強軍QIANG Jun

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，宜昌 443002）

0 引言

在山嶺重丘區(qū)建設(shè)高速公路是一項具有極高挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的工程，其中路基工程的施工是整個項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1-3]。在路基工程中，邊坡施工平臺是進(jìn)行邊坡施工的重要設(shè)施之一，其作用是為施工提供穩(wěn)定的工作面，同時保障施工安全[4]。在傳統(tǒng)的邊坡施工平臺施工中，存在施工效率低下、施工周期長、施工成本高等問題。此外，臨時擋墻的建設(shè)是必不可少的施工步驟，它對于保護(hù)邊坡、防止水土流失、確保施工安全等方面具有重要作用[5]。然而，傳統(tǒng)的臨時擋墻施工方法存在著施工周期長、材料消耗大、人工成本高等問題，無法滿足高效施工的要求。因此，本研究旨在探討山嶺重丘區(qū)高速公路路基工程邊坡施工平臺和臨時擋墻的高效施工技術(shù)，以提高施工效率和質(zhì)量，同時降低成本和風(fēng)險。

1 工程概況

田西高速公路工程位于廣西壯族自治區(qū)百色市田林縣、西林縣境內(nèi)，路線總體呈東西走向，主線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，整體式路基寬25.5m，主線路線全長191.249km；連接線采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬10m，共有3 條連接線，共長1.258km。項目主線共設(shè)橋梁153 座/48.654km（其中特大橋1 座），隧道22 座/16.688km（其中長隧道4 座），通涵結(jié)構(gòu)物451 道，互通10 處，服務(wù)區(qū)4 處，收費站9 處，橋隧比33.5%。路基工程共計開挖6173.98 萬m3，填筑4431.43m3，四級以上高邊坡120 余處。

2 研究內(nèi)容

2.1 整體式可移動邊坡施工平臺研究

2.1.1 研究目的

主要目的在于提供一種可整體移動式路基邊坡防護(hù)操作裝置，解決普通排架操作平臺的搭建速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鉆孔作業(yè)的速度并且排架反復(fù)搭設(shè)、拆卸也延長了工序時間，浪費人力、物力，現(xiàn)有的移動平臺穩(wěn)定性較差，安全風(fēng)險大，容易造成工作人員的傷害的問題。

2.1.2 結(jié)構(gòu)形式

①傳統(tǒng)技術(shù)。

邊坡施工臺車僅僅采用了一個卷揚機(jī)對臺車進(jìn)行驅(qū)動，在實際作業(yè)過程中極其不穩(wěn)定，在臺車移動過程中很容易造成翻車，會大大威脅工作人員的安全?！斑吰率┕づ_車”見圖1。

圖1 邊坡施工臺車

②優(yōu)化后整體式可移動邊坡施工平臺的結(jié)構(gòu)組成見圖2。

圖2 優(yōu)化后整體式可移動邊坡施工平臺結(jié)構(gòu)圖

2.1.3 施工工藝

移動小車通過中間的收卷機(jī)和鋼絲繩與固定樁連接，固定在移動小車上的收卷機(jī)對鋼絲繩進(jìn)行收卷，即可使得移動小車在邊坡上移動，同時有鋼絲繩在移動小車的兩側(cè)移動，通過固定在移動小車上的絞盤機(jī)構(gòu)對兩側(cè)的鋼絲繩進(jìn)行收卷，大大保證了移動小車移動平穩(wěn)性，保證了人員作業(yè)的安全性。支撐架上方固設(shè)有平臺，平臺周圈設(shè)有護(hù)欄，移動小車通過四周的滾輪抵靠在邊坡上移動，使得移動更加順暢，護(hù)欄可保證人員作業(yè)的安全，其中護(hù)欄有一側(cè)開口，人員可架設(shè)梯子爬至移動小車上，便于人員的下上。支撐架的斜邊與邊坡的斜度相近，以使得移動小車的平臺近似水平，使得人員施工作業(yè)更加方便，在移動小車達(dá)到施工位置后，可將鉚釘穿過固定板插入邊坡土壤內(nèi)，從而避免移動小車的移動，加固了移動小車施工平臺的穩(wěn)定性，在需要移動時拔出鉚釘即可。兩側(cè)鋼絲繩繞過限位柱連接絞盤機(jī)構(gòu)與固定樁，使得移動小車移動時更加穩(wěn)定。絞盤機(jī)構(gòu)中的底座上固設(shè)有減速箱，減速箱一端設(shè)有驅(qū)動軸，另一端設(shè)有多個收卷軸，驅(qū)動軸端部與手輪或電機(jī)輸出軸連接，鋼絲繩端部固定在收卷軸上；采用電動或手動驅(qū)使驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，通過減速箱傳動帶動多個收卷軸轉(zhuǎn)動收卷鋼絲繩。止回軸抵靠在棘輪上，收卷軸與棘輪正轉(zhuǎn)正常收卷鋼絲繩，當(dāng)反轉(zhuǎn)時止回軸抵靠在棘輪上可固定防止收卷軸與棘輪的轉(zhuǎn)動，停止鋼絲繩的放卷，即可避免移動小車因故障導(dǎo)致鋼絲繩的放卷，保護(hù)施工作業(yè)的安全。頂推機(jī)構(gòu)內(nèi)有彈簧，可使得止回軸頂推在棘輪上，從而避免移動小車故障導(dǎo)致下滑，及時止住移動小車的下滑，保證人員的安全。

本方法提供了一個可移動的整體式平臺，采用吊車配合完善坡頂固定體系后，作業(yè)平臺即可投入使用，免除了高空排架搭設(shè)與使用的安全風(fēng)險，大量節(jié)約了工序時間與降低了人工成本。

2.2 臨時擋墻研究

2.2.1 研究目的

本研究提供一種陣列式斜拉樁擋墻，能夠在不動用大型設(shè)備的條件下，提升抗滑和抗落石沖擊能力，而且施工便利。優(yōu)選的方案中，能夠提高錨索的錨固力，大幅提高錨固抗滑效果。

2.2.2 結(jié)構(gòu)形式

①傳統(tǒng)技術(shù)。

傳統(tǒng)方法用抗滑波形鋼管樁，比起普通的鋼管樁抗變形能力提升，受力性能良好，但是該結(jié)構(gòu)的澆筑性能較差，內(nèi)部混凝土很難密實，而且擋墻施工較為麻煩。抗滑波形鋼管樁詳見圖3。

圖3 抗滑波形鋼管樁

②優(yōu)化后陣列式樁擋墻的結(jié)構(gòu)組成見圖4。

圖4 優(yōu)化后的陣列式樁擋墻

2.2.3 施工工藝

在邊坡的坡面鉆錨孔；將預(yù)應(yīng)力注漿錨索下入到錨孔內(nèi)，在錨孔2 內(nèi)靠近孔口的位置施工封堵部；施工封堵部的施工方法為：在預(yù)應(yīng)力注漿錨索中部綁扎下堵頭，再綁扎與支路連接的管路；預(yù)應(yīng)力注漿錨索下完后，在靠近孔口的位置設(shè)置上堵頭；下堵頭和上堵頭采用橡膠堵頭或麻繩堵頭。檢查無誤后，啟動注漿泵，注入膨脹砂漿。設(shè)置的封堵部能夠避免在壓裂注漿過程中漏漿。注漿泵向注漿管內(nèi)以超出壓裂壓力注漿，漿液凝結(jié)后，在注漿管的尾部端頭形成壓裂凝結(jié)體；注漿前，先通過壓裂實驗得出巖體的壓裂壓力參數(shù)，注漿壓力控制在壓裂壓力的120%～150%，注漿時，先注入緩凝砂漿，以擴(kuò)大砂漿的滲透范圍，保壓一段時間，通常為5～10min，壓力損失在設(shè)定范圍內(nèi)，通常為壓力損失不低于30%，即可繼續(xù)注入緩凝砂漿；達(dá)到預(yù)設(shè)量之后，改為注入速凝砂漿封孔；保壓一段時間，若壓力損失超出預(yù)設(shè)值，即壓力損失大于30%，則繼續(xù)注入緩凝砂漿，注漿施工時，應(yīng)交錯施工，避免相鄰錨孔互相干擾。保壓后，繼續(xù)注入緩凝砂漿前，取下注漿接頭，在注漿管中放入鋼球，裝上注漿接頭后繼續(xù)注漿；此時注漿形成徑向擴(kuò)散的滲透漿液；一段時間后，取下注漿接頭，在注漿管中放入鋼球，裝上注漿接頭后繼續(xù)注漿；此時注漿形成另一級的徑向擴(kuò)散的滲透漿液；通過以上步驟獲得多級向徑向擴(kuò)散的壓裂凝結(jié)體。

與變頻注漿壓力控制方案相比，以三缸變頻注漿壓力控制方案的壓力波動在轉(zhuǎn)速最低時，壓力波動最大在±30%之間，而采用本實用新型的方案，壓力波動最大在±3%之間，大大低于變頻壓力控制方案。從而能夠在實現(xiàn)巖體壓裂的同時，避免巖體過度破壞。通過與閥桿連接的手柄可以調(diào)節(jié)閥芯與流體腔之間的壓力；當(dāng)流體腔內(nèi)的壓力大于壓力彈簧的壓力，閥芯被頂起，部分砂漿從回流口流出。由此實現(xiàn)注漿壓力的精確調(diào)節(jié)。配合流量調(diào)節(jié)閥，能夠?qū)崿F(xiàn)砂漿流量和壓力的精確調(diào)節(jié)。混凝土砂漿的壓力和流量精確控制一直是技術(shù)難題。為解決該問題，重新設(shè)計并制造了壓力調(diào)節(jié)閥，能夠滿足混凝土砂漿的精確壓力控制，根據(jù)壓力傳感器的反饋，調(diào)節(jié)閥壓力波動最大在±3%之間。

在坡頂平臺鉆樁孔，前排的樁孔與后排的樁孔交錯布置；鉆孔時交錯施工，避免相鄰的樁孔施工互相干擾。清孔后下鋼管樁，鋼管樁內(nèi)下入鋼筋后，在鋼管樁內(nèi)澆筑混凝土；在鋼管樁外壁焊接多個沿縱向布置的翼板，翼板用于防止鋼管樁轉(zhuǎn)動，也用于作承載弧形擋墻或傳力墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

也可采用UHPC 樁，UHPC 樁內(nèi)混合有不低于4%的鋼纖維，UHPC 樁的橫截面為矩形，抗壓強度不低于150MPa，抗拉強度不低于18MPa；UHPC 樁的橫截面為矩形，在UHPC 樁的端頭一次澆筑成型錨座，錨座的承載面與預(yù)應(yīng)力注漿錨索的軸線垂直，在錨座設(shè)有供預(yù)應(yīng)力注漿錨索穿過的孔；樁孔橫截面為圓形，優(yōu)選直徑為55～75cm，UHPC 樁為矩形樁，優(yōu)選為空心矩形樁，UHPC 樁的邊長為38～50cm。在施工條件許可的前提下，盡量采用UHPC 樁。與鋼管樁相比，UHPC 樁的耐久性和強度更佳。樁孔前段位于強風(fēng)化層內(nèi)采用跟管施工，中風(fēng)化層的位置更換帶齒空心鉆頭取芯鉆孔，取的巖芯可作為后繼壓裂壓力參數(shù)實驗試樣。

在樁孔中澆筑填充自密實混凝土。凝固后，預(yù)應(yīng)力注漿錨索穿過樁的端頭的錨座與墊板固定連接；在前排樁體之間施工弧形擋墻；在后排樁體與相鄰的前排樁體之間施工傳力墻。

本方法變單排為陣列，縮小樁體直徑，增加樁間聯(lián)系，同時加設(shè)斜拉錨索，在基本受力滿足的條件下，多角度進(jìn)行反力支撐，對高土壓力抵抗工程有較好的效果，同時結(jié)合效果更好的壓裂灌漿錨固技術(shù)，提高了整體結(jié)構(gòu)的抗剪、抗滑性能，增加了整體支擋結(jié)構(gòu)的可靠度，得到了設(shè)計院的肯定。

3 經(jīng)濟(jì)效益

通過整體可移動式邊坡施工平臺和陣列式擋土墻的研究，并將成果在田西高速公路工程轉(zhuǎn)化使用，縮短諸多工序時間，使得工程整體工期縮短1 個月，節(jié)約管理費、辦公、生活用電費用、管理車輛使用費、拌合站設(shè)備使用費、裝載機(jī)、地磅、變壓器等設(shè)備使用費、動力電費、油料費用合計513 萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語

本項目特點是在山嶺重丘區(qū)駕馭、克服各類不利于工程建造的地形、地貌與地質(zhì)條件，實現(xiàn)高速公路路基的高效安全施工。其中主要利用了整體式可移動邊坡施工平臺技術(shù)和陣列式樁擋墻技術(shù)，有效地縮短了工期，促進(jìn)了路基工程的高效施工。本工程的經(jīng)驗可為類似項目施工提供參考。