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1、山区高速公路、桥粱、隧道关键技术研讨会论文集 山区高速公路建设探讨 蒋鹏飞 喻 波 甘建国 徐爱民 （湖南省邵怀高速公路建设开发有限公司 邵阳市） 摘要 本文对山区高速公路的特点进行了描述，对如何在复杂的地形、地质 条件下合理选用高速公路的技术标准，研究适应山区地质、地貌和气候特 点的高速公路设计、施工、管理技术提出了自己的见解。 主题词 山区高速公路 设计 施工 展望未来，加强基础设施建设仍是今后十至二十年十分重要的任务，如何在复杂的地形、地质条件下合理选用高速公路的技术标准，研究适应山区地质、地貌和气候特点的高速公路设计、施工、管理技术，争取高速公路投 资效益的最大 发挥，是高速公路建设和
2、管理者面临的新的课题和挑战。 山区高速公路的特点地形地貌复杂 山区山峦起伏、绵延纵横、山脉众多，高速公路布 线极为困 难，工程规模巨大，造价昂贵。工程水文地质情况复杂 以湖南省邵怀高速公路为例，从洞口塘至竹田段，地貌剥蚀切割作用强烈，地势陡峻，溪沟纵横，岩性以硅化板岩、砂质板岩、泥质板岩为主，岩溶、软土、滑坡、采空区、高（低）液限粘土和膨胀土等不良地质现象较多。 沿线地表水系、地下水都很发达。地表水水源 补给充沛，河水受季节降水影响很大，还具有洪水猛、流速大、冲刷大、水位涨落时间短、幅度大的特点；地下水有岩溶水、基岩裂隙水和孔隙水等。环境气候复杂多变 山区气候复杂多变，不利施工主要表现在年降雨
3、量大，雨雪天气多冬天有霜冻和降雪甚至冰冻。工程 难题多 与平原微丘区相比，山区高速公路的工程难题主要有：复杂地质条件下高边坡的稳定和处治；高填方及半挖半填路基的稳定；陡坡路基、桩基的稳定；复杂地质条件下隧道的施工；山区长高架桥的施工；生态环境的保护和恢复；施工便道、作业场地困难等。安全问题突出 山区高速公路有众多的高边坡施工、高架桥梁高空作业、爆破作业、地质复杂的隧道施工，还有众多的施工车辆运输、机械作 业，成千上万人在地形陡峭、险峻的线路上施工，安全管理难度较大。 施工 组织困难 山区高速公路有些地段山高谷深，人迹罕至，基本上没有可利用的乡村道路作为施工便道，交通运输条件很差，施工单位的设备
4、、人 员、材料进场 十分困难；地形的复杂导致施工单位之间和施工工序之间的衔接十分困难；限于山区地貌，难以利用大型先进的水泥混凝土拌和设备进行桥涵施工，施工作业面困难导致工程质量、 进度保障困难。环保问题突出 山区高速公路大多数路段为山岭重丘区，沿线大多为未被开发的原始自然状态下的生态带，而高速公路施工高填深切，高边坡多，填挖方量大，不可避免地会对生态环境、水土保持、水环境、自然景观等造成一定程度的影响和破坏。 设计思考路线规划设计和技术标准的选取 山区高速公路地形起伏大，技术指标对工程量的影响十分敏感，进行山区高速公路规划设计时，在保证必要的交通服务水平和车辆运行质量的同时，要考虑当地的经济水
5、平和公路建设投资力量。既要考虑建设期工程量的大小，投资多少，又要考 虑投入运营后的养护管理、 经济效益、交通运营等方面的利弊得失，还要考虑对自然生态环境造成的影响。只有通过仔细的比较论证，才能选用恰当的技术指标，提高高速公路的整体效益。 山区高速公路路线技术指标的选择应根据具体情况分别对待。对于地形特别复杂的路段，可适当采用极限指标，从而减少土石方、防护及高架桥、隧道工程的数量，节约工程投资。刻意追求高指标的作法是不可取的。地质条件 对山区高速公路来说，实施周期长，地质条件复杂，工程投资控制难度大，进行路线 方案比较时，应对工程地质和水文地质进行详细勘测，查清其对工程的影响。 对于滑坡、崩塌、
6、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质段，路 线布线时应尽量避绕或将影响降低到最小。 路基 山区高速公路路基设计应首先考虑整体式路基方案，但若部分路段受陡峻地形、复杂地质条件制约，也可采用分幅分离式路基、高低分离式路基、半路半桥等设计方案。 桥梁、隧道等的数量是制约山区高速公路工程造价的重要因素， 为了节约工程造价，刻意削减桥梁、隧道数量。增加高填、深挖路基的方案是不可取的，因为高填、深挖路基方案必然导致占地多、破坏自然 环境面积大、高 边坡防护困难。桥梁 山区沿线山青水秀，风景优美，高架 桥有利于生态保护、 环境协调，一方面应多采用一些与地形配合较好的曲线高架桥方案，横坡陡峻的地段，为
7、避免大挖大填，可采用半边桥方案，这样既能较好地适应地形，又提高了路线的技术标准。 还减少了工程量，保护了自然景观和生态平衡；另一方面要考虑工程造价和施工条件，桥梁应注意采用标准化设计，便于实现标准化施工，尽可能采用标准化、装配化程度高的 桥型，以提高施工速度，保证工程质量并降低工程造价。隧道 隧道在满足路线平面布设的前提下，应优先采用分离式（单洞）方案（目前，国内发展了小间距隧 道设计与施工，其施工运营与分离式方案相同，但其间距较小，能很好的适 应路线平面布设要求）。 隧道的设计中一定要加强地质勘察提高设计质量确保技 术方案合理、可行、安全，严防因实际地质情况与设计不符，而导致投资、工期失控。
8、生态防护与景观设计 山区高速公路要处理好公路建设与环保、景观之间的关系，对原有生态环境和自然景观进行规划整合，首先应极力保护自然资源只有维护自然才能更好的利用和改造自然；其次设计的高速公路景观应尽可能适应当地独特的自然景观和气候特点。总之，要在尽可能保留原有自然景观的基础上创造出新的人文景观。 山区高速公路施工质量控制与环境保护质量控制岩溶地区工程质量 以湖南省为例，西部山区石灰岩分布比较普遍，岩溶形态有溶沟、石芽、漏斗、落水洞、水平溶洞、暗河、岩溶泉等。 它对公路的不利影响主要有两方面：一是由于地下岩溶水的活动或因地面水的消水洞穴堵塞，导致路基基底冒水、水淹路基、水冲路基、隧道渗水等病害；一
9、是由于地下洞穴顶板的坍塌，或因洞穴内充填物被地下水的运动所带走，引起位于其上的路基、隧道及附属建筑物坍塌、下沉或开裂。 岩溶地区路基的设计与施工，应充分了解地下岩溶形态的规模和分布规律，查明路基基底的工程地质条件和水文地质条件再对路基的稳定作出合理的防治措施： （）选线应在认真勘察的基础上，避开局部严重的、大型的或复杂的岩溶地段，选择规模最小、宽度最窄、最容易采取治理措施的地段通过； （）对路堑边坡上的干溶洞，可采用片石填塞、水泥砂浆砌片石封闭；对路堑边坡或上方的岩溶泉或冒水洞，应切断水源并将水流引至涵洞或边沟排出路基，不宜单纯封堵； （）对位于路基下或路基附近的溶洞（包括填方与挖方）。当洞口
10、已出露时，洞口大的采用片石回填，洞深口小者可注浆填塞。洞体填塞后，洞口均应封实加固；溶洞浅埋、顶板薄或破碎的，应炸除顶板，再填塞封闭；如埋深较深， 应仔细勘探，然后根据洞体大小、顶板岩性及风化程度、填土及活载情况，按照路基规范验算安全厚度及坍塌扩散范围，看是否需要处理，如需要处理则可考虑碎石桩、深注 浆等措施，也可考虑采用桥梁跨越； （）岩溶地区修筑隧道，设计阶段要尽可能准确地掌握隧道工程范围内的地质条件，预报开挖后可能出现溶洞塌方、涌水的地段，确立相应的防范措施。在施工 阶段，要采用超前钻孔、地质雷达等措施。进一步查清开挖面前方的地质情况。并 对开挖、支护、排水等工作作出妥善安排。高填路堤质
11、量 当路堤跨越深沟以及修筑高架桥引道时，局部路段可能采用高路堤方案，其常见病害有：路基整体下沉或局部沉降；路基纵横向开裂；路基滑动或边坡滑坍。 （）施工组织上应优先进行高填路堤施工，通过预压、时间放置等手段加速路堤沉降，确保路面施工前，路堤稳定。 （）施工前，应仔细进行实地踏勘，必要时采取物探普查或补钻及 时发现和处理下卧层。当原地面比较软弱，则填筑前应换土或压实；还应进行路堤填料调查，采用符合要求的土，规格符合要求、性 质均匀的石料。 （）施工前应对高路堤进行稳定性验算，包括堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性。 （）高填路堤的 边坡，坡面斜长较长，在施工中应注意施工质量和表面的保护；处于高填
12、路堤段的涵洞、通道，除表面有流水的沟渠外，宜采用“反开槽”法施工。 （）施工中，严格按规范要求将填挖交界处进行挖台阶处理，在全宽范围分层填筑，选配压实机具，确保 压实度达到规范要求。 （）施工后， 应进行路堤沉降观测，绘制沉降与时间关系曲线和填筑高度与沉降关系曲线，发现异常时，要立即分析 处理。当沉降速率小于时，可认为该 路段沉降已基本完成，当每月的累计沉降量小于时，方能进行路面施工。桥梁施工 山区高速公路地形复杂，与平原微丘高速公路相比。应注意以下几点： （）故施工前应对横坡较陡的墩台复测桩位处的纵、横断面，以复核各类基础的开挖地面线高程是否与设计一致，桩基系梁和承台布设是否合理。 （）对复
13、杂自然环境和气候条件下（如突发暴雨、冰冻等）施工应有切实可行的防护措施。 （）对地形复杂、地 势陡峻、进场困难、 场地狭小、地质条件较好、少地下水的桩基，宜采用挖孔灌注桩施工，但 应特别注意工程和施工安全，尤其是位于陡坡上的桩基础，当上方边坡岩体破碎易坍塌时，应采用锚索、 锚杆、网格梁等防护加固措施稳定山体，同时对桩周范围内注浆处理后方能施工。 （）半路半桥地段应先施工路基（特别是路桥紧靠的地段），后施工桥梁基础，防止爆破失稳等不利因素对基础的影响。 （）山区高速公路桥梁上部结构施工，应根据不同的桥梁结构和现场施工条件灵活选用经济、合理、安全的施工方法，常用的有：现场浇筑法、预制安装法、悬臂浇
14、筑法、转体施工法、 顶推施工法等。公路隧道施工质量 （）重视和加强隧道地质工作 首先要重视隧道前期工程地质勘察工作。对隧道轴线进行地质调查、测绘、深孔钻探、水压致裂地应力测试 等地质工作，查清隧道的重大工程地质问题，做到合理设计、 顺利施工并为特殊地段避免发生地质灾害提供依据。 其次要加强施工过程中的地质工作及专题研究。比如邵怀高速公路采用了超前地质预报系统，它具有适用范围广一适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况、预报距离长一能准确预报掌子面前方、对隧道施工干扰小、提交 资料快、预报费用低等优点。根据地质预报，做到信息化施工，可以选择相应的安全合理的施工方法和措施：先排水、短开挖、弱爆破、强支护
15、、快衬砌、勤检查、勤量测，确保施工安全，真正实现“新奥法”。 （）实行隧道“动态施工” “动态施工”是指：隧道施工过程中的地质条件是不断变化的，其力学动态也是不断变化的，因此，施工 过程就不可能是一成不变的。因此，隧道施工的各种决策都要在施工阶段的地质技术、施工阶段的量测技术和施工阶段的质量控制技术的基础上进行管理。 隧道工程的地质状况，不可能在前期工作中全部查清，因此隧道 设计称为预设计。在施工 过程要使用各种量测仪表和工具。对围岩变化情况及支护结构的工作状态进行量测，及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，根据开挖的地质情况和监控量测数据，不断地修改设计， 选用合理
16、的施工方法和支护形式? （）注意软弱地层隧道设计、施工 在特殊地质地段进行隧道施工时，采取针对性较强的辅助方法施工： 洞口段要严防发生泥石流、滑坡；对洞内不良地质、膨胀性地层、淋水地段、原始应力过大地段、突泥地段、突水地段、平行于隧道的断层破碎带，要慎重对待，对地质资料应进行专门调查研究，特 别应查明隧道影响范围内的各种不良地质，特殊地质地段的围岩类别；然后综合考虑各种因素，以“ 先治水、短开挖、弱爆破、 强支护、早衬砌、勤检查、 稳步前进”为指导原则，拟定施工方案，采取相应辅助施工措施，具体设计衬砌形式设计要留有足够安全度。 （）采用先进的质量检测技术与方法 隧道工程是在地质条件和施工环境恶劣的条件下进行的地下作业，如果施工管理不规范，极易产 】生衬砌
