山区高速公路施工建设问题探讨

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  郑和武
  广西桂东高速公路有限公司
  【摘 要】随着国家发展战略的实施,公共基础设施建设尤其是公路建设也将长期持续发展,在经济不发达的山区建设高速公路以带动当地经济的发展已经成为当前公路建设的一项重要任务。高速公路设计标准和工程质量要求都很高,本文以项目所在福建地区高速施工建设为例,分析山区高速公路的特点,详细论述了在山区高速公路建设中桥梁、隧道各施工阶段所存在的问题和解决方法。
  【关键词】山区;高速公路;施工建设
  山区修建高速公路给山区带来交通便利的同时,也在一定程度上破坏了山区原有的自然环境和生态环境,因此,在工程建设初期的规划设计阶段就要充分考察水文地理、地形、地质,如果没有做好相关质量规划和控制工作,就有可能引发一系列包括水土流失在内的环境问题,甚至会发生滑坡,崩塌、泥石流等严重环境灾害,给高速公路沿线居民带来重大财产损失和人员伤亡,这样就违背了建设的初衷,这在只重建设不顾环保的过去时有发生、教训极为惨痛。这是我国基础设施建设的重要一环,也是国民经济建设战略的需要。与平原地区相比,在山岭重丘区域建高速公路,除工程难度大外,施工机具选择、施工组织也有很大不同。现就以福建地区高速施工建设为例,总结山区高速公路施工建设特点。
  1 山区高速公路的特点
  (1)地形复杂,表现为地面高差大,变化频繁,因此山区高速公路往往存在着曲线半径较小、横破陡、高填方、深挖方、桥隧密布、防护工程量多、废弃土石方量大。
  (2)地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质;
  (3)气候条件复杂,表现为山区气候多变,昼夜温差大,降雨比较突然,在雾区湿度大,降雾时能见度很低。
  (4)在环境方面,福建山区地表覆盖土层较厚,植被茂盛,甚至还有大部分原始森林。
  (5)占用的土地虽是山坡地,但仍有大部分的林业用地和当地居民的茶叶用地和经济林地。
  (6)山岭地区人口稀少,城镇稀疏,经济不发达,导致高速公路沿线的许多管理、控制设施的用水、用电十分困难。另外,山岭地区地势陡峭,房屋建设没有场地。
  2 山区高速公路施工重点
  2.1 施工前期准备。
  由于山区地质地形复杂,施工前期对施工便道及临建场地的要注意选择。多观察,多勘测,看路线及场地是否处在山区汇水面或地质不良地区,防止山洪、泥石流、滑坡及崩塌。优化便道线路选择,合理利用原有山区道路,在保证施工车辆安全通行的前提下,尽量减少开挖量和土地占用量,节省施工成本。在急弯、陡坡处设立防护墩及警示标语。积极与当地村镇政府联系,借助政府的力量解决用水用电的问题
  2.2 山区高速公路特点下桥梁隧道施工
  山区地形相对高差大,高山深谷多,桥梁与隧道紧密相连,故山区高速公路桥梁具有跨度大,墩柱高的特点,并形成了桥 ~ 隧 ~ 桥和隧 ~ 桥 ~ 隧的独特特征。
  在施工前要仔细阅读设计图,对合同段内各桥隧施工位置进行实地踏勘,分析各桥隧在施工上的时间顺序关系、施工的难易程度、交叉作业情况及可预测的相互影响。在确保工期、减少投入的前提下,狠抓重点工程,精心组织,统筹安排,减少干扰,使重点工程顺利进行,兼顾一般工程。编排合理的施工计划,防止因一个施工点影响合同段的全面施工。在施工时,要注意不良地质对桥梁及隧道施工的影响,制定桥梁及隧道突泥突水应急预案、瓦斯中毒应急预案等,预案要实事求是,做到确实可行并举行演习。施工前仔细查看的地质图,进行严格的技术交底落实到人,对地质条件复杂或与设计地质条件不符时要及时联系设计单位进行补充勘察,查明地质情况后再进行施工,防止发生安全及质量事故。在隧道断面开挖以后,很多问题才会发现,此时应有岩土工程技术人员在现场,对照原有的勘察设计图纸,发现新的问题之后通过合理工序及时调整施工方案,做到动态管理。在遇见地质灾害如:溶洞,暗河,煤层时,要及时采取可靠的加固措施,防止失稳,并立即反馈业主及设计单位,拿出合理可行的方案后在进行施工。
  山区多溶洞、地下暗河、煤层,尤其在桥梁桩基和隧道施工时要作好地质勘测和超前地质预报,要有前瞻性、预见性,做到施工时心中有数。不要等到问题已经发生才去采取措施,既多花了钱,又耽误了工期。对长隧道,为保证隧道的安全施工,要专门投入购买隧道超前探孔钻机(探测深度最长达 30m)和瓦斯探测仪,配合 TSP 超前地质预报系统,对工程地质与水文地质较复杂及 TSP 超前地质预报有断层、地下水、溶洞的地段,采用超前探孔予以核查与确认。在地质情况与设计一致时按设计要求施工,与设计文件不一致的地段,及时调整施工方案和支护参数,进行施工中的动态管理,保证了隧道施工安全及质量。图 1 山区高速公路特点下桥梁隧道施工示例由于山区的特点,桥梁墩柱较高,为减少自重大多采用空心薄壁墩,在施工机具的选择上多采用塔吊配合泵车进行砼施工。山区桥梁桥台基础多采用扩大基础,山区一般地质情况较好,石方桥台基础开挖施工困难,所需施工时间长。应根据现场开挖地质情况,积极变更将桥台基础抬高,这样将大大加快了施工进度。
  图1 山区高速公路特点下桥梁隧道施工示例
  山区桥梁预制场的建设受地形的影响比平原地区大,在预制场的筹建上困难也将大很多,预制场的布置将不能按常规布设。项目共有 4 座大桥 1 座中桥,却有20m、30m、40m 等3 种型号 T 粱,其中4 座桥为分离式桥,涉及到架桥机的转移多达 7 次这对预制场的规划和梁体吊装顺序的安排有这很高的要求,需要在预制场筹建前就这些问题精心组织安排好,方能不影响工地的正常施工。在场地的选择上也困难重重,我标段共三段路基,最长的一段路基才 190m,作为 40mT梁预制场都没有设置存梁区,对梁体预制进度影响很大。另外 2 段路基由于场地所限,我标段采用龙门吊与 T 梁平行放置,节省了投入也更加合理的利用了场地。   2.3 山区高速公路特点下路基施工
  山区路基多为高填深挖以石方工程为主,覆盖土层较薄,清表时应将清除的地表土集中堆放用于弃土场绿化防护工程和施工完成后的地表恢复工作。清表完成后实地查看各路基是工程施工地点的岩层走向、风化程度、岩石完整性,根据搜集的资料并结合设计图制定出路基施工方案,优化路基爆破参数,防止因为不合理的施工方法导致山体滑坡或加剧了地质病害的发生和发展。在路基高边坡施工前应完善路基排水系统,做好高边坡的监控量测工作,每天对测量成果进行分析,在边坡结构有失稳趋势之前对其进行合理的加固工作。深挖路基要逐分段施工,严禁自下向上开挖边坡,严禁在破碎岩体上放大炮。在路基开挖完成后需要进行一次全面物探,查清路基范围内的岩溶发育规律,然后进行验证性钻探查清其发育特征(岩溶特别发育的路段可采用强夯法验证),根据钻探结果制定施工方案。对于路基岩溶地段处理可以采用以下方式:盖板跨越;浆砌片石支撑;爆破回填处理。
  3 山区气候对高速公路的影响
  山区气候多变,降雨突然、单次降雨量较大。这都对高速公路施工有着不利的影响。施工前期要根据现场具体情况编制可实施性的施工方案,妥善安排路基工程施工,在晴天少雨季节突击施工;隧道进洞及深挖路基施工前要先施作排水工程,完善排水系统后方可施工,防止因雨水引起塌方。合理安排工作,确保重点、难点、特殊工程的正常连续性。福建山区碳酸盐岩质纯、厚度大、分布广,岩溶发育,地表水易下渗后形成岩溶地下水,隧道受岩溶地下水影响较大。隧道施工时要做好临时排水设施,雨水较大时要对隧道内进行巡视,标明出水点,对涌水处加强支护,以排为主将水引至排水设施内;大雨过后要注意现场存放的预制构件的放置情况,如发生因地基下沉而出现的构件、模板倾斜要及时采取加固或搬移等措施。同时,还要注意检查现有临时设施的基础,如发现有下沉现象,要立即加固。在已填筑好的路堤边坡上设置临时急流槽,将路基上的水分段集中,通过急流槽排入排水沟,以免引起边坡被雨水冲刷。
  山区昼夜温差大,在雾区湿度大,降雾时能见度很低。高空作业施工应尽量避免安排在浓雾常发期,以免影响施工进度并对施工安全造成隐患。山区湿度大气温低,冬季偶有结冰,要加强对砼构件的覆盖养护,尤其在冬季防止砼开裂。
  4 山区环境保护
  东南部山区植被比较茂密,在高速公路的建设过程中要加强对环境保护。建立环境保护机构,加强对施工人员的法制教育。优化施工便道及临建设施,减少对山区林地的破坏,保护山区矿产及野生动物。严格按照提供的弃土场进行土石方的废弃,不乱弃,加强对弃土场的防护工作,防止发生人为泥石流。施工完成后,要对弃土场以及施工场地等进行平整,回填复耕,还田造林,杜绝或减少施工遗留痕迹。在施工场地修建临时排水系统,避免产生水土流失,防止河流被泥石淤积。将施工时产生的废水导流至适当地点,严防施工废水流入农田、耕地等,并防止废水对沿线环境的污染。
  5 结语
  山区高速公路建设是一项复杂工程,施工中有很多区别于平原的地方,也更有很多方面需要探讨。地质灾害防治是山区高速公路建设的关键,加强对地质技术人才的培训工作,已适应山区高等级公路建设的需要。
  山区高速公路建设需要政府部门、设计单位、建设施工单位以及监理单位、科研单位多方通力合作,这样才能使建设优质环保的山区高速公路技术日趋成熟,并取得成套的技术经验。
  本文只是结合本人多年在山区高速公路建设中遇到的实际问题,提出一些解决方法,总结了一些失败的经验教训。不正确之处,敬请同行批评指正。
  参考文献:
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  [3]崔建恒,单永森.西部公路建设中环境工程地质问题的思考.中交第一公路勘察设计研究院,公路勘察设计技术论文集.西安:陕西人民出版社,2002.
  [4]孔祥金.当今山区公路边坡治理新技术.中交第一公路勘察设计研究院,公路勘察设计技术论文集.西安:陕西人民出版社.
  (上接第258页)
  2)排风量2400 m?/h(G2=0.8 kg/s),排风干球温度26℃,相对湿度60%,排风入口比焓(h3)为59.21 kj/kg
  3)本次选用的全热交换器制冷焓回收效率为67%,则
  0.67=1.0(88.87-h2)/0.8(88.87-59.21)
  h2=72.97 kj/kg
  4)全热交换器机外余压220Pa,换热器阻力80Pa,入口过滤器阻力80 Pa,那么新风风机的耗功率为3000/3600*380/0.67=473 W
  排风机耗功率也近似认为 473 W
  采用全热交换器可节省的新风冷负荷为(88.87-72.97)*1.0=15.9 kW
  折合成电量为15.9/3.4=4.68 kW
  多消耗的电能为0.473*2=0.95 kW
  按每天运行8小时计算,节省的电量为
  (4.68-0.95)*8=30 kW
  单台新风量3000m?/h的全热交换器每天节省的电量为30 kW。
  3.采用相同方法进行计算,可得出新风量4000 m?/h的全热交换器可节省的新风冷负荷为(88.87-72.88)*1.33=21.27 kW
  折合成电量为21.27/3.4=6.26 kW
  多消耗的电能为0.63*2=1.26 kW
  按每天运行8小时计算,节省的电量为
  (6.26-1.26)*8=40 kW   单台新风量4000m?/h的全热交换器每天节省的电量为40 kW。
  4.本次设计共有15台3000m?/h的全热交换器,16台4000m?/h的全热交换器,每日节省的电量为15*30+16*40=1090 kW。每月按22天计算,每年运行7个月,则一年节省的电量为1090*22*7=167860 度
  深圳电价按1元/度计算,每年节省电费约16.8万元。
  5.新风量为3000 m?/h的全热交换器单价约为27200元,4000 m?/h的全热交换器单价约为34400元。投资总价共95.84万元。
  6.回收年限:95.84/16.8=5.7 年,约6年可以收回初投资。
  7.如果新风系统采用多联机新风处理机(不带热回收),新风量为3000 m?/h的新风处理机单价约为64350元,4000 m?/h的全热交换器单价约为90000元。投资总价共240.52万元。
  8.结论:
  1)采用全热交换器,不仅在初投资上可以节约造价,而且在日后的运行中可以节省能量及运行费用,所以本次设计选用全热交换器是合理的。
  2)每层回收的冷负荷约占本层冷负荷的17%左右,节能效果还是比较可观的。
  3)鉴于变频多联机系统新风处理的方式受限,采用热回收还是比较合理的。
  4)虽然新风系统增加了送排风机,但由于受建筑立面的限制,只能屋顶取新风,风机是不可避免的。
  (上接第271页)
  水库的各种状况。这样才能做好预防工作,避免后知后觉,发现安全隐患时,第一时间作出相应防治措施。
  3 结语
  有效的除险加固设计能够减少水库防洪过程中的意外事故,延长水库的使用年限,保证当地人民群众的财产及生命安全,满足当地基本生产需求,因此做好除险加固设计工作是保证水库除险加固施工质量的根本。根据水库的实际情况及其存在的问题,开展加固除险设计,提升除险加固施工质量,提高水库的防洪能力。据统计,我国已经建成的水库有九万多座,其中土石坝水库最多,土石坝水库也是存在病险最多的水库。最近几年,国家在土石坝的除险加固方面投入了大量的财力、人力和物力,积累的经验比较丰富,但也有很多误区。我国在土石坝加固的方面仍然任重而道远,本文在归纳总结以往经验的基础上,提出了相应的除险加固技术,仅供大家参考。
  参考文献:
  [1]王朝霞,李国敏.水库大坝除险加固工程设计及施工要点[J].技术与市场,2013(9)
  [2]李洪斌.浅谈如何做好中小型水库除险加固工程项目建设管理[J].水利建设以管理,2009(10)
  [3]罗长军.劈裂式灌浆技术在孤石滩书库闸坝接头段隐患处理中的应用[J].岩土力学,2005(5)
  [4]马国彦,林秀山.水利水电工程灌浆与地下水排水[M].北京:中国水利水电出版社,2001,133~145.
  (上接第281页)
  最低。运输车辆经过居民区时,严格控制行车速度在30km/h以内,严禁乱鸣笛。采用低噪机械设备,对噪声较大的设备(如发电机)进行专项隔离,减少噪声扰民。
  防止对社会交通影响的措施:施工现场按照交通疏导方案,在交通比较容易出现堵塞的地段附近设专职交通协管员,积极协助交通民警搞好施工和社会交通的疏导工作,减少由于施工造成交通堵塞现象。
  减少强光污染的措施:施工照明灯具摆放时,防止对施工范围内社会交通道路上驾驶员的实现造成干扰。此外,在施工沿线与现状道路交叉口必要处设置夜间照明,为保证居民出行和夜间施工创造必要的条件。
  (6)加强日常养护管理。市政工程道路在投入使用之后,还存在着各种各样的问题,选择专业的养护施工队伍来实施养护管理,既能够确保市政工程道路在投入使用后的质量,从而延长使用寿命,又能够尽可能的减少当地政府的不必要支出,使得有限的资金能够得到充分的利用。
  其中预防性养护工作是指从内部养护维护部门抓起,整体提高养护技术人员的素质,加大日常巡视检查力度,查看并维护路面养护技术信息,加强路面检测技术,保证路面数据检测的科学性和精确性,提高相关数据收集和处理能力。修补性养护是指对路面局部损害进行的养护维修作业。①路面在经过一段时间的使用后容易产生不同程度的裂痕,尤其是在下雨天,雨水浸入裂缝会严重的损坏路基。为了减少和防止在出现裂缝时对路基的损坏,应及时采取相应措施对裂缝处理。可采取就地热补、路面再生密封、沥青混凝土罩面、稀浆封层等。②对于坑洞修补应首先清理坑槽损坏部分,把松动的路面清除掉,深度超过4cm的坑槽应分层填补,通常采用填入冷补材料或填入集料后灌入乳化沥青再撒砂压实。
  4 结语
  综上所述,市政道路工程的施工质量关系到城市居民的日常生活以及社会秩序的稳定。因此,在市政道路工程建设中,管理人员要建立并完善相关施工管理体系,提高市政道路工程管理水平;同时还要保证施工方案设计的合理性,加强对施工材料的质量控制和相关施工工艺的管理,从而保障市政道路工程的施工质量,促进城市经济建设的稳定发展。
  参考文献:
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