山区高速公路桥隧连接下的桥台施工技术

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摘 要 :本文结合道路工程实际工作经验,就山区高速公路桥隧连接下的桥台施工技术进行探讨,详细分析了桥台施工的基本步骤、难点及处理措施和桥隧连接下桥台的施工技术.

关 键 词 :桥台;施工;桥隧连接

中图分类号:U443.21

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2011)10-0082-02

1.引言

改革开放以来,我国的经济创造了令世人瞩目的伟大奇迹,国民生产总值大大提高,人们的生活水平有了巨大的改善,尤其是在东部地区,经济已经相对比较发达,但我们是社会主义国家,我们发展的目标是全民富裕,在这种理念指导下,国家制定了中西部发展战略.俗话说的好,要致富,先修路,中西部地区山区多,自然环境比较复杂,因此在进行道路修筑时所面临的困难也多,尤其是做为经济快速发展保证的高速公路,更是需要建设大量的隧道以保证等级.我们可以看到在许多山岭地区的高速公路上,更是经常可以看到一幕幕桥梁与隧道紧密相连、车辆出隧上桥和离桥进洞的壮观景象.通过多年来的施工经验和总结,我们获得了很多宝贵的资料,取得了比较丰硕的成果,但仍然有大量的工作需要深化研究,本文结合道路工程实际工作经验,就山区高速公路桥隧连接下的桥台施工技术进行探讨.

2.桥隧连接工程设计和施工特点

因为是连接工程,所以在进行工程设计时一定要将其作为一个整体进行考虑,考虑彼此的互相影响,而不可以如一般的单一桥梁或隧道那样进行独立设计、施工,将二者放在一起综合考虑后,以形成统一连续的设计、施工过程,得到良好的受力状况和很好的运营效果.综合看来,桥隧连接工程的设计、施工具有如下的特点.

2.1桥隧连接工程的相互干扰性

相互干扰性在桥隧连接工程的设计和施工过程中表现比较突出.以整体型桥隧连接方式为例.在桥隧连接工程的设计过程,有时由于场地有限或地质情况的要求,必须设计整体型的桥隧连接工程.该类型结构,桥台直接浇注在隧道内部,桥梁的梁板则直接假设在桥台上,也就是要伸入隧道明洞内部.由于在高速公路上通常桥梁较隧道有更大的横向净宽,桥梁伸入隧道的那跨边梁便可能与前几跨的梁板几何尺寸截然不同,当然隧道的明洞由于需要满足桥梁梁板的尺寸一般需要加大加宽,因此当出现整体型桥隧连接工程时设计过程便不能独立设计桥梁或隧道,桥梁的设计干扰了隧道的设计,隧道的设计同时干扰了桥梁的设计,干扰性非常突出,许多时候需要根据实际情况变更设计.


2.2桥隧连接工程的综合性

桥隧连接工程同时涉及到桥梁、路基路面和隧道三种最主要的高速公路工程结构类型,本身就具有路桥隧相结合的综合性.

桥隧连接工程在设计上需要考虑三种不同的结构形式,设计时既要保持三者的本来面目和结构特性,维持彼此的个性,又要综合考虑三者在连接区域的通用性,保证彼此的共性.因此桥隧连接工程表现为设计的综合性.

在施工过程中,在进行桥梁、路基路面、隧道施工的各自施工时,需要同时考虑彼此的施工进度,调整施工计划和步骤,实现又好又快的施工目的.因此桥隧连接工程的施工是个综合的进行一调整一再进行的循环过程,又表现为桥隧连接施工的综合性.

2.3桥隧连接工程的相对独立性

尽管桥隧连接工程在设计和施工上表现了很强的综合性,但作为桥梁、路基路面和隧道的结合体,其又有很强的独立性.

设计和施工过程中,尽管桥隧连接的区域是设计和施工中必须认真考虑并妥善解决的难题,但主要的工作量还是在相对独立的三个构造物的常规设计和施工上.设计时,在设计方案确定后,桥梁、路基路面和隧道一般是在不同的科室或设计处完成的,独立性较强:施工时,尽管要综合考虑各个结构的施工进度,但最终要实现整条高速公路的贯通,桥梁或道路或隧道的工程量和工作时间相对于连接区域而言要大的多,因此,施工过程中,各结构的自身建设仍然是重要的主体.

2.4桥隧连接工程的后续性

如前所述,桥隧连接工程在设计和施工过程需要考虑的问题很多,但设计和施工时的综合处理措施并不能完全保证桥隧连接工程段的良好运营,设计和施工并非一劳永逸的工作.桥隧连接工程作为一种特殊的结构形式,在运营过程中,表现出了很强的后续性.

据不完全统计,在高速公路的运营阶段,桥隧连接段的工程问题最为突出,主要表现为:由于桥梁、道路、隧道所处的地质状况的不同,桥墩桥台、路面和隧道围岩的地质沉降不一,造成高速公路的路面铺装在桥隧连接段凹凸不平,许多地方跳车严重:桥梁、道路、隧道排水设施由于长期运营和地质情况的变化出现排水不畅甚至隧道水上路上桥、桥梁无法排水、桥隧连接段积水等现象,非常不利于车辆的通行:车辆由桥梁入隧道或由隧道上桥时,明暗变化明显,司机无法适应,桥隧连接段多次发生交通事故:隧道洞门边坡植被破坏严重时而出现落石甚至泥石流,泥沙;中人路面或桥梁,通行安全得不到保障等等.

以上的问题都不是设计和施工时考虑到并采取相应措施希望避免就可以完全不发生的.因此桥隧连接段在充分做好设计和施工工作的同时,还需要进行经常性的养护,做到早发现早处理,保证高速通行的顺畅.

3.桥台施工技术

3.1混凝土桥台施工的基本步骤

就地浇筑的混凝土桥台施工有两个主要工序,一是制作与安装桥台模板:二是混凝土的浇筑.

3.1.1桥台的模板

根据《公路桥涵施工技术规范》规定,模板的设计与施工应符合如下要求:

1)具有必须的强度、刚度和稳定性,能可靠地承受施工过程中可能产生的各项荷载,保证构造物各部形状、尺寸准确:

2)尽可能采用组合钢模板或大模板,以节约材料、提高模板的适应性和周转率:

3)模板板面平整,接缝严密不漏浆:

4)拆装容易,施工时操作方便,保证安全.

模板一般用木材或钢料制成.木模重量轻,便于加工成结构物所需要的尺寸和形状,但装拆易损坏,重复使用少.对于大量或定型的混凝土结构物,则多采用钢模板,钢模板造价较高,但可重复多次使用,且拆装拆卸方便.模板安装前应对模板尺寸进行检查:安装时要坚实牢固,以免振捣混凝土引起跑模:安装要符合结构设计的位置要求.

3.1.2桥台混凝土施工要点

在桥台混凝土施工中,要严格控制技术标准,主要应切实保证混凝土的配合比、水灰比和坍落度等指标要求.

1)混凝土的运送:桥台混凝土的水平与垂直运输应又合适的相互配合方式.

当混凝土数量大,灌注捣固速度快时,才采用混凝土泵和皮带运输机.

2)大体积混凝土浇注:桥台时大体积坛工,为避免水化热过高,导致混凝土因内外温差引起裂缝,可采用如下措施:用改善骨料级配、降低水灰比、掺和混合材料与外加剂、掺入片石等方法减少水泥用量;采用C3A、C3S含 量小、水化热低的水泥,如大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、低标号水泥等;减少浇注厚度,加快混凝土散热速度;混凝土用料应避免日光曝晒,以降低初始温度;在混凝土内埋设冷却管通水冷却.

当浇筑的平面面积过大,不能在前层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成次层混凝土时,为保证结构的整体性,宜分块浇筑.分块时应注意:各分块面积不得小于50m2;每块高度不宜超过2m;块与块间的竖向接缝面,应与台身或基础平截面短边平行,与平截面长边垂直;上下邻层间的竖向接缝,应错开位置做成企口,并应按施工接缝处理.

台身钢筋的绑扎应和混凝土的灌注配合进行.在配置第一层垂直钢筋时,应有不同的长度,同一断面的钢筋接头应符合相关技术规范的规定.水平钢筋的接头,也应内外、上下相互错开.钢筋保护层的净厚度,应符合设计要求,如无设计要求时,则可取台身受力钢筋大于或等于3cm,基础受力钢筋大于或等于3.5cm.

3.2桥台施工的难点及处理措施

当前桥台施工的主要难点在大体积桥台的施工和软基桥台的施工两个方面.

对于大体积桥台,往往需要一次性浇筑成型,如前所述,其施工的主要问题就是控制混凝土浇筑时的施工水化热以控制温度裂缝的问题.这个问题可以通过控制混凝土原材料、优化配合比、优化施工工艺、降低浇筑时温度、进行温度实时监控等措施得到很好的解决.

对于软基桥台,一般都采用钻孔桩基础.软基桥台桩基既要承受桥梁上部结构传递下来的巨大荷载,同时又要抵挡台后软弱地基的水平推力,因此在设计和施工过程中稍有不慎,就可能引发桥头跳车或者桥台前移甚至桥台桩基被剪断的重大工程事故.针对软基上的桥台存在的问题,一般采用的技术措施为,

(1)加强台身及基础的刚度法:避免采用单排桩基础,而采用双排桩或多排桩来共同承担由于引道填土、台前台后不均匀下沉对基桩产生的弯矩和剪力:或采用斜桩基础,所谓的斜桩基础实际上是斜桩与竖直桩的混合桩基.

(2)台前加载法:即加大锥体护坡的范围与体量并以重力式挡墙作锥体护坡的坡脚基础,以大锥体填土来平衡台背引道填土的压力,达到减小台前台后软基不均匀下沉的目的.

(3)台后减压法:包括低填土方式、溜坡方式、桥头踏板形式、箱形或多箱形方式、填土采用轻骨料、埋置涵管箱涵、设置混凝土桩等.限于篇幅,桥头踏板形式、箱形或多箱形方式的示意如图1至2所示.

在软土地区,在桥台施工之前,应该先处理台周软基,使其在桥台施工之前能基本或大部分完成排水、固结、沉降的过程,使软基固化,在基本稳定的软基上施工桥台.

3.3桥隧连接条件下桥台的施工

桥隧连接条件下桥台的施工分为两个方面:桥台在隧道洞门外和桥台在隧道洞门内.

3.3.1桥台在隧道外施工

当桥台在隧道洞门外施工时,对于掘基桥台,若基础开挖在隧道洞口段开挖之后进行,如前文所述,将对隧道洞口周边围岩产生二次扰动.地应力再一次重新分布,可能对桥台和隧道周边围岩带来稳定问题:另外,当地基的承载能力不足时,可采用桩基桥台的形式,但钻孔时亦会对隧道周边围岩产生二次扰动,孔的出现可能影响周边围岩的稳定性.因此,需要在开挖桥台基础的时候,做到缓慢开挖,缓慢进阶,同时及时做好隧道围岩的监测量控工作,根据量测的结果必要的时候可采取临时支撑措施,待开挖完成围岩趋于稳定后再拆除.

当然,有些时候由于场地的限制,根本无法施作桥台,应该在保证结构各个方面安全的条件下因地制宜地采取一些替代措施,保质保量地进行工程实践.例如,三口隧道是铜黄高速公路上的一座长隧道,左线黄山端洞口与梅兰一桥桥台紧紧相连.按原设计方案隧道如果从正面进洞,无任何施工场地,施工机具无法布设,因此需要对原设计桥台的施工方案作变更.经讨论决定,桥梁与隧道相对独立设置,取消桥台及搭板,在基岩上直接设置台帽,并与隧道洞门紧贴,这样施工难度小、经济效益好,施工便捷.但这样做的要求是基岩应能满足台帽所要求的承载力,并且要求隧道洞口能确保台帽所需的尺寸.

3.3.2桥台在隧道洞门内施工

当桥台在隧道洞门内施工时,不可避免地造成围岩的二次扰动,需要按上述方法进行适当的超前加固或及时支护,特别是隧道直墙或曲墙的底部在桥台开挖时可适当多植入若干根锚杆,增强围岩的稳定性.

由于桥台在隧道内部,桥台的自重肯定会对围岩本身产生竖向压力荷载.

由于桥台所处的隧道洞门段取消了仰拱,因此边墙侧压比拱部松弛荷载对衬砌结构的影响更明显,设计、施工应尤为注意,条件允许的情况下,可采用箱形或多箱形的桥台形式减小桥台的自重,进而减小边墙的侧压.

4.结束语

总之,不管桥台在隧道洞门内还是在洞门外,在施工的时候都需要做到谨慎小心、充分准备、及时处理,以保障施工的质量和工作的顺利进行.

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