興義環(huán)城高速零棄方工程實(shí)踐

陳雪峰

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

黔西南州興義環(huán)城高速公路（以下簡(jiǎn)稱“興義環(huán)高”）是貴州省高速公路網(wǎng)加密規(guī)劃項(xiàng)目之一，施工圖階段路線全長(zhǎng)62.5公里，路基寬度24.5米，挖方1403萬立方米，填方1498萬立方米，橋梁64座、隧道26座，橋隧比為56%。

一、設(shè)計(jì)方案調(diào)整

（一）初步設(shè)計(jì)概況

興義環(huán)高的設(shè)計(jì)采用兩階段施工圖設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)階段路線全長(zhǎng)61.8公里，挖方1259.7萬立方米，填方1227.2萬立方米，橋梁58座，隧道29座，橋隧比為64.5%，設(shè)有棄土場(chǎng)15個(gè)，借土場(chǎng)7個(gè)。初步設(shè)計(jì)土石方量統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 初步設(shè)計(jì)棄、借土場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表

（二）初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化工作

僅從數(shù)量來看，初步設(shè)計(jì)的挖填方量相差并不大，但由于土石方挖填方的分布不平衡性，為避免長(zhǎng)距離調(diào)配土石方，初步設(shè)計(jì)圖紙中棄土場(chǎng)和借土場(chǎng)的數(shù)量和規(guī)模依然較大。為了有效降低棄土場(chǎng)和借土場(chǎng)的數(shù)量，在初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，項(xiàng)目公司聯(lián)合設(shè)計(jì)單位，在線位調(diào)整、結(jié)構(gòu)形式、數(shù)量等方面，做了大量的優(yōu)化工作，顯著降低了施工階段的取棄土場(chǎng)數(shù)量。

1.挖方優(yōu)化為短隧道 減少挖方

興義環(huán)高k13+600～k13+820段初步設(shè)計(jì)為挖方路基，挖方數(shù)量為93萬立方米，該段位于1-2工區(qū)。該工區(qū)的挖方量大于填方量，為減少棄方，節(jié)約土地資源，保護(hù)原始植被和景觀，項(xiàng)目公司破除以前“能挖則不隧”的理念，結(jié)合填挖平衡進(jìn)行綜合統(tǒng)籌，將高挖方填筑為隧道，通過絨窩寨短隧道通過此處，顯著降低了挖方量。

圖1 k13+600～k13+820段高挖方調(diào)整為絨窩寨隧道

興義環(huán)高k23+298～k23+427段初步設(shè)計(jì)為挖方路基，挖方數(shù)量為36萬立方米，該段位于1-4工區(qū)，將高挖方調(diào)整為隧道，共計(jì)減少土石方開挖34萬立方米，節(jié)約土地11畝，按此原則全線調(diào)整5處，共計(jì)節(jié)約土地131畝。

2.隧道優(yōu)化為路基 解決借方

圖2 k23+298～k23+427段高挖方調(diào)整為絨窩寨隧道

興義環(huán)高k6+300～k7+948段為灰?guī)r地區(qū)，初步設(shè)計(jì)為540米隧道+路基，欠方約為20萬立方米，料場(chǎng)規(guī)劃在紅線外。其中，k6+260～k6+820段原設(shè)計(jì)為560米隧道，隧道開挖土石方約為9.2萬立方米，填挖不平衡，欠方約為20萬立方米，料場(chǎng)規(guī)劃在紅線外。優(yōu)化為路基挖方后，開挖土石方83萬立方米，由于此處地材質(zhì)量較好，開采的41萬立方米石頭可作加工砂石料，因此料場(chǎng)設(shè)置在紅線范圍內(nèi)路基上，無需再在線外開采砂石料，剩余棄方用于填方，基本實(shí)現(xiàn)了該段的土石方原位平衡，又減少了對(duì)紅線外生態(tài)的破壞。

圖3 k6+300～k7+948段初設(shè)線位和施工圖線位比較及現(xiàn)場(chǎng)

3.橋梁優(yōu)化為路基 解決棄方

興義環(huán)高k18+620～k19+680段為挖方段，該處位于1-3工區(qū)的標(biāo)位，由于該工區(qū)存在挖方大于填方的現(xiàn)象，為了消化棄方，減少紅線外土地的占用，經(jīng)與設(shè)計(jì)商議，確定將1-3工區(qū)終點(diǎn)處的壩樹1號(hào)大橋變更為路基，優(yōu)化后該段路基可消化填方約15萬立方米。

4.優(yōu)化結(jié)果

通過優(yōu)化，料場(chǎng)盡可能選在紅線范圍以內(nèi)，施工圖設(shè)計(jì)較初步設(shè)計(jì)減少了借土場(chǎng)的數(shù)量和規(guī)模，但棄土場(chǎng)數(shù)量較初步設(shè)計(jì)變化不大。

（三）施工圖施工階段設(shè)計(jì)變更減少開挖

為了進(jìn)一步減少施工圖階段的挖方量，項(xiàng)目公司聯(lián)合設(shè)計(jì)通過邊坡坡比調(diào)整，隧道零仰坡進(jìn)洞、小凈距獨(dú)立雙洞法施工工法，陡坡橋梁高樁承臺(tái)施工工法，互通三角區(qū)減少開挖量等措施進(jìn)一步減少施工圖階段的挖方量。

1.邊坡坡比優(yōu)化

項(xiàng)目公司采用逐坡踏勘，確定邊坡坡比，對(duì)于能夠優(yōu)化的邊坡，采用較高的坡比，顯著減少了開挖和防護(hù)數(shù)量。

表2 施工圖設(shè)計(jì)棄、借土場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表

2.隧道零仰坡進(jìn)洞

隧道廣泛采用隧道零仰坡進(jìn)出洞施工工法，該工法能減少大量的邊仰坡開挖，保護(hù)原始植被，能充分保障進(jìn)洞安全，興義環(huán)高全線共104處隧道洞門，其中54處采用了該工法，共計(jì)節(jié)約土石方開挖8.9萬立方米。

3.小凈距隧道施工

項(xiàng)目公司聯(lián)合中南大學(xué)，通過科研立項(xiàng)研究，提出了小凈距獨(dú)立雙洞法施工工法，首次在高速公路隧道應(yīng)用了后行洞超前導(dǎo)洞擴(kuò)挖爆破減振工法，減少了中導(dǎo)洞的開挖。

圖4 隧道零仰坡進(jìn)出洞施工

4.高樁承臺(tái)施工工藝

陡坡橋梁承臺(tái)施工一般邊坡開挖量較大，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，并存在對(duì)山體切腳引發(fā)坍塌的隱患，該工藝通過提高承臺(tái)標(biāo)高改變橋梁基礎(chǔ)施工順序，即先完成樁基施工，后完成施工平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)以最小破壞，達(dá)到最大程度綠色施工的理念。

圖5 舊屋基隧道平面布置圖

圖6 舊屋基小凈距隧道洞門

5.互通三角區(qū)

盡可能維持原始的地形地貌，如樓納互通三角區(qū)，僅一處原始山體不開挖，就可減少14萬立方米的挖方。

三、施工組織方案

（一）第一次綜合調(diào)配

圖6 高樁承臺(tái)

圖7 互通三角區(qū)維持原有地形地貌

興義環(huán)城高速公路根據(jù)工程量及環(huán)境條件，共劃分了7個(gè)土建施工標(biāo)段和兩個(gè)路面施工標(biāo)段（以馬嶺河峽谷為界，一分為二）。根據(jù)各施工標(biāo)段的路基、施工便道、場(chǎng)站建設(shè)等填挖工程數(shù)量，隧道洞渣、樁基孔渣等棄方工程數(shù)量，進(jìn)行標(biāo)段內(nèi)填挖方就近綜合調(diào)配。

（二）第二次短距離調(diào)配

根據(jù)各施工標(biāo)段借、棄方工程數(shù)量，靈活通過互通三角區(qū)、橋梁閑置區(qū)、房建場(chǎng)坪區(qū)、服務(wù)區(qū)等進(jìn)行土石方調(diào)配。

充分利用服務(wù)區(qū)、停車區(qū)等大型場(chǎng)平點(diǎn)進(jìn)行土石方調(diào)節(jié)。敬南互通收費(fèi)站段存在大挖方，且標(biāo)段內(nèi)存在棄方，為此，項(xiàng)目公司協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)單位，提高該處場(chǎng)坪標(biāo)高，減少開挖工程數(shù)量。

景峰互通料場(chǎng)處，處于景峰互通三角區(qū)，需要開挖土石方120余萬立方米，經(jīng)專業(yè)勘探隊(duì)伍勘探后，母材各項(xiàng)指標(biāo)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求，根據(jù)項(xiàng)目全線砂石料需求量和統(tǒng)籌調(diào)配、挖用平衡的原則，將該處作為料場(chǎng)進(jìn)行集中開采，供就近標(biāo)段進(jìn)行調(diào)配利用。

充分利用紅線范圍內(nèi)的邊角洼地、地方道路修復(fù)進(jìn)行有效填平，既解決了排水的問題，也有效分散地消化了部分多余棄方。充分利用隧道洞渣等棄方對(duì)互通三角區(qū)填筑。

興義西互通總體欠方27萬立方米，利用小店子隧道洞渣8萬立方米，毛栗坪隧道洞渣16萬立方米，總體平衡。

（三）第三次長(zhǎng)距離調(diào)配

綜合對(duì)比長(zhǎng)距離調(diào)運(yùn)運(yùn)輸成本和設(shè)置棄土場(chǎng)、料場(chǎng)成本，若成本相當(dāng)，則統(tǒng)籌規(guī)劃施工進(jìn)度，提前貫通調(diào)運(yùn)通道，對(duì)土石方進(jìn)行長(zhǎng)距離、跨標(biāo)段統(tǒng)一調(diào)配。

1.長(zhǎng)距離調(diào)配

上補(bǔ)路大橋至馬家溝特大橋段（k50+200～k53+000）有棄方9.11萬立方米，而灑金互通需要填料，且遠(yuǎn)運(yùn)與“棄土場(chǎng)+取土場(chǎng)”方案成本相當(dāng)。綜合比較，采用長(zhǎng)距離調(diào)配方式可實(shí)現(xiàn)挖用平衡。

項(xiàng)目馬家溝特大橋小樁號(hào)段（k51+000～k52+470）路基有棄方18萬立方米，施工圖設(shè)計(jì)棄土場(chǎng)占地9.5畝。而灑金互通段（k53+550～k54+470）為填方段落，需線外開挖26萬立方米進(jìn)行路基填筑，借土場(chǎng)占地26畝。為了統(tǒng)籌土石平衡，調(diào)整了倒排工期，提前貫通調(diào)運(yùn)通道，對(duì)施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)后節(jié)約用地72畝，并減少了相關(guān)的防護(hù)、排水、綠化等工程，節(jié)約投資769萬元。

表3 實(shí)際棄、借土場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表

2.跨標(biāo)段調(diào)配

1-3工區(qū)標(biāo)尾k18+620～k19+680段棄方，通過調(diào)運(yùn)至1-4工區(qū)標(biāo)頭處路基填方，解決了該處15萬立方米欠方。1-4工區(qū)尾段缺料13.2萬立方米，2-1工區(qū)需要棄方，且跨標(biāo)段調(diào)運(yùn)與“取土場(chǎng)+棄土場(chǎng)”方案成本相當(dāng)，綜合比較，采用跨標(biāo)段調(diào)配實(shí)現(xiàn)挖用平衡。

最終，興義環(huán)高除起點(diǎn)段(起點(diǎn)至k4+395段)受已通車的樞紐互通、長(zhǎng)隧道和特大橋限制增加棄土場(chǎng)外，剩余段落（k4+395-k62）基本實(shí)現(xiàn)57公里“零棄方”。棄土場(chǎng)由施工圖設(shè)計(jì)中的19個(gè)優(yōu)化為4個(gè)，棄方量由312萬立方米優(yōu)化為95萬立方米，棄方占地由790畝優(yōu)化為196畝。

（四）合理安排工期 統(tǒng)籌土石方調(diào)配

興義環(huán)高以控制性工程為主控，提前合理選擇路面料場(chǎng)和場(chǎng)站位置為主源，路面施工為主線、單幅貫通為主導(dǎo)，合理統(tǒng)籌各分項(xiàng)工程總體施工進(jìn)度計(jì)劃。所有土石方均先考慮就近利用，而后考慮材料質(zhì)量、施工時(shí)序、標(biāo)段劃分、運(yùn)距、運(yùn)輸?shù)缆非闆r等因素，計(jì)算各標(biāo)的土石方清余、缺方量，從而考慮運(yùn)距調(diào)配利用。

三、結(jié)語(yǔ)

在興義環(huán)高的建設(shè)過程中，BOT建設(shè)模式將設(shè)計(jì)方與施工方緊密結(jié)合起來，打破溝通壁壘。同時(shí)，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)、部門負(fù)責(zé)人，統(tǒng)領(lǐng)各分公司負(fù)責(zé)人統(tǒng)一坐鎮(zhèn)指揮，充分調(diào)動(dòng)了各參與方的積極性，快速化解了各施工標(biāo)段之間存在的矛盾。

值得關(guān)注的是，在項(xiàng)目公司的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下，將全線視為一個(gè)標(biāo)段、一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，很好地協(xié)調(diào)、解決了標(biāo)段之間挖、填不平衡的特點(diǎn)，有效減少了臨建設(shè)施的數(shù)量，減少了施工前期的土石方開挖。