台。对于双柱墩，我们采用预埋牛腿孔，穿90mnl厚壁钢管作为支承点，上托贝雷架承受模板、混凝土荷载。如图2。

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