高速公路原位改造工程技術(shù)難點(diǎn)

時(shí)間:2022-12-18 09:39:12

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高速公路原位改造工程技術(shù)難點(diǎn)

摘要:主要對(duì)高速公路原位改造工程技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析,主要包括高速公路原位改擴(kuò)建的方式、高速公路新舊路基的拼接、高速公路的橋梁拼接、加固等內(nèi)容。然后總結(jié)了高速公路改造工程施工的技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策,主要對(duì)路面結(jié)構(gòu)技術(shù),鋼桁梁安裝技術(shù)進(jìn)行了深入闡述,希望能為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞:原位改造工程;施工技術(shù);新舊路基拼接

近年來,我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展,一些早期建成的高速公路由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低、超齡服役等原因,已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前車流量的需求,面臨著改建、擴(kuò)建以及提升路面等級(jí)、提高路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)的改造問題。例如高速公路的原位改擴(kuò)建工程就是充分利用原有高速公路的基礎(chǔ),通過增加車行道數(shù)量的方式整體提升通行能力和服務(wù)水平。與新建高速公路不同,改造的過程會(huì)遇到更多的技術(shù)難點(diǎn),且必須做好高速公路的加寬、橋梁拼接加固等工作。本文圍繞高速公路原位改造工程技術(shù)難點(diǎn)展開分析,以內(nèi)江新龍坳提籃拱橋?yàn)槔M(jìn)行研究,從而為同類改造工程提供技術(shù)參考。

1高速公路原位改造工程技術(shù)要點(diǎn)分析

1.1高速公路原位改擴(kuò)建的方式

原位改擴(kuò)建,就是依托原道路進(jìn)行改擴(kuò)建,從而達(dá)到提升通行條件的目的。也是目前多數(shù)高速公路擴(kuò)容采取的方式。此方式能充分利用原道路資源,新增占地少,工程規(guī)模也較其他方式更小。原位改擴(kuò)建的方式有:(1)拼接加寬,包括單側(cè)拼接和雙側(cè)拼接;(2)分離加寬,包括單側(cè)分離,雙側(cè)分離;(3)其他方式,包括橋梁拼寬路基和高架橋方案等。同時(shí),由于原有高速公路運(yùn)營(yíng)多年,或穿越人口密集區(qū),或存在公鐵路線交叉多,管線密集等因素影響,存在各種安全隱患。因此需統(tǒng)籌各方面的影響因素,以實(shí)際工程的具體情況為基礎(chǔ),做好總體施工計(jì)劃。例如兩側(cè)加寬優(yōu)勢(shì)較大,不僅能夠更有效節(jié)約資源,減少成本。但其缺點(diǎn)也較為明顯,兩側(cè)的排水、防護(hù)設(shè)施等需要進(jìn)行拆除并重建,對(duì)交通的干擾較大,施工過程組織難,新舊路面拼接難以控制。如果在公路的單側(cè)加寬,新路基中心線與舊路基中心線不需要重合,但需要把隔離帶改變成標(biāo)準(zhǔn)路面,這種方式對(duì)資源優(yōu)化利用比較少,投資更大,施工周期也更長(zhǎng)。還有分離加寬,對(duì)于道路交通干擾相對(duì)較小,且不需考慮拼接或差異沉降等問題,施工風(fēng)險(xiǎn)較小,難度小,質(zhì)量更能得到保證。但對(duì)征地拆遷量的要求較大,投資規(guī)模較大,新舊路面之間互通能力相對(duì)較差,有可能導(dǎo)致車道車流量不均衡的現(xiàn)象。

1.2高速公路新舊路基的拼接

原有高速公路的路基已經(jīng)使用多年,沉降趨于穩(wěn)定,新拼接路面會(huì)出現(xiàn)較大的沉降,這就容易因?yàn)槌两挡痪鶆蚨a(chǎn)生差異,進(jìn)而導(dǎo)致路基出現(xiàn)縱向開裂,破壞路面整體結(jié)構(gòu)。如果在雨雪天氣滲入雨水,則會(huì)進(jìn)一步加劇路面結(jié)構(gòu)層以及路基的破壞,從而給道路交通安全帶來諸多隱患。在新舊路基的拼接過程中,必須經(jīng)過系統(tǒng)理論研究和現(xiàn)場(chǎng)施工分析,將路基的沉降作出有效預(yù)測(cè),進(jìn)一步優(yōu)化拼接方案,強(qiáng)化路基沉降的控制措施,從而實(shí)現(xiàn)差異沉降現(xiàn)象的有效控制,提高路面使用壽命。1.3高速公路的橋梁拼接、加固在高速公路的改造過程中,橋梁拓寬、加固等是常見的問題,難度極大。在具體的實(shí)施過程中,要敢于創(chuàng)新,敢于嘗試新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料,開展重大技術(shù)攻關(guān),根據(jù)實(shí)際情況制定改造方案,既保證操作過程順利,同時(shí)又能保證改造的效果。

2高速公路改造工程施工的技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策

2.1路面結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

路面結(jié)構(gòu)施工需充分考慮沉降不均勻等問題。路面工程是高速公路改建項(xiàng)目中的施工關(guān)鍵階段,對(duì)于兩側(cè)擴(kuò)容的工程,其最大的施工難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)縱向的拼接問題,也是整個(gè)項(xiàng)目施工的關(guān)鍵。在拼接路基的過程中,必須充分考慮新老結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降,同時(shí),路面層比路基層在外荷載承受方面的作用會(huì)更大,因此,在路面拼接的過程中,對(duì)于新老路面的拼接縫位置具體的受力情況以及整體強(qiáng)度要進(jìn)行充分考慮,要處理好路面拼接處的舊路基層臺(tái)階,由于老路基的標(biāo)高已經(jīng)出現(xiàn)沉降或薄弱夾層,但新基層還是標(biāo)準(zhǔn)高度,這就容易導(dǎo)致新舊路基標(biāo)高不一。因此,需要使新路基層順接老路基層,使新路基慢慢過渡到舊路基的標(biāo)高。為了進(jìn)一步提高路面的結(jié)構(gòu)性能,需選用半剛性基層加厚式瀝青路面,而路面底基層需使用半剛性的路基材料,并且要和柔性的基層進(jìn)行結(jié)合,綜合利用半剛性基層與柔性基層的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)路面的抗疲勞和抗反射裂縫性能,同時(shí)能夠提高路面的承載功能。在新舊公路基層側(cè)向平寬的過程中,需要在拼接處的縫隙中通過人工填補(bǔ)混合料等方式進(jìn)行處理,并且需要將新鋪設(shè)的料進(jìn)行碾壓,保證接縫處碾壓密實(shí),有效防止雨水滲透。

2.2鋼桁梁安裝技術(shù)

鋼桁梁安裝技術(shù)可精確驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)不同受力狀態(tài)下的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。鋼桁梁安裝是橋梁改造中經(jīng)常使用到的一種建材,由于鋼材本身具有強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻、塑性及韌性良好、可焊性好等諸多優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還能減少水上及高空作業(yè)的頻率,有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度,降低安全風(fēng)險(xiǎn),安裝質(zhì)量更容易保證,因此被廣泛應(yīng)用。鋼桁架將大量連接作業(yè)(特別是橋面板焊接)轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行,更能保證連接的質(zhì)量。例如在成渝高速公路內(nèi)江新龍坳提籃拱橋項(xiàng)目中,就用到了“新增鋼桁縱梁預(yù)制安裝技術(shù)”。2.2.1項(xiàng)目基本情況新龍坳立交橋(提籃拱橋)位于四川省內(nèi)江市交通鎮(zhèn)前進(jìn)村境內(nèi)成渝高速公路K2035+523處,上跨內(nèi)江—六盤水鐵路,設(shè)計(jì)線路與內(nèi)江—六盤水鐵路夾角約為74.48°。其主橋結(jié)構(gòu)為凈跨117.80m,中承式混凝土提籃拱橋,橋梁全長(zhǎng)178.40m。在2006年吊桿更換施工過程中發(fā)現(xiàn):鋼拉桿和吊桿之間存在較大偏心,在活載作用下使鋼拉桿產(chǎn)生反復(fù)彎折變形,導(dǎo)致鋼拉桿壽命難以預(yù)測(cè),省內(nèi)同類橋梁曾發(fā)生過吊桿脫落,橋面塌陷事故,因此存在重大安全隱患。為徹底消除安全隱患,確保高速公路和鐵路運(yùn)輸安全,將該橋提籃橋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成梁式橋結(jié)構(gòu)形式。改造方案描述:在橫梁底部下增設(shè)5排樁柱式橋墩,在橋墩上增設(shè)兩道鋼桁縱梁,原橫梁擱置在鋼桁梁上,將原吊桿的力通過鋼桁梁全部轉(zhuǎn)移到新增橋墩上,使得原拱橋吊桿不起作用。(具體見圖1)2.2.2施工難點(diǎn)分析改造之前,橋梁的吊桿系統(tǒng)、橋面系統(tǒng)均有不同程度的損壞,根據(jù)其具體情況制定改造工程的方案,主要包括吊桿預(yù)防性加固、新增墩柱、主橋縱梁拆除重建、其他跨維修加固、防撞護(hù)欄更換并設(shè)防護(hù)屏、其他混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫及缺陷修補(bǔ)等,并在全橋橋面以下非涂裝混凝土結(jié)構(gòu)噴涂阻銹劑。其中,為防止吊桿出現(xiàn)斷裂或脫落狀況,沿橋梁縱橋向設(shè)置兩道鋼桁梁輔助支撐原橋混凝土橫梁,輔助吊桿承載,而新增鋼桁縱梁的預(yù)制安裝就是本項(xiàng)目的施工難點(diǎn)之一。2.2.3施工注意事項(xiàng)施工之前,項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人組織書面交底,做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和圖紙復(fù)核工作。鋼縱梁節(jié)段提前在工廠制作好,運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝,各桿件通過氣體保護(hù)焊接?,F(xiàn)場(chǎng)拼裝流程主要包括:頂推支架搭設(shè)→替換部分混凝土縱梁→頂推設(shè)備安裝→設(shè)置限位裝置→下弦桿吊裝→下弦桿頂推→下弦桿頂升→上弦桿吊裝→上弦桿定位→焊接施工→整體頂升轉(zhuǎn)換→還原混凝土縱梁。在具體的施工中,鋼縱梁施工和頂升施工中需要特別注意。(1)鋼縱梁施工關(guān)鍵點(diǎn)①縱梁制造前應(yīng)先精確測(cè)量每根橫梁下緣標(biāo)高,并據(jù)此計(jì)算每個(gè)橫梁區(qū)間的縱梁傾斜段的斜率,確??v梁與橫梁間密貼;②鋼結(jié)構(gòu)安裝應(yīng)按施工圖進(jìn)行。安裝前應(yīng)對(duì)臨時(shí)支架、支承、吊機(jī)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)本身在不同受力狀態(tài)下的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算;③安裝前,應(yīng)按照發(fā)送清單核對(duì)進(jìn)場(chǎng)的構(gòu)件、零件,查驗(yàn)產(chǎn)品出廠合格證及材料的質(zhì)量證明書;④鋼構(gòu)件在運(yùn)輸、存放和安裝過程中損傷的涂層,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)涂。(2)頂升施工需要注意10個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)①頂升施工時(shí),橋梁需臨時(shí)封閉交通;②進(jìn)行頂升過程中,應(yīng)注意監(jiān)控梁底,如果出現(xiàn)裂縫應(yīng)立即停止頂升,待分析原因并做出妥善處理后才可以繼續(xù)頂升,頂升過程中應(yīng)采取監(jiān)控措施;③位移力監(jiān)控應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各千斤頂?shù)膶?shí)際承載力,當(dāng)同一墩臺(tái)處千斤頂?shù)膶?shí)際頂升力與理論頂升力相差10%時(shí),須停止頂升,檢查分析原因,待問題解決后方可繼續(xù)頂升;④位移監(jiān)控應(yīng)在墩臺(tái)頂部位設(shè)置位移傳感器(百分表),頂升過程中應(yīng)設(shè)置專人每加一級(jí)對(duì)位移傳感器進(jìn)行一次頂升位移值讀數(shù),實(shí)現(xiàn)頂升力與位移“雙控”,若發(fā)現(xiàn)任意一跨在兩墩臺(tái)處的位移差超過2mm,立即停止頂升,實(shí)時(shí)檢測(cè)各墩頂處的豎向位移,根據(jù)各點(diǎn)處的位移對(duì)千斤頂進(jìn)行調(diào)整,以保證頂升的順利完成,同時(shí)利用同步頂升系統(tǒng)自帶的位移監(jiān)控功能,實(shí)時(shí)監(jiān)控各千斤頂間的頂升位移,各千斤頂?shù)奈灰撇畈荒艹^2mm;⑤千斤頂使用前計(jì)算起重量、選擇合適噸位的千斤頂;⑥在額定工作壓力范圍內(nèi),若要判定了解千斤頂?shù)膶?shí)際負(fù)荷,要在核定手動(dòng)油泵出油處接上壓力表,由于壓力表只是工作壓力,根據(jù)工作壓力、油缸面積,可知重物的重量;⑦確定起重物的重心,合理選擇千斤頂?shù)闹c(diǎn),同時(shí)必須考慮到地面的軟硬程度,是否襯墊堅(jiān)硬的木材,避免起重時(shí)出現(xiàn)傾倒的問題;⑧千斤頂將重物頂升后,應(yīng)及時(shí)用支撐物將重物支撐牢固,禁止將千斤頂作為支撐物使用。若要將數(shù)臺(tái)千斤頂同時(shí)使用,應(yīng)使用多頂分配閥,并考慮負(fù)荷的均衡性,以免產(chǎn)生傾倒;⑨因扁千斤頂起重行程較小,梁體頂升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制行程,不得超過額定行程,以免損壞千斤頂;⑩使用過程中應(yīng)避免千斤頂劇烈振動(dòng),并根據(jù)使用情況定期檢查。圖2新龍坳提籃橋體系轉(zhuǎn)換全橋側(cè)面圖

3結(jié)語

綜上所述,當(dāng)前我國(guó)高速公路改建工程進(jìn)入建設(shè)高峰期,隨著經(jīng)驗(yàn)的持續(xù)積累、技術(shù)的不斷更新以及建設(shè)要求的進(jìn)一步提高,高速公路的改造工程必然要多方面全方位考慮。不僅需要考慮滿足交通性能,同時(shí)還要綜合考慮生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及社會(huì)要求等各個(gè)方面的影響,充分考慮對(duì)于周邊環(huán)境的保護(hù)以及施工后恢復(fù)問題,通過更科學(xué)合理的方法降低污染、降低破壞,倡導(dǎo)綠色施工理念,促進(jìn)我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者:劉勇 單位:四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司內(nèi)江管理處