山区高速公路桥梁施工技术及其特点研究

赵东海

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海西宁 810000）

山区高速公路桥梁施工技术及其特点研究

赵东海

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海西宁 810000）

桥梁是高速公路施工中的关键，对高速公路施工质量、性能产生重要影响，因此必须予以重视。对于山区高速公路施工来说，由于地形复杂，桥梁隧道会占据较大比例，最高可达到高速公路的80%，桥梁施工水平在一定程度上可以反映出整个高速公路的施工水平。文章对山区高速公路施工进行概述，分析了山区高速公路桥梁施工特征，研究了山区高速公路施工技术。

山区 高速公路 桥梁施工技术 特点

1 前言

随着社会经济的发展，我国交通事业逐渐走向繁荣，对社会生产以及人民生活产生了重要影响。国家推行西部大开发战略以后，高速公路进山区的项目逐步落实，山区高速公路建设规模逐渐扩大。与一般高速公路施工相比，山区的施工环境更加恶劣，施工难度更大，如何把握住要点，保证施工安全与施工质量，是所有施工人员需要长期思考的问题。

2 山区高速公路施工概述

山区高速公路具有以下几个特征：一是地形复杂，具体表现就是地面不平整，地面高度差很大，且横坡很陡，地形容易发生变化；二是地质复杂，存在很多不良地质，斜坡不稳定，容易发生崩塌，有可能存在岩溶或者是煤气地层等，不仅施工难度大，且施工过程中存在一定的危险性；三是水文环境比较特殊，地下水环境复杂。这些都是山区高速公路施工尤其是桥梁施工中必须面临的问题。受到以上几种因素的影响，施工线路布设环节会存在约束，从“平”的方面来说，平面曲线较多且半径小，导致施工线路复杂，增加管理难度；从“纵”的方面来说，纵向坡度较大，施工难度大；从“横”的方面来说，半边桥、高挡墙数量较多，墩台形式也很多［1］。

因此，桥梁施工设计环节就要充分考虑桥梁中的具体构造与地形、地质之间的关系，如果忽视对外界因素的考虑，设计方案不合理，就很有可能会导致施工半路终止，更换设计方案。同时，山区周围水系较多，一些地区容易出现洪水、泥沙等问题，且路线也非常复杂，为了确保施工和使用的安全性，一般会沿溪布置展线。除此之外，山区高速公路桥梁中大多数都是弯桥或者是坡桥，弯扭耦合的作用下，会沿着某一个不动点产生变形；大纵坡长桥一般都是单向行驶，在车辆单向制动作用下，梁体在一段时间以后会沿着车辆行驶反向发生滑移，如果桥梁施工时选择的是全连续结构，就是用橡胶结构的支座把上下结构连接起来，梁体在发生滑移时就会导致自身受力不平衡，橡胶结构有可能破坏，或者是橡胶座发生脱空，导致结构被破坏。长此以往梁体就会出现开裂现象，桥梁使用安全性得不到保证。为了解决这一问题，可以采用以下两种方法：一是先简支后结构连续，二是采用墩梁固结的连续体系。这种方式可以适应平面线形，同时可以满足桥梁受力需要。

3 山区高速公路桥梁施工特征分析

3.1 施工周期较长

施工周期长是高速公路桥梁施工中的典型特征，这是由特殊的施工环境决定的。正常情况下，高墩柱混凝土浇筑高度在4米以上即可，最高也不会超过6米，但是山区地形环境复杂，坡度大，导致部分地区高度差过大，为了弥补这种高度差，保证桥梁安全，高柱墩混凝土浇筑高度就会明显加大，高度会达到20米，为了保证高墩柱的稳定性达到要求，必须控制好浇筑次数，一般至少在4次以上，如果温度、湿度等环境因素不良，浇筑次数会达到十次以上。总而言之，无论是在施工难度上还是在施工量上都远远大于普通高度公路桥梁，一些环境非常恶劣的山区施工工期甚至会超过6个月［2］。

3.2 机械设备以及模板投入大

山区高速公路桥梁施工中，一般会根据实际情况对模板施工进行单独设计，形成一个独立的施工体系。由于施工时间有限，而单根高墩柱由于浇筑高度过大、施工环境不良等因素会导致施工时间过长，如果单根浇筑就很有可能在规定工期内无法完成任务，因此一般都会多个墩柱平行施工，要求每根墩柱配置6米以上的模板，同时配置多套施工设备。这样一来，模板、吊车以及其他大型设备的需求量就会明显加大，这无疑会增加施工单位的压力［3］。

3.3 施工单位资金周转压力大

资金周转压力来源于两方面，一是上面分析的模板、设备投入大，前期投入较多，如果企业资金实力不足，就会产生较大资金压力；二是山区高度公路由于地形地貌复杂，计量很麻烦，会浪费很多时间。一般情况下，业主会规定每根墩柱完成最后一次浇筑、且混凝土龄期超过28天，方才有资格计量，否则不计入计量范围。前面已经分析过，由于施工条件的特殊性，会采用多根墩柱平行施工方式，大量墩柱处于正在施工中，没有计量资格，施工单位资金不能及时回收，也就是支付周期长，这无疑会加重施工单位的压力。施工中后期时，几乎所有资金都压在工程上，同时还要为桥梁上构梁预制场地做好准备，这就需要额外的资金投入。如果承包商没有做好资金准备，出现资金断链问题，就会导致施工无法顺利进行下去［4］。

3.4 高墩施工难度大

由于坡度差问题，山区高速公路施工中经常会遇到高墩施工，这类墩柱典型的特征就是重心高、截面积小，且墩身的柔度很大。这就对施工技术提出较高要求，轴线控制时难度较大，一旦出现较大偏差，高墩柱的稳定性就得不到保证，高速公路运行安全也就得不到保证［5］。

3.5 施工危险性大

由于高速公路桥梁施工的很多环节都是高空作业，施工危险性要高于一般工程，安全事故时有发生。这就要求施工人员具备一定的安全意识，一是按照设备规定安全操作，防止大型机械设备对人体造成伤害；二是按照施工安全准则戴好安全帽、系好安全带，防止出现高处坠物伤害事故或是高空坠落事故。但是从实际情况来看，这几点在高速公路桥梁施工中并没有被完全落实，施工安全管理水平还有待提升［6］。

4 山区高速公路施工技术研究

4.1 桥梁上下部结构施工技术

建筑作为一种文化现象能与人产生交流[1]6是毋庸置疑的。相比以使用功能为主导的旅店，这种文化交流现象在民宿身上有更好的体现[2]。

首先，对于桥梁下部结构来说，是整个高速公路桥梁施工的根基，下部结构施工对后续施工产生直接影响，要求技术人员对施工区环境以及周边环境进行详细考察，明确地质、地形以及水文特征，并根据这些信息确定承台和墩身的施工顺序以及具体施工方法。如果施工区水文环境良好，没有深水情况，可以将施工区用简易板围堰，之后开挖基坑，然后开始施工。墩身施工时，如果高墩数量较多，墩身施工时可以选择滑模方式，这种方法最大的优势就是可以对外形结构和尺寸进行精密控制，保证其可以满足设计要求，使施工顺利有序进行［7］。

其次是上部结构施工，具体施工方法有两种，一种是预制安装，另一种是现浇。后者对施工条件有较高要求，成本相对高，且施工工期长，因此如果对桥梁上部结构没有特殊要求，一般会选择预制安装方法。施工过程中，需要将桥梁分段预制，在安装墩顶处的块件时，需要使用架设机械设备。块件预制完成以后，依次进行起吊和安装，方向与桥梁方向相同，并将桥墩作为对称点。以上操作全部完成以后，进行预应力筋张拉，主要起到接长悬臂的作用。这种方法施工速度较快，可以缓解工期以及资金压力，目前被广泛应用于高速公路桥梁施工中。

4.2 双层高架桥梁施工技术

对于一些地形地貌非常复杂的山区，很有可能不具备常规桥梁设计条件，此时就有可能选择双层高架桥梁，具体涉及到以下施工技术：

4.2.1 基本施工技术

首先跨径的选择，一般要求将其控制在20米至40米之间，如果跨径太小，桥墩数量就会很多，下层桥行车视线就很有可能会被阻挡，影响行车安全性；如果跨径太大，桥墩横截面尺寸就会过大，导致桥梁整体结构不协调。同时受到地形的影响，公路曲线半径一般较小，大跨径桥梁的适应性不强［8］。

其次是上部结构类型选择，一是要考虑桥梁本身受力特征，二是考虑到经济性，目前比较常用的就是组合小箱梁，施工工艺相对成熟。

4.2.2 安全性考虑

双层高架桥梁与一般山区高速公路桥梁相比，更容易出现安全事故，因此施工中还要考虑以下问题：首先要设置紧急停车带，桥梁投入使用以后，一旦出现安全事故方便救援车辆进入。停车带长度和宽度分别为30米、15米；下层桥梁若在框架式桥墩内设置停车带会增加框架跨度，一般选择在分离式桥梁部分设置港湾式紧急停车带。其次是防火措施，山区环境相对封闭，一旦发生火灾后果不堪设想，因此施工阶段就要做好防火准备，不仅要在指定位置设置消防设施，同时还要提升结构本身防火能力，可以在梁的侧面以及墩柱上刷上一层消防涂料，防止桥梁着火；最后是要设置桥墩防撞设施，山区地质环境复杂多变，一些地区山上经常会滚下一些石头，撞击桥梁，引发危险。为了避免这一问题，施工之前需要将周边孤石悬石清除干净，在公路桥梁附近山体周围设置柔性护网，最好在桥墩底部设置防撞套筒，一般使用混凝土结构，防护高度一般在3米至5米之间；另外还要在套筒和桥墩中间设置一个缓冲层，采用橡胶结构，厚度在5厘米左右，这样一旦发生撞击，其可以起到一种缓冲作用，吸收掉一部分撞击能量，有效保护桥梁［9］。

4.3 桥梁高墩施工技术

关于桥梁高墩前面已经简单分析过，其重心高、截面积小，且墩身的柔度很大，对施工技术提出较高要求，轴线控制时难度较大，对施工技术水平有较高要求。施工技术要点如下：

4.3.1 测量放样及支架搭设

高墩正式施工之前，必须做好测量放样工作，为轴线控制做好准备，将误差控制在工程允许范围之内，提高高墩柱的稳定性。测量放样完成以后进行支架搭设工作，涉及到以下几点：一是根据材料运输需要、墩柱浇筑需要合理搭设支架，保证位置合适、数量足够，方便材料运输和浇筑工作的开展。搭设完成以后要对其强度和刚度进行检查，保证满足施工要求，防止发生安全事故；二是对支架进行受力分析，对于扣件式钢管支架，搭设之前就必须做好受力计算工作，以往经验表明受力最大的位置就是立杆底段，因此要将这一部分作为计算重点［10］。

4.3.2 钢筋及钢模板

按照施工技术要求完成调直、切断及除锈等工作，加工完成以后编好号码，按照顺序堆放。将这些钢筋运到施工现场以后，用吊车将其运输到作业平台上，并按照施工要求做好捆扎和焊接工作。对于墩柱主筋使用的钢筋，焊接时必须要将接头错开，将接头钢筋面积控制在钢筋总面积的25%之内，箍筋接头则要求四角错开，中心点误差不能超过2厘米；高墩施工中采用的钢模板一般是由两个半圆形钢模板拼装而成。预制钢模板时，要求施工人员对钢结构进行仔细检查，尺寸、型号以及质量等必须满足要求，安装过程中要对牢固性进行随时检查

4.3.3 混凝土浇筑

施工的时候如果环境温度较高，在对混凝土进行浇筑的时候就要适当减小浇筑的厚度，有利于散热。施工的时候如果外界环境温度较低，在对混凝土进行浇筑的时候就要适当增加浇筑的厚度，防止外界低温导致散热过快对混凝土的内部结构造成影响，产生过大的温度应力。由于墩身高度较大，一次性浇筑成型无法实现，需要进行分次浇筑。墩身和墩台在终凝之前，不允许泛水。要求施工人员熟练掌握浇筑技术，拆除模板时做到轻拿轻放，防止模板变形。施工完成后要做好墩身和墩台的养护，一般采用洒水养护方式，比较容易操作，且效果较好，不易出现裂缝。高墩柱施工时工作人员一般都是高空作业，要求技术人员戴好安全帽、系好安全带，并按照要求操作混凝土输送泵等，避免发生安全事故，保护好施工人员的生命安全。

5 结语

随着社会经济的发展，山区与外界的经济交流越来越频繁，对交通不断提出新的要求，山区高速公路建设规模越来越大。由于特殊的地形地貌，桥梁在公路中占据很大比重，对整个高速公路运行水平产生重要影响，因此必须予以重视。

［1］邹玉龙，蒙云.山区高速公路桥梁防撞护栏优化设计及其施工技术［J］.内蒙古公路与运输，2009，12（14）06：23-27.

［2］方传强.试述山区高速公路施工质量控制与监视［J］.黑龙江交通科技，2014，15（10）01：32+34.

［3］施俊杰.分析山区高速公路桥梁的设计方法与施工工艺［J］.科技风，2014，12（15）05：143-144.

［4］赵东洋.高速公路桥梁工程中高墩施工的翻模技术特点与应用［J］.民营科技，2014，13（11）04：177.

［5］张宏华.山区高速公路桥梁的设计方法与施工工艺分析［J］.中国高新技术企业，2008，15（12）02：151+154.

［6］葛胜锦，王学军.山区高速公路桥梁的设计方法与实践［J］.公路，2008，16（14）09：237-244.

［7］杨宝林，韩友续.山区高速公路双层高架桥梁设计探讨［J］.公路，2010，12（14）02：42-46.

［8］彭卫国.山区高速公路桥梁设计中几个问题的探讨［J］.公路交通科技（应用技术版），2007，10（13）12：111-114.

［9］樊敏央，包升林.山区高速公路桥梁施工安全问题的原因分析及对策研究［J］.城市道桥与防洪，2015，14（17）05：158-160+19.

［10］葛忠广.浅谈如何做好山区高速公路桥梁施工的安全管理工作［J］.门窗，2013，9（6）06：257.