环保技能棚洞施工技术在道路施工中的实践应用

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  伴随高速公路的迅猛发展,在一些需要重点保护的水域、森林等地方修建公路的情况也日益增加,但由于人们对道路环保技能施工的认识程度不够,导致道路施工后植被遭受破坏、地表出现沉降以及地下水产生流失等严重的生态问题。这种公路建设与环境保护之间的矛盾,在国外发达地区也出现过不少类似现象,然而由于他们建设公路时间较早,因而积累了一些建设环保型道路的经验,例如在奥地利等国家采用的棚洞技术则很好地解决了这一问题。为此,我国应该学习国外先进的经验,并结合国内道路建设自身情况,开展公路环保型建设技术研究,进一步提高对道路施工的环境保护。

  1 国内外道路环保技能施工技术研究现状

  国外发达国家经过多年的研究实践,已经对公路建设中的环境规划做了比较完整的体系规划,如1965年,美国出台的《公路美化规定》以及1975年原苏联颁布的《公路建设和景观设计规范》等环保法。法国更是在道路交通上制定了一系列由公众、司法以及政府部门共同监督实施的环保法律体系,其中涉及到国内交通发展方向、小土地合并置换等内容,要求建设过程中无法避免的破坏应及时加以修复,并尽可能地达到原来的环境面貌,从而尽可能地降低人类活动给自然环境带来的影响。
  我国高速公路经过多年发展,同样在道路施工的环保型建设方面取得了一定的成就,例如由过去利用柱式洞门作为隧道洞口的拉槽,到现在改用小刷坡的削竹式。当然,为尽量避免出现塌方,国内在设计和建设道路隧道时,对隧道洞口的安全性也极为重视。然而当遇上隧道洞口地质条件太差,通常为了降低施工难度,则会将仰坡区域覆盖层作为路堑来开发,因而会导致其山体植被遭到严重破坏,造成降水季节出现严重的水土流失,甚至再采取明洞回填的方式也无法令其恢复到原始状态。为此,本文提出对隧道进出口地段设计棚洞的结构形式,以及利用冷再生技术、胶体研磨技术等有效实现道路的环保型施工。

  2 棚洞技术

  以老虎山的一段隧道为例,该工程路段区地层岩性为粉砂质页岩。路段处理自然斜坡地段,利于地下水及地表水的排泄。在该地段采取棚洞结构设计,可以有效减少刷坡,达到保护路侧原生植被的作用,同时还使得高速公路结构型式得到进一步丰富。其棚洞傍山而行,保证坡脚标高与路面标高基本一致,为使开挖工程量及边坡侧的刷坡进一步减少,拟采用棚洞结构型式。
  首先,边坡防护设计应遵循安全、环保、经济合理以及施工周期短等原则,该地段边坡为岩质边坡,其岩性是具有长期暴露或遇水易风化的粉砂质页岩,因而设计时应当将坡面封闭防风化考虑在内。因为棚洞在该边坡下方,因而在结束棚洞施工后要进行回填工作。同时由于上边坡在棚洞完工后处在行车视线范围之外,因而可将其景观要求适当降低。综合考虑之下,对改变的设计采取挂网结合锚杆的综合处理方案,其锚杆材料为螺纹钢筋,长度为6~10m、钻孔直径为70mm,其布置形式为矩形,然后用钢筋弯制成定位器并焊接在主筋上,锚杆间距控制在1.5m左右。挂网采取孔径超过3cm的成卷镀锌铁网或钢网,利用锚钉或者锚杆进行固定,作为预制件的铁丝网及框条能够现场进行编制,安装框条时,应首先将其固联在锚杆上,接着再与邻框条绑在一起,其喷射混凝土标号为C25,固定锚采取钢筋,设置伸缩缝间距为15m。
  其次,棚洞结构设计。作为一种轻型支挡结构,棚洞主要承受结构背后的竖直及水平荷载,并受到部分坡脚山体边坡传递的参与水平推力作用。
  为确保结构安全合理,可以利用回填材料减少回填载荷水平推力的方式,使得立柱端部弯矩进一步降低,同时利用结构计算使得立柱端部钢筋设计得到进一步加强。棚洞靠山坡的结构采取曲墙的内轮廓结构,其左侧结构为平板衬,利用直立柱作为支撑,并将桩基础设在立柱下方;右侧在坡脚及曲边墙预留一个方便曲墙架立外模的空间,并用C30钢筋混凝土结构作为右侧扩大基础及其地基梁,采用C25钢筋混凝土结构作为桩基础。确保嵌入弱风化岩石的边墙扩大基础低端大于或等于1.5m,同时将基础用长为4.5m的锁脚小导管固联在山体上,从而增加其固结作用。棚洞结构的曲墙平板为厚与宽均为1.20m的方形柱,并将相邻柱从中心投影到测设线的距离保持在8.00m左右。将0.3m高的碎石回填在边坡与边墙之间,构成一个过水系统,再利用高度达7.4m的回填干砌块来降低其回填荷载的侧压力。在设计过程中,还应采取荷载结构与有限元分析的方法来加以对比验算,确保其符合相关规范的安全要求。此外,还可在柱间开孔,使得棚洞结构的通风及照明得到有效保证。通过对老虎山隧道棚洞结构设计,有效减少了刷坡,从而达到保护路侧原生植被的作用。

  3 棚洞技术具体施工方案

  (1)挡墙基坑开挖。
  将基础轮廓线放出,然后开挖基坑,待完成浇筑后,在开始对挡土墙墙身施工。首先,在施工之前,依据设计图纸,测量人员需要对挡墙原地貌、距离位置以及里程桩号等详加复核,确保无误后,将全站仪放样坐标控制点,对原地面标高进行实测,并计算开挖深度,然后确定基坑开挖的边界线。此外,还要将放养记录表向监理工程师上报审批,待得到认可后方可开挖基坑。其次,通过对地质状况以及现场的踏勘,采用挖掘机对基坑进行开挖,待开挖至距离设计地面标高30cm处,再进行人工清基,确保地基承载力与设计要求相符,若达不到要求,则要进行换填处理。最后,待基坑开挖到位之后,再由质检工程师对基坑轮廓线尺寸、基底标高以及平面位置等进行复核,并用过现场监理工程师检查认可之后,才能进入下一道施工工序。
  (2)脚手架施工。
  通常在棚洞内侧挡墙施工的脚手架均为双排脚手架,并用钢管将顶部与棚洞外侧框架脚手架连接旗下,底下形成满足行车要求的通道。脚手架选用的材料为无缝钢管,利用直角扣件旋转对接而成。
  禁止使用出现脆裂、变形或者滑丝的扣件。钢管的材质为Q235-A级,应保证其产品质量合格证与质量检验报告齐全,且钢管表面平整直滑,无裂缝、分层、结疤或者压痕、毛刺等;新扣件的测试报告、生产许可证以及产品质量合格证均应齐全;脚手板为杉木板或松木板,两端用镀锌钢丝捆紧。立杆接长除顶层顶步可采用搭接外,其余各层各步均利用对接扣件方式来连接,在对接时,两根相邻立杆的接头不应设置在同步内;在搭接时,其搭接长度应大于或等于1m.
  
  纵向水平杆通常设置在立杆内侧,与立杆用直角扣件进行固定;横向水平杆与立杆用直角扣件进行固定;脚手板利用竹串片或者木板材料,通常设置在三根横向水平杆上,其对接、搭接构造图如图1所示。
  (3)混凝土浇筑施工。
  在施工前,需要依据使用材料设计好混凝土配合比,确保其初凝时间以及缓凝早强性均满足施工要求;并严格按照混凝土配合比拌制混凝土,完成搅拌后,对混凝土拌和物的坍落度进行检测;且在混凝土浇筑过程中,需要对混凝土的坍落度及和易性进行严格控制。此外,还应严格检查混凝土拌和物的均匀性,确保其拌和物不出现泌水或离析的现象。混凝土浇筑振捣时,应当先对挡土墙墙身与基础结合面进行凿毛操作,将松散部分的混凝土及浮浆凿除,然后用水清洗干净,再架立墙身模板,接着按照一定的顺序、厚度以及方向将混凝土进行分层浇筑,完成混凝土浇筑后,在初凝时需尽快覆盖并洒水养护,模板拆除后,需立即进行混凝土表面修饰。
  在对老虎山公路隧道进行棚洞施工时,还采取措施对施工现场的各种废水、废气、固体废弃物以及粉尘等进行控制,同时有效降低对环境造成污染及危害的噪声及振动等。该工程属于道路环保节能施工,能够有效保护和改善施工环境,保证人们的身体健康,并有效消除外部干扰,确保施工顺利进行,并能进一步确保道隧道工程质量,因而是一种良好的绿色施工技术。

  4 结语

  通过对老虎山隧道棚洞技术的分析可知,道路环保技能施工技术在当前的道路工程中越来越得到人们的普遍重视,从棚洞技术的具体施工方案中挡墙基坑开挖、脚手架施工、混凝土浇筑施工等施工项目分析可知,施工现场对各种废水、废气、固体废弃物以及粉尘等进行控制,不仅能够有效预防水土流失、环境污染等现象,进一步保护了生态平衡,避免原材料的浪费,同时还能确保道路施工工程质量,因而是一种行之有效的绿色施工技术。

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[正文图表略.]
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