高速公路梁下部构造施工与隧道洞身开挖设计探讨

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孙树峰

河北省石家庄市长安区建设北大街 河北 石家庄050000

摘要

社会的不断发展使得建筑工程的规模也越来越大,除了市政建设以外,国家也越来越看重对山区的建设,由于山区的地质结构较为复杂,因此也加大了施工的难度,尤其是对于道路工程的桥梁结构在进行施工时,其下部的构造直接决定着其建设完成之后的稳定性能,所以为了保证其在投入使用以后的安全性能,施工人员一定要应用科学合理的施工技术来进行施工。本文着重讲述了在对山区的桥梁结构进行施工时,其下部构造的施工技术。


关键词

高速公路;桥梁构造;隧道;施工技术

正文

  引言:

我国的地域辽阔,地质条件较为复杂,尤其是对于山区的建筑工程来讲,选用合理地施工技术可以有效地加快施工的效率,与此同时也能保证施工的质量,在对山区的道路进行建设时,由于牵扯到一些桥梁结构,而对其底部的施工质量直接影响着整体建设完成后质量,尤其是对于高速公路而言,桥梁结构的安全性能一定要作为施工人员在施工过程中的首要考虑因素,为了保证其整体结构的安全性,就要利用科学合理地施工技术来对桥梁结构下部的构造进行施工。文章通过两个工程案例结合某高速公路隧道建设工程,重点探讨了台阶分步开挖法在Ⅳ级围岩大断面隧道中的应用,并就对应的开挖支护方案进行分析,望对相关隧道工程建设有所借鉴。

1下部构造的施工技术

1.1桥墩

当桥梁的高度低于40米时,选用的桥墩通常情况下为柱式墩,其根据结构的样式主要分为方柱或者圆柱。圆柱的施工相比于方柱更加方便施工,主要适用于平原地区。但从抗弯刚度上来讲,方柱的抗弯刚度更大。可是方柱也存在有一定的缺点,就是在进行墩柱的施工时,需要增设桩帽,因此增加了工程量,从工程造价的角度讲,其存在着较大的缺点。除此之外,增设的结构容易影响到边坡的稳定性,所以在对具体的桥墩结构样式选择时,还应该根据地形以及其上部结构形式要求来选择出针对性的样式。

1.2高墩

在对高墩进行施工时,首先需要保证在施工过程中桥梁墩的稳定性。因此在具体的施工过程中,需要按照设计规范的要求来进行施工。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中的条文明确提出。“当10/h>30时,构件将变成失稳破坏”上述不等式之中的10代表的是受压柱的长度。其具体的取值与多种因素有关,包括有上部构造的重量以及施工状态等[1]。

1.3下部构造形式的选择

山区公路的路基形式主要分为两种,一种是整体式路基,另一种是分离式路基。为了提升对土地资源的利用率,减少施工过程中浪费,通常情况下均使用的是整体式路基,但对于一些中等或者更长的隧道形式在进行选择时,由于受到施工技术以及外界因素的限制,通常选择的是分离式路基。而对于绝大部分山区道路工程来讲,其均使用的是整体式路基。因此对于桥梁的下部构造形式,也就有两种形式,一种是整体式下构,另一种是分离式下构,在对其下部构造进行设计时,通常使用的分离式下构,即双幅四柱的形式。而对于高墩的长桥,设计人员在设计的过程中,为了有效落实环保政策,减少开挖量,此方式便不再适用,此时就需要选择整体式下构,即双幅两柱的形式,此不仅可以满足设计中对环保的要求,还可以节约施工的成本[2]。其相较于双幅四柱的形式而言,在条件相同的情况下,有着诸多的优点,主要体现在下部构造中的横纵向刚度上,其均为双幅四柱模式的两倍。但运用整体式路基时,也应该考虑到在车辆行驶的过程中对扭矩的影响,因此在对梁进行设计时,应该注意帽梁的设置。在实际的桥梁建设过程中,无论是选择哪种方式,都应该结合所有的因素进行考虑,保证其能够在最大程度上满足施工的要求。

  2洞身开挖施工方案

  某高速公路隧道全长256米,属于短隧道。工程隧道处于平曲线线上,纵坡为-3.0%下坡,起止桩号为:K20+120—K20+376。工程勘测隧道围岩等级主要为Ⅳ级,部分为Ⅲ级围岩,围岩呈弱风化、微风化岩、节理裂隙密集带,岩石呈碎石状压碎结构,拱部无支护时可产生较大坍塌,侧壁有时失去稳定。

 2.1洞身开挖方法

  采用台阶分步法进行施工,台阶长度取5-8m,各部开挖方式如下:

  (1)上台阶弧形导抗的开挖应该安排工作人员手持YT28高速风钻并和简易开挖台架钻孔相结合的施工方式,并将孔深控制在0.5-1.0m的范围之内,应该共使用5台风钻,其中2台风钻的主要作用是锚杆孔钻眼,其他3台风钻的的主要作用是掌子面钻眼。在施工的过程中也要注意对周边眼间距进行的控制,将可接受范围控制在在0.5m左右。当出现弧形导坑内围岩较软弱的情况时,可以采取风镐直接开挖的施工方式。

  (2)上台阶核心土及下部中槽也应该安排工作人员手持风钻钻孔,应该将孔深保持在1.5-2.0m的范围内,同时将下部中槽和上台阶核心土爆破。

  (3)马口的施工应该采用跳槽开挖的施工方式,每进尺应该控制在0.8-1.5m的范围内。

  2.2开挖支护施工顺序

  洞身开挖支护施工顺序为:

  1.对洞口的加强段进行超前支护φ42注浆小导管的施工

  2.φ22注浆锚杆1′→开挖上弧形导坑

  3.对拱部锚喷支护,架立起格栅拱

  4.开始挖中核

  5.和下部中槽

  6.跳槽开挖马口

  7.边墙架立格栅拱,锚喷支护

  8.灌注仰拱及铺底

  9.铺设环向盲沟及防水板,整体灌注二次衬砌砼

   5结语

在对桥梁的下部构造进行施工时,施工人员首先要对施工区域的基础条件进行了解。同时设计人员也应该考虑到外界的所有影响因素,设计出针对性的方案,以此来保证施工可以顺利进行。而施工人员也不能就此止步,还应该在未来的社会发展过程中不断地摸索更加先进的施工技术,不仅能够加快施工的效率,还可以保证施工的质量,为企业创造出更大的效益,以此来实现自身的长足发展。

相比其他隧道开发方法,台阶分部开挖发具有最强的安全性与稳定性,但其所对应的施工难度较高,施工工序也相对比较复杂。台阶分部开挖方法因其功能的优异性,在众多隧道开挖中取得了良好的应用效果,施工中并未出现塌方等事故,隧道建成后围岩支护体稳定性较高,围岩变形量在安全允许范围内,工程效果优异。

  参考文献:

  [1]朱枫.四川广巴高速公路二郎匾隧道洞身开挖施工工艺初探[J].广东建材,2007,05:78-80.

  [2]周晓陵,鲁治,丁卫中.大断面老山隧道洞身开挖施工工艺分析[J].公路隧道,2007,01:30-35.

  [3]潘世强.公路隧道动态施工过程数值模拟与二次衬砌结构安全性分析[D].重庆交通大学,2010.

[4]单士军.软弱围岩公路隧道开挖支护施工过程研究[D].西南交通大学,2005.

 


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