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        高速公路優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

        2017-11-09 02:17:26常福寬
        山西交通科技 2017年1期
        關(guān)鍵詞:施工設(shè)計(jì)

        常福寬

        (山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,山西 太原 030012)

        隨著設(shè)計(jì)的精細(xì)化與標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系會越來越密切。設(shè)計(jì)者需要有一定施工經(jīng)驗(yàn),施工人員也需要了解設(shè)計(jì)者的意圖。設(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)施工的綱領(lǐng)性文件,沒有設(shè)計(jì)圖紙施工就無從談起[1]。同樣施工要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖也需按照圖紙要求、依據(jù)國家相關(guān)施工規(guī)范、條文等并綜合現(xiàn)場實(shí)際綜合考慮。

        根據(jù)山西省山區(qū)高速公路工程實(shí)際情況,結(jié)合各項(xiàng)目后續(xù)服務(wù)和設(shè)計(jì)變更表現(xiàn)較為突出的問題,總結(jié)出以下的實(shí)際體會,需要在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮并進(jìn)一步細(xì)化完善,以便減少設(shè)計(jì)變更,完善工程措施,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,創(chuàng)造精品工程。

        1 路線專業(yè)[2]

        1.1 黃土丘陵區(qū)路線線位沿沖溝的布設(shè)

        黃土區(qū)的路線布設(shè)在后續(xù)施工建設(shè)中經(jīng)常會遇到排水不暢、行人通行困難等問題,主要是由于在路線方案總體設(shè)計(jì)中考慮欠缺、不全面所致,在路線總體設(shè)計(jì)中應(yīng)調(diào)查清楚實(shí)地情況,以便在后續(xù)內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)中充分考慮各方面因素,保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。

        1.2 靈活運(yùn)用路線專業(yè)知識解決實(shí)際工程問題[3]

        由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺、考慮不周全,場區(qū)拐角區(qū)域土方計(jì)算存在遺漏的問題,對于高邊坡開挖的場區(qū),該挖方工程量相當(dāng)可觀。經(jīng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后,場區(qū)拐角區(qū)域土方計(jì)算可采取下述辦法:場區(qū)無論處于何種地形,場區(qū)土方計(jì)算時要對場區(qū)邊緣四周進(jìn)行路線設(shè)計(jì),拐角處要擬合小半徑曲線,以便保證拐角處土方不遺漏,在進(jìn)行橫斷面戴帽時要求路線樁號以0.2 m(或更小樁號間距)為間距。確保計(jì)算土方的斷面盡可能反映實(shí)地的地形情況,利于土方的準(zhǔn)確計(jì)算。

        路線專業(yè)知識解決場區(qū)挖方邊坡土方計(jì)算的方法與步驟如下:

        按3部分計(jì)算(區(qū)域①+區(qū)域②+區(qū)域③)如圖1。

        圖1 服務(wù)區(qū)場區(qū)挖方邊坡區(qū)劃圖

        1.2.1 對區(qū)域①的計(jì)算方法

        場區(qū)邊界寬度計(jì)入匝道橫斷面中,如圖2橫線寬度,在緯地程序中編入高速公路主線附加寬度中,在“1”斷面上讀橫斷面并計(jì)土石方量。

        圖2 區(qū)域①計(jì)算示意圖

        1.2.2 對區(qū)域②的計(jì)算方法

        沿場區(qū)邊界(粗線)做緯地線型,如圖3區(qū)域②編入邊坡數(shù)據(jù)并讀數(shù)模成橫斷面圖,計(jì)算土石方量,其他段落設(shè)為橋隧段落不予考慮。

        圖3 區(qū)域②計(jì)算示意圖

        1.2.3 對區(qū)域③的計(jì)算方法

        邊角部分計(jì)算按錐體的體積近似計(jì)算:V=F×h/3,式中:F為底面積;h為棱錐高。具體為:F=區(qū)域③的水平投影面積;h=兩邊挖方邊坡的h的平均值(圖 4)。

        圖4 邊角部分計(jì)算示意圖

        2 路基專業(yè)[4]

        a)地基處理方式 路基工程大部分變更是由于地質(zhì)勘探不足或路基處理方式不當(dāng)引起的。建議以后的設(shè)計(jì)工作中一方面增加必要的勘探工作量。另一方面根據(jù)實(shí)際情況,采用恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸绞健?/p>

        例如:山西省臨縣至離石高速公路部分路段上的路基,由于水文、地形等因素的制約,采用換填砂礫或灰土的處治方式時,施工質(zhì)量難以保證。所以對不同地基條件下的路基處治需靈活運(yùn)用不同的地基處理方式方法。

        山西省比較典型的地基為濕陷性黃土地基,我們在地基處理設(shè)計(jì)時,應(yīng)根據(jù)公路的等級、濕陷等級、地基處理深度的要求、施工的條件等,按表1采取合理的處理措施。

        表1 濕陷性黃土地基常用處理措施[4]

        b)路基增設(shè)保護(hù)層 路基建成后由于與路面施工具有一定的時間差,且部分施工標(biāo)段會利用路基作為運(yùn)輸便道,對路基的破壞較為嚴(yán)重,建議設(shè)計(jì)時考慮施工不規(guī)范的因素增設(shè)一定量的路基保護(hù)層。

        c)路堤排水 由于設(shè)計(jì)理念的差異,部分設(shè)計(jì)院大部分填方路段采取對路堤水散排的排放方式,但山區(qū)高速公路匯水而積較多樣性,散排水不現(xiàn)實(shí),建議增設(shè)排水溝等。

        d)漿砌片石擋土墻或砌體結(jié)構(gòu) 漿砌片石砌體的施工質(zhì)量已是行業(yè)內(nèi)常年存在的問題,其砌筑質(zhì)量較難保證,某高速公路多處路基擋墻、涵洞均有不同程度損壞,嚴(yán)重段甚至完全坍塌。建議以后在造價允許的范圍內(nèi),采取片石混凝土等替換結(jié)構(gòu)。

        e)邊坡防護(hù) 隧道洞口外邊坡建議采取漿砌片石滿護(hù)或砌筑第一級邊坡;紅黏土段落,在不考慮是否存在膨脹性等情況,也易采取滿護(hù);強(qiáng)風(fēng)化石質(zhì)段落不易采取框架錨桿,由于框架錨桿需要刻槽、開挖等,施工難度較大,施工過程中往往會省略一些步驟,建議今后對強(qiáng)風(fēng)化石質(zhì)段落采取護(hù)面墻防護(hù)。

        f)路基排水 蒸發(fā)池在山區(qū)高速公路中實(shí)際效果很差,且平常會成為附近居民取水、游泳等地點(diǎn),易造成人員傷亡。如果條件容許,可考慮取消;山區(qū)高速公路隧道中央排水管,由于距排水點(diǎn)較遠(yuǎn),往往要在路基下布設(shè)較長,易出現(xiàn)堵塞等病害,建議路線選線上綜合考慮;裝砌片石排水溝、槽的質(zhì)量難以保證,建議采取預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土;反坡排水由下往往會加深邊溝尺寸,易造成上部挖方邊坡垮塌等,建議慎用,若必須設(shè)置,則應(yīng)采取埋管等形式。

        3 橋涵專業(yè)

        3.1 橋梁

        a)溝壁多為濕陷性黃土土質(zhì)的山區(qū)“V”型沖溝,如果橋梁跨越此類沖溝,在進(jìn)行橋梁布孔時,要盡量增加橋長。將橋臺置于挖方段,以確保橋臺穩(wěn)定。

        b)橋梁橋面鋪裝設(shè)置的泄水孔,如果正下方處于黃土斜坡上或挖方段的邊坡上時,泄水孔宜采用集中排水引至橋下溝心,或結(jié)合路基排水在橋下增設(shè)綜合排水工程。

        c)斜坡處橋墩考慮施工平臺等因素,選擇合理的承臺標(biāo)高,不能一味為了減少開挖工程,將承臺設(shè)置太高,導(dǎo)致施工平臺無法設(shè)置。

        d)落石段的橋墩墩身需設(shè)防護(hù)工程,根據(jù)實(shí)地情況為防止黃土邊坡橋墩沖刷,河道應(yīng)考慮是否設(shè)置一定的導(dǎo)流防護(hù)工程。

        e)石質(zhì)挖方橋臺臺背填料需考慮蓋梁施工平臺開挖引起的臺背填料工程量,臺背填料可考慮采用一定量的漿砌片石。

        f)橋頭挖方,大型錐坡防護(hù),橋墩承臺開挖放坡的線外占地需單獨(dú)計(jì)列,統(tǒng)一匯入征地拆遷量表。

        g)寒冷地區(qū)冬季融雪劑的使用,對橋梁防撞墻、路緣石等附屬設(shè)施會造成腐蝕,建議高寒地區(qū)所有橋梁防撞墻、路緣石表面噴涂滲入式防腐蝕涂料。

        3.2 通道、涵洞

        a)考慮到取材、地基、施工質(zhì)量等綜合因素,石拱涵機(jī)械化程度低,施工速度慢,取材運(yùn)料困難。原則上涵洞結(jié)構(gòu)不宜選擇石拱涵。

        b)對于涵洞出水口為農(nóng)田耕地的,需增加線外排水設(shè)施,將涵洞水引入就近河道。

        c)對于通道兼排水的構(gòu)造物需在涵底考慮人水分離設(shè)計(jì),充分考慮通行的使用功能[5]。

        d)以通行為主的涵洞涵底標(biāo)高設(shè)計(jì)時建議比原地面高20~30 cm,以防通道積水。

        e)對于淤地壩處的構(gòu)造物建議基礎(chǔ)采用深處理,采用水泥攪拌樁或CFG樁。

        f)對于濕陷性黃土地基采用強(qiáng)夯的,須注重土的物理指標(biāo),特別是含水量,高于18%的不得采取強(qiáng)夯處理。

        g)對于大型的改造工程及線外工程,特別土方較大,挖方較深須實(shí)地核實(shí)土石類別如有必要可進(jìn)行鉆探或地質(zhì)挖探。

        4 隧道專業(yè)[6]

        a)隧道洞口 堅(jiān)持“早進(jìn)洞,晚出洞”的設(shè)計(jì)原則,可減少征地和開挖土石方量。同時對于灰?guī)r質(zhì)隧道洞口,在坡面陡峭、整體穩(wěn)定的情況下,中、短隧道獨(dú)頭掘進(jìn)時,可將洞口的超前管棚預(yù)注漿加固進(jìn)洞方案調(diào)整為雙排小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固進(jìn)洞方案。

        b)隧道開挖 隧道設(shè)計(jì)體現(xiàn)動態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工的思想,制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測的總體方案;地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道,應(yīng)制定地質(zhì)預(yù)測方案,以及時評判設(shè)計(jì)的合理性,調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方案。通過動態(tài)設(shè)計(jì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于圍巖實(shí)際情況,更加安全、經(jīng)濟(jì)。石質(zhì)隧道往往采取礦山法,應(yīng)考慮放炮對山體上部土體的影響,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控與測量;土質(zhì)隧道應(yīng)對隧道及周邊范圍內(nèi)落水洞、陷穴等認(rèn)真勘察,并對落水洞、陷穴進(jìn)行相應(yīng)的處治。

        c)隧道仰坡 隧道仰坡由于開挖后直接施做隧道等,仰坡往往出現(xiàn)開裂、垮塌等病害,建議增設(shè)臨時防護(hù),且仰坡的排水設(shè)置要充分做好設(shè)計(jì)。

        5 結(jié)語

        作為設(shè)計(jì)人員,專業(yè)技術(shù)水平高低與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富與否直接關(guān)系到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞。在日常的工作中,要遵守國家的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,加強(qiáng)學(xué)習(xí)并進(jìn)一步理解,常思考,多請教,深刻總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),使自己的設(shè)計(jì)產(chǎn)品既符合規(guī)范,又在施工中比較方便、可行、經(jīng)濟(jì)。本著設(shè)計(jì)人員的職業(yè)道德,有高度的對工程負(fù)責(zé)的責(zé)任心,不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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