山嶺重丘區(qū)公路施工技術(shù)探討

王 日 清

(山西寶聯(lián)建筑有限公司，山西 太原 030012)

山嶺重丘區(qū)公路施工技術(shù)探討

王 日 清

(山西寶聯(lián)建筑有限公司，山西 太原 030012)

以太原某公路項(xiàng)目為例，探討了山嶺重丘區(qū)公路施工的施工技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)公路傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)、公路災(zāi)害的預(yù)防技術(shù)和公路爆破工程技術(shù)進(jìn)行了闡述，可以為公路工程提供技術(shù)參考。

山區(qū)，公路，測(cè)量，曲線

0 引言

相對(duì)于高等級(jí)的公路工程的大挖大填、緩坡長(zhǎng)鏈、橋隧銜接,山嶺重丘區(qū)公路的施工更具有難度和挑戰(zhàn)。本文就以太原市西山山區(qū)某公路工程為例，對(duì)公路主要施工測(cè)量技術(shù)做一個(gè)回顧總結(jié)。

該公路處于呂梁山脈東麓，設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型的超二級(jí)公路，為減少環(huán)境破壞，線路因地制宜，基本沿原有山路展開(kāi)，其總長(zhǎng)28 km，路寬11 m，停車視距40 m，總相對(duì)高差587 m，共有彎道56處，回頭曲線13處。屬比較典型的山區(qū)重丘公路工程，其中二、三標(biāo)段為施工難度最大的路段。該工程歷時(shí)12個(gè)月，得到當(dāng)?shù)厝罕姷恼J(rèn)同和大力支持。

1 密集回頭曲線路段的施工順序

公路工程施工組織要充分考慮土石方的調(diào)配，盡量做到挖填平衡，旨在減少對(duì)環(huán)境的影響，減少工程量，節(jié)約成本。

該工程二標(biāo)段從下水峪村底山腳下到該村后山頂，路線長(zhǎng)2.1 km，高差295 m，有4個(gè)回頭曲線，豎向有3個(gè)路段上下重疊。為了趕工程進(jìn)度，施工單位采取了上下夾攻，同時(shí)開(kāi)三個(gè)工作面的冒進(jìn)措施。結(jié)果下部第一曲線A基本成型后，發(fā)現(xiàn)上部中間第二曲線B與A的水平間距太小，土石方量太大，無(wú)處排放，以致傾埋了下面的路基(見(jiàn)圖1)。不得不二次清運(yùn)土石，造成大約3萬(wàn)m3土石方的返工量，局部工期延誤了40 d。

出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因，首先是對(duì)設(shè)計(jì)線路不熟悉，沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)算土石平衡方量。其次，對(duì)工程環(huán)境不了解，不摸底，錯(cuò)誤估計(jì)了第二個(gè)曲線的工程量，因?yàn)樵撀范紊絼?shì)太陡，山體結(jié)構(gòu)松散，放坡高度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原設(shè)計(jì)預(yù)算量。同時(shí)，也沒(méi)有做好總體施工組織設(shè)計(jì)安排，盲目施工，造成損失。因此，公路工程施工前必須充分考慮土石方工程量平衡，在平衡土石方的時(shí)候要充分考慮土(石)質(zhì)、地質(zhì)情況、運(yùn)輸距離和運(yùn)輸方式。

2 測(cè)量控制點(diǎn)的保護(hù)和轉(zhuǎn)移

施工測(cè)量工作在公路工程中起著重要的技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制作用。

在線路的彎道處，用來(lái)控制主要線路的交點(diǎn)(JDn)往往不是在路線上的實(shí)點(diǎn)，特別是山區(qū)，有些交點(diǎn)和曲線圓心(Rn)甚至處于懸崖外或絕壁里(見(jiàn)圖2)，只是一個(gè)虛點(diǎn)，給施工測(cè)量帶來(lái)很大難度。如圖2所示，JDn和Rn均是虛點(diǎn)無(wú)法定位時(shí)，需要控制曲線中QZn點(diǎn)。但實(shí)際施工時(shí)，QZn點(diǎn)也基本無(wú)法長(zhǎng)期保存，很容易被破壞。為確保線路準(zhǔn)確性，并及時(shí)進(jìn)行測(cè)控，類似QZn點(diǎn)的控制要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)外控制。需要在不受施工影響的位置測(cè)設(shè)QZn的臨時(shí)控制點(diǎn)K1,K2點(diǎn)，通過(guò)角度α和距離L復(fù)控QZn點(diǎn)，確保線路不失控。

這種通過(guò)另外兩點(diǎn)形成三角控制測(cè)控點(diǎn)的辦法經(jīng)常應(yīng)用。但是臨時(shí)K1,K2點(diǎn)位或其他臨時(shí)高程點(diǎn)的選擇要盡量符合下面的條件：

1)注意周邊環(huán)境，避開(kāi)落石、懸崖邊等不安全位置。

2)選好點(diǎn)位，不要選擇在河流、溝壑或絕壁等人不易到達(dá)的位置，要求場(chǎng)地平坦，視線良好。

3)不要選在可移動(dòng)的物體上。比如，臨時(shí)高程點(diǎn)要選在固定物上，不要標(biāo)志在樹(shù)木、河中孤石等上，否則容易“失真”。

4)K1,K2距離QZn點(diǎn)遠(yuǎn)近應(yīng)適宜。L距離太短(特別是前視距離)則控制時(shí)誤差比較大?，F(xiàn)在使用全站儀比較便于測(cè)量距離，故可適當(dāng)放遠(yuǎn)，但宜控制在80 m～500 m為好。

3 構(gòu)筑物的測(cè)放與施工

公路工程的構(gòu)筑物主要包括橋、涵、坡、墻、垛、溝及隔離帶等，本文主要簡(jiǎn)述橋涵和擋土墻的施工技術(shù)。

橋涵的定位防線應(yīng)注意幾點(diǎn)：

1)按照設(shè)計(jì)意圖觀察確定設(shè)計(jì)橋涵處河流或山谷的主河道，并確定其中心線，然后定出控制點(diǎn)、線。

2)橋涵的中心應(yīng)該與河道主流向重合，涵洞底標(biāo)高要考慮山谷或河流上下游的高差，涵洞底坡度不應(yīng)超過(guò)3%。

3)高差太大或河面太曲折，可以在橋涵上下游兩頭加八字及迎(順)水坡。

4)橋涵的兩端應(yīng)該做橋帽墩，橋帽墩方向應(yīng)該與路線中心平行。

山區(qū)公路一般在填方路段設(shè)計(jì)重力型擋土墻，重力型擋土墻施工主要考慮：

1)基礎(chǔ)必須按照設(shè)計(jì)要求挖至山體老土或巖層。

2)墻基底應(yīng)該適當(dāng)向山峰一側(cè)倒坡。

3)擋土墻砌筑必須用滿灌漿并結(jié)合坐砌法。

4)擋土墻必須按路中線定位，施工時(shí)必須設(shè)置完整的實(shí)物線架，間距不超6 m。

5)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或?qū)嶋H情況留設(shè)排水孔道，防止墻背水壓太大，推倒擋土墻。

公路工程的構(gòu)筑物是其重要的組成部分，施工時(shí)必須確保質(zhì)量，同時(shí)要與周邊山峰、河流、谷地的環(huán)境協(xié)調(diào)。

4 爆破工程的測(cè)量定位

大量的土石方施工，必須依賴爆破技術(shù)方能保證施工速度。本文以路塹的爆破工程為例，不對(duì)火工工程進(jìn)行更詳細(xì)的講述。

爆破工程必須提前熟悉路線中心，了解周邊山體，土(石)質(zhì)及峰谷的環(huán)境，測(cè)定好設(shè)計(jì)道路的路基高程。按照臨界面尺寸計(jì)算并確定藥室的位置和藥量，并依照不同的裝藥量確定爆破點(diǎn)距離。注意路塹施工時(shí)，藥室要依照石(土)質(zhì)地的不同高出設(shè)計(jì)高程一定的距離。淺近的山表或孤巖爆破，藥室可以人工或機(jī)械成孔，逐步向山體內(nèi)部深入。較大的藥室應(yīng)該先人工打隧洞，到位后擴(kuò)大藥室。施工時(shí)要隨時(shí)測(cè)量方向和距離，給藥室準(zhǔn)確定位。藥室的大小應(yīng)該合適，避免多余空間影響爆破效果。施工中如果遇堅(jiān)硬石，可以考慮小藥量套炮，但要注意按照土石質(zhì)地和藥室距離確定裝藥大小。

為加快進(jìn)度可以利用路塹兩頭多開(kāi)工作面，但需要統(tǒng)一安排指揮施工，不能隨意開(kāi)工作面及爆破，以致影響山體的整體性。

總之，爆破工程應(yīng)該注意：1)應(yīng)該及時(shí)準(zhǔn)確掌握本地的土(石)質(zhì)地，及山體內(nèi)部地質(zhì)地貌及周邊居民的情況。2)準(zhǔn)確使用裝藥量，建議用中等藥量，慎用大藥量和淺層炮(爆破)。3)施工中推廣爆破與大型土石方機(jī)械設(shè)備密切配合，能有效提高工程進(jìn)度。4)某段爆破全部完成后，應(yīng)該對(duì)周邊附近的山體、地質(zhì)進(jìn)行摸底排查，看有沒(méi)有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能。

5 平曲線與豎曲線的有機(jī)結(jié)合

平曲線和豎曲線是公路工程的兩個(gè)重要指標(biāo)，直接影響工程的使用效果。

公路曲線設(shè)計(jì)和施工時(shí)重要的是要注意曲線的平滑過(guò)渡。受場(chǎng)地限制的回頭曲線，實(shí)際是圓的一段弧，一般技術(shù)控制指標(biāo)有半徑r、曲中點(diǎn)(QZ)、圓心(R)、直圓點(diǎn)(ZY)、圓直點(diǎn)(YZ)，從而形成一個(gè)連續(xù)的圓直過(guò)渡段。

比較平緩的彎道，則需要增加緩直(HZ)段和直緩(ZH)段，使路線使用起來(lái)更順滑。

但是公路都有豎向坡度，即豎曲線的設(shè)計(jì)(也稱縱坡)。在直線段的豎曲線，沒(méi)有太大變化，關(guān)鍵是要處理好彎道處平曲線與豎曲線的關(guān)系。

較大坡度的彎道上，車輛動(dòng)荷載為：

∑F=Max[F離]+P沖。

其中，Max[F離]為離心力；P沖為剎車沖擊荷載。

因?yàn)閺澋缆肪€不直，一般車輛都會(huì)急剎車。所以P沖值及瞬時(shí)速度v的值是比較大的。一般做法是通過(guò)改變橫坡(路橫向坡度)來(lái)影響縱坡的使用，即在彎道處加高縱坡。實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的橫坡是按照設(shè)計(jì)車速、均載計(jì)算的，沒(méi)有考慮上述的瞬時(shí)速度和車輛超重量，所以應(yīng)該適當(dāng)加高彎道的橫坡更合理、更安全。這就是老公路人所謂的“外加高，里加寬”原理。

豎曲線的設(shè)計(jì)施工還應(yīng)該注意不同大小的坡度變點(diǎn)的過(guò)渡。如果坡度差太大，豎曲線容易形成折點(diǎn)，車輛通行有跳車現(xiàn)象，對(duì)道路的破壞也很大。在坡度變化點(diǎn)應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整高程，使縱坡也平順緩滑。

6 不良地質(zhì)或自然條件的影響

公路工程距離長(zhǎng)，空間大，時(shí)間長(zhǎng)，受自然條件的影響多，所以施工時(shí)要詳細(xì)調(diào)查了解自然環(huán)境和地質(zhì)情況。

滑坡是常見(jiàn)的不良地質(zhì)之一，大型挖填和爆破工程是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要誘因。本工程施工時(shí)發(fā)生幾處地質(zhì)災(zāi)害。其中在5 km～7 km段發(fā)生山體滑坡500 m，高度20 m，總方量約15 000 m3。發(fā)生滑坡的原因有三，一是路塹段大量削坡，削弱了土體腳的自然穩(wěn)定性；二是爆破工程的巨大震動(dòng)引起山體內(nèi)部變化；三是該段設(shè)計(jì)路基處，地下有長(zhǎng)150 m，深2 m的軟弱下臥土層。所以造成山體緩慢滑動(dòng)，形成裂縫后雨水灌入，最終形成滑坡。

巖石嚴(yán)重風(fēng)化也可導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害。在該工程9 km路段，路邊坡屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化的含鐵火成巖和石灰?guī)r，但是隨著路基的形成，巖石裸露后，迅速全部風(fēng)化，導(dǎo)致邊坡坡度失穩(wěn)，造成塌方。最后采取了加混凝土樁基礎(chǔ)的人工護(hù)坡，方解決了該地質(zhì)問(wèn)題。

雨水是另一個(gè)嚴(yán)重影響公路工程的自然因素。主要表現(xiàn)在：1)容易因?yàn)闈B透、浸泡造成滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；2)雨水借助山勢(shì)形成洪流，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和施工安全；3)填方路段，受雨水浸泡可能產(chǎn)生泥石流，本工程有兩處山谷填方段，因?yàn)榍镉晏?，形成總?jì)3 000 m3的泥石流，損失相當(dāng)大。

解決公路工程中的自然、地質(zhì)災(zāi)害，最關(guān)鍵的是提前做好準(zhǔn)備工作，熟悉自然環(huán)境；其次為適應(yīng)自然條件，需要適當(dāng)修改線路或構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，增加安全系數(shù)；還應(yīng)該優(yōu)化施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，合理規(guī)避不利施工工序的空間或時(shí)間。

[1] JTG F80(1)-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] JTG 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB 50026-2007，工程測(cè)量規(guī)范[S].

[5] GBJ 201-83，土方與爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[6] 爆破安全規(guī)程[S].

[7] 徐寶林，盧 建.山區(qū)公路復(fù)雜路段局部路線方案的比選論證[J].山西建筑，2012，38(14)：140-141.

On exploration for road construction technique of hilly terrains

WANG Ri-qing

(ShanxiBaolianArchitecturalCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Taking some road program in Taiyuan as the example, the paper explores the construction technique in the road construction of hilly terrains, and mainly explores the road traditional measurement technique, the prevention technique of road disasters, and road blasting technique, so as to provide some parameter of road projects.

mountainous area, road, measurement, curve

1009-6825(2014)11-0153-02

2014-02-01

王日清(1971- )，男，工程師

U415.6

A