山岭重丘区高速公路路基高效施工技术研究

强军QIANG Jun

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，宜昌 443002）

0 引言

在山岭重丘区建设高速公路是一项具有极高挑战性和复杂性的工程，其中路基工程的施工是整个项目的关键环节之一[1-3]。在路基工程中，边坡施工平台是进行边坡施工的重要设施之一，其作用是为施工提供稳定的工作面，同时保障施工安全[4]。在传统的边坡施工平台施工中，存在施工效率低下、施工周期长、施工成本高等问题。此外，临时挡墙的建设是必不可少的施工步骤，它对于保护边坡、防止水土流失、确保施工安全等方面具有重要作用[5]。然而，传统的临时挡墙施工方法存在着施工周期长、材料消耗大、人工成本高等问题，无法满足高效施工的要求。因此，本研究旨在探讨山岭重丘区高速公路路基工程边坡施工平台和临时挡墙的高效施工技术，以提高施工效率和质量，同时降低成本和风险。

1 工程概况

田西高速公路工程位于广西壮族自治区百色市田林县、西林县境内，路线总体呈东西走向，主线采用四车道高速公路标准，整体式路基宽25.5m，主线路线全长191.249km；连接线采用二级公路标准，路基宽10m，共有3 条连接线，共长1.258km。项目主线共设桥梁153 座/48.654km（其中特大桥1 座），隧道22 座/16.688km（其中长隧道4 座），通涵结构物451 道，互通10 处，服务区4 处，收费站9 处，桥隧比33.5%。路基工程共计开挖6173.98 万m3，填筑4431.43m3，四级以上高边坡120 余处。

2 研究内容

2.1 整体式可移动边坡施工平台研究

2.1.1 研究目的

主要目的在于提供一种可整体移动式路基边坡防护操作装置，解决普通排架操作平台的搭建速度远远落后于钻孔作业的速度并且排架反复搭设、拆卸也延长了工序时间，浪费人力、物力，现有的移动平台稳定性较差，安全风险大，容易造成工作人员的伤害的问题。

2.1.2 结构形式

①传统技术。

边坡施工台车仅仅采用了一个卷扬机对台车进行驱动，在实际作业过程中极其不稳定，在台车移动过程中很容易造成翻车，会大大威胁工作人员的安全。“边坡施工台车”见图1。

图1 边坡施工台车

②优化后整体式可移动边坡施工平台的结构组成见图2。

图2 优化后整体式可移动边坡施工平台结构图

2.1.3 施工工艺

移动小车通过中间的收卷机和钢丝绳与固定桩连接，固定在移动小车上的收卷机对钢丝绳进行收卷，即可使得移动小车在边坡上移动，同时有钢丝绳在移动小车的两侧移动，通过固定在移动小车上的绞盘机构对两侧的钢丝绳进行收卷，大大保证了移动小车移动平稳性，保证了人员作业的安全性。支撑架上方固设有平台，平台周圈设有护栏，移动小车通过四周的滚轮抵靠在边坡上移动，使得移动更加顺畅，护栏可保证人员作业的安全，其中护栏有一侧开口，人员可架设梯子爬至移动小车上，便于人员的下上。支撑架的斜边与边坡的斜度相近，以使得移动小车的平台近似水平，使得人员施工作业更加方便，在移动小车达到施工位置后，可将铆钉穿过固定板插入边坡土壤内，从而避免移动小车的移动，加固了移动小车施工平台的稳定性，在需要移动时拔出铆钉即可。两侧钢丝绳绕过限位柱连接绞盘机构与固定桩，使得移动小车移动时更加稳定。绞盘机构中的底座上固设有减速箱，减速箱一端设有驱动轴，另一端设有多个收卷轴，驱动轴端部与手轮或电机输出轴连接，钢丝绳端部固定在收卷轴上；采用电动或手动驱使驱动轴转动，通过减速箱传动带动多个收卷轴转动收卷钢丝绳。止回轴抵靠在棘轮上，收卷轴与棘轮正转正常收卷钢丝绳，当反转时止回轴抵靠在棘轮上可固定防止收卷轴与棘轮的转动，停止钢丝绳的放卷，即可避免移动小车因故障导致钢丝绳的放卷，保护施工作业的安全。顶推机构内有弹簧，可使得止回轴顶推在棘轮上，从而避免移动小车故障导致下滑，及时止住移动小车的下滑，保证人员的安全。

本方法提供了一个可移动的整体式平台，采用吊车配合完善坡顶固定体系后，作业平台即可投入使用，免除了高空排架搭设与使用的安全风险，大量节约了工序时间与降低了人工成本。

2.2 临时挡墙研究

2.2.1 研究目的

本研究提供一种阵列式斜拉桩挡墙，能够在不动用大型设备的条件下，提升抗滑和抗落石冲击能力，而且施工便利。优选的方案中，能够提高锚索的锚固力，大幅提高锚固抗滑效果。

2.2.2 结构形式

①传统技术。

传统方法用抗滑波形钢管桩，比起普通的钢管桩抗变形能力提升，受力性能良好，但是该结构的浇筑性能较差，内部混凝土很难密实，而且挡墙施工较为麻烦。抗滑波形钢管桩详见图3。

图3 抗滑波形钢管桩

②优化后阵列式桩挡墙的结构组成见图4。

图4 优化后的阵列式桩挡墙

2.2.3 施工工艺

在边坡的坡面钻锚孔；将预应力注浆锚索下入到锚孔内，在锚孔2 内靠近孔口的位置施工封堵部；施工封堵部的施工方法为：在预应力注浆锚索中部绑扎下堵头，再绑扎与支路连接的管路；预应力注浆锚索下完后，在靠近孔口的位置设置上堵头；下堵头和上堵头采用橡胶堵头或麻绳堵头。检查无误后，启动注浆泵，注入膨胀砂浆。设置的封堵部能够避免在压裂注浆过程中漏浆。注浆泵向注浆管内以超出压裂压力注浆，浆液凝结后，在注浆管的尾部端头形成压裂凝结体；注浆前，先通过压裂实验得出岩体的压裂压力参数，注浆压力控制在压裂压力的120%～150%，注浆时，先注入缓凝砂浆，以扩大砂浆的渗透范围，保压一段时间，通常为5～10min，压力损失在设定范围内，通常为压力损失不低于30%，即可继续注入缓凝砂浆；达到预设量之后，改为注入速凝砂浆封孔；保压一段时间，若压力损失超出预设值，即压力损失大于30%，则继续注入缓凝砂浆，注浆施工时，应交错施工，避免相邻锚孔互相干扰。保压后，继续注入缓凝砂浆前，取下注浆接头，在注浆管中放入钢球，装上注浆接头后继续注浆；此时注浆形成径向扩散的渗透浆液；一段时间后，取下注浆接头，在注浆管中放入钢球，装上注浆接头后继续注浆；此时注浆形成另一级的径向扩散的渗透浆液；通过以上步骤获得多级向径向扩散的压裂凝结体。

与变频注浆压力控制方案相比，以三缸变频注浆压力控制方案的压力波动在转速最低时，压力波动最大在±30%之间，而采用本实用新型的方案，压力波动最大在±3%之间，大大低于变频压力控制方案。从而能够在实现岩体压裂的同时，避免岩体过度破坏。通过与阀杆连接的手柄可以调节阀芯与流体腔之间的压力；当流体腔内的压力大于压力弹簧的压力，阀芯被顶起，部分砂浆从回流口流出。由此实现注浆压力的精确调节。配合流量调节阀，能够实现砂浆流量和压力的精确调节。混凝土砂浆的压力和流量精确控制一直是技术难题。为解决该问题，重新设计并制造了压力调节阀，能够满足混凝土砂浆的精确压力控制，根据压力传感器的反馈，调节阀压力波动最大在±3%之间。

在坡顶平台钻桩孔，前排的桩孔与后排的桩孔交错布置；钻孔时交错施工，避免相邻的桩孔施工互相干扰。清孔后下钢管桩，钢管桩内下入钢筋后，在钢管桩内浇筑混凝土；在钢管桩外壁焊接多个沿纵向布置的翼板，翼板用于防止钢管桩转动，也用于作承载弧形挡墙或传力墙的基础结构。

也可采用UHPC 桩，UHPC 桩内混合有不低于4%的钢纤维，UHPC 桩的横截面为矩形，抗压强度不低于150MPa，抗拉强度不低于18MPa；UHPC 桩的横截面为矩形，在UHPC 桩的端头一次浇筑成型锚座，锚座的承载面与预应力注浆锚索的轴线垂直，在锚座设有供预应力注浆锚索穿过的孔；桩孔横截面为圆形，优选直径为55～75cm，UHPC 桩为矩形桩，优选为空心矩形桩，UHPC 桩的边长为38～50cm。在施工条件许可的前提下，尽量采用UHPC 桩。与钢管桩相比，UHPC 桩的耐久性和强度更佳。桩孔前段位于强风化层内采用跟管施工，中风化层的位置更换带齿空心钻头取芯钻孔，取的岩芯可作为后继压裂压力参数实验试样。

在桩孔中浇筑填充自密实混凝土。凝固后，预应力注浆锚索穿过桩的端头的锚座与垫板固定连接；在前排桩体之间施工弧形挡墙；在后排桩体与相邻的前排桩体之间施工传力墙。

本方法变单排为阵列，缩小桩体直径，增加桩间联系，同时加设斜拉锚索，在基本受力满足的条件下，多角度进行反力支撑，对高土压力抵抗工程有较好的效果，同时结合效果更好的压裂灌浆锚固技术，提高了整体结构的抗剪、抗滑性能，增加了整体支挡结构的可靠度，得到了设计院的肯定。

3 经济效益

通过整体可移动式边坡施工平台和阵列式挡土墙的研究，并将成果在田西高速公路工程转化使用，缩短诸多工序时间，使得工程整体工期缩短1 个月，节约管理费、办公、生活用电费用、管理车辆使用费、拌合站设备使用费、装载机、地磅、变压器等设备使用费、动力电费、油料费用合计513 万元，经济效益显著。

4 结语

本项目特点是在山岭重丘区驾驭、克服各类不利于工程建造的地形、地貌与地质条件，实现高速公路路基的高效安全施工。其中主要利用了整体式可移动边坡施工平台技术和阵列式桩挡墙技术，有效地缩短了工期，促进了路基工程的高效施工。本工程的经验可为类似项目施工提供参考。