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桥梁工程

山区高速公路动态设计与信息化施工

本站     2019-5-23 9:52:20    

      1.公路动态设计与信息化施工概况


      (1)高速公路建设概况。高速公路的建设不仅是交通现代化的重要标志,也是国家现代化的标志。自从1988年以来,我国高速公路建设快速发展,年通车里程超过4000公里,到2004年底通车里程超过3、4万公里,位居世界第二。高速公路的发展有力地推动了国民经济的发展和社会的进步。当前我国已进入全面建设小康社会的新时期,对高速公路的发展提出了更高的要求。为保障高速公路的持续、健康、快速的发展,交通部编制了《国家高速公路网规划》,由7条首都放射线和9条南北线、18条东西线组成,简称“7918网”,总规模约8.5万公里,并于2004年12月17日经国务院审议通过,标志着中国高速公路建设进入一个新的历史时期。


      (2)山区高速公路的特点。我国山区分布地域广阔,占国土面积70%以上,随着公路建设发展,山区高速公路所占比例越来越大。我国山区地形条件困难,地质构造复杂,地质环境脆弱,地质病害多,山区高速公路建设特点是桥隧多、路基高陡边坡多、规模与投资大,同时对生态环境的影响也大。目前,国家对山区高速公路的建设也提出了更高的要求,要把山区高速公路建设成生态路、环保路、景观路,与自然融为一体。


      (3)山区高速公路动态设计与信息化施工现状。目前山区高速公路建设是勘测、设计、施工三步曲。我国东南沿海是多山地区,路基高陡边坡和隧道工程也比较多,由于山区地质复杂、地质病害多的客观现实,在滑坡和高陡边坡病害治理实践中,开展了预设计(地勘资料)、高陡边坡地质病害调查评估和防护加固工程方案。在施工过程中根据地质条件的信息资料,设计跟踪进行动态设计,调整修改,完善优化,然后进行旖工。在隧道工程中,根据围岩类别的变化和不良的地质情况调整原设计,指导施工。总体来说,动态设计与信息化施工仍处于一个摸索阶段,尚无章可循。


      2.动态设计与信息化施工的必要性


      山区高速公路建设动态设计与信息化施工,就是将施工中获得新的地质信息及监测信息反馈给设计部门,对原来的设计进行修改、优化、完善,这是一个动态设计过程。施工单位根据动态设计,调整施工方案,按动态设计进行信息化旖工。铜陵至汤口高速公路,是国家重点干线天津汕尾公路的重要组成部分,长116km,是一条地质条件复杂的山区公路,地势起伏较大。下面结合铜汤高速公路建设,说明动态设计与信息化施工的必要性。


      2.1勘察中存在的问题


      山区高速公路跨越地貌单元多,地质构造复杂,铜汤高速公路有高边坡85处。因此给地质勘察带来很大的难度,也就出现了不少问题。


      (1)工期紧、任务重、外委多。由于勘察工作任务重、时间紧迫,承包单位就委托外单位进行。外委单位对山区高速公路勘察要求又不甚清楚,只求进度,片面追求经济效益,不求质量。因此,勘察成果质量不高,错误不少。例如铜汤高速第十合同段焦家山隧道1/500工程地质平面图,调绘时把汤口端洞口仰坡中部一个重要的圈椅形不良地质现象遗漏了。


      (2)手段单一,工艺落后。在勘察中,对滑坡和地质病害的勘察混同一般勘察,采用钻探单一方法,工艺落后,不能把一些重要的地质现象查清。例如岩层中的软弱夹层、断层破碎带、滑坡中的滑动带不能揭示出来,给分析、判断地质病害造成误导,甚至作出错误的结论。


      (3)勘察成果广度、精度难以达到规范要求。由于山区地质条件复杂,植被比较茂密,勘察点难以覆盖全部。例如铜汤高速公路有坡高小于20m的多个一般边坡,有些没有进行岩土分类,也未进行稳定性评价,这就给设计带来了盲目性。又如紫桐隧道纵横剖面布置不合理,围岩类别划分与实际情况出入较大,断层构造和地下水均未查清,造成隧道掘进到断层位置时,大量涌水,被迫停工,严重影响施工进度。


      2.2设计中存在的问题


      (1)缺乏经验,过于保守。由于山区高速公路建设在安徽刚刚起步,为了安全起见,在边坡工程中,不必加固的,为了保险而进行加固。例如一些高陡边坡比较稳定,但边坡防护设计中仍然采用锚索框架和锚杆框架。


      (2)套用标准图,脱离实际。铜汤高速公路有坡高小于20m的一般边坡105处,统一采用锚杆框拱型护面标准图,显然没有针对性,也就不科学、不合理。


      (3)施工中存在的问题旖工单位普遍缺乏岩土工程技术人员,不能识别地质病害,也就不能及时反馈地质病害信息,只能任其发展,导致灾害加剧,还可能诱发大的地质病害,这一种被动等待,非常有害。


      (4)建设、设计、监理、施工等单位对动态设计与信息化施工认识不到位,普遍行动跟不上,投入不足,力度不够,组织机构不健全。


      (5)山区高速公路建设,建设、设计、监理、施工等单位岩土工程技术力量相对薄弱,缺乏经验。


      3.动态设计与信息化施工的实施办法


      山区高速公路建设开展动态设计与信息化施工,是施工阶段必须遵循的一个重要原则,这也是适应山区高速公路桥隧多、地质构造复杂等特点的客观要求。因此,山区高速公路的建设、设计、施工、监理等单位必须提高对动态设计与信息化施工重要意义的认识,摆正位置,切实作好动态设计与信息化施工。具体实施措施如下:


      (1)建设、设计、施工和监理单位必须把动态设计与信息化施工纳入议事日程,从上到下,层层有人负责,事事有人管理,把这项工作落到实处。要选派责任心强、技术过硬的人来负责,组建一个由建设单位领导的健全的动态设计与信息化施工的组织系统。

   (2)建立动态设计与信息化施工的规章制度。做到有章可循,规范化、程序化。在施工阶段,桥梁桩基础、高陡边坡工程、隧道工程在开挖时必须配备专业工程地质技术人员,根据勘察报告核对地质条件,做好施工地质编录,同时派专业监测人员做好监测工作。施工单位把地质资料、监测信息,按程序及时、准确逐级上报。为此要组建一个由项目办、总监办、设计单位、驻地办、施工单位参加的信息协调机构。设计单位要派代表常驻工地,根据地质信息、监测信息,从速研究,作出动态设计,经业主同意后迅速下达给施工单位,然后进行施工。


      (3)聘请国内知名度高、信誉好、技术水平一流的单位对高陡边坡工程、隧道工程进行咨询。并要派人常驻工地进行全过程咨询服务。


      (4)对重大的动态设计,为了使设计更合理更科学,还应请专家进行论证,召开必要的论证会议,在召开论证会前,应把相关文件与资料事先送给聘请专家,给其一定时间进行分析研究,写出书面评审意见。


      (5)公路勘测设计、监理、施工单位,充实和招聘技术水平高、经验丰富的工程地质技术人员,另一方面,多举办各种类型的培训班,加强学习,注重人才培养,以适应山区高速公路建设的需要。


      4.动态设计与信息化施工应用效果


      铜陵至汤口高速公路自开工以来,在施工中进行了动态设计与信息化施工,取得了较好的效果,现介绍如下。


      (1)排除安全隐患、保证工程安全。例如:铜汤高速第十二合同段紫桐隧道汤口端右线洞口仰坡刷坡后,出现岩石破碎夹泥的不良地质现象,为此进行了洞口附近工程地质调查,查明为一层间断层破碎带,同时查明该断层破碎带的规模、走向、倾向、厚度与隧道之间的关系,以及对隧道的影响程度和范围。依据获得新的地质信息,设计出了合理的治理方案。按新方案实施后效果较好。铜汤高速第三合同段乌龙村大桥3号墩和17号墩桩基,在挖孔或者钻孔施工过程中,发现桩基持力层存在软弱夹层、溶洞等不良现象,根据地质病害,及时调整桩长,保证桩基落于持力层或嵌岩,满足了工程设计要求,排除了安全隐患。


      (2)合理投资、避免浪费。例如:铜汤高速第三合同段的青山隧道铜陵端右线洞VI仰坡植被比较茂密,刷坡后,岩石的成分、结构被揭示得很清楚。该边坡为单斜岩层,属岩质边坡。岩石为二迭系栖霞组石灰岩,岩溶现象不发育,岩石质地坚硬、强度高,岩层倾向洞内且与仰坡自然坡向相反,边坡非常稳定。为了安全进洞,查明洞内10m范围的工程地质条件,在拱顶钻了三个水平孔,孔深10m,钻孔岩心岩石质量与洞VI基本一样,为此设计代表根据新获得的地质信息,进行分析、研究,进行动态设计,把洞V1支护的。89min长15m的管棚改为~42mm长4m的小导管,这样既加快了施工进度,又节省投资近100万元。


      (3)使设计符合实际、更趋合理。例如:铜汤高速第十八合同段K193+200~+410段为一个斜坡,先后两次勘察,结论为滑坡。设汁依此作出削坡减载、路基下方反压、路基上方设置抗滑桩的治理方案。施工后,发现地质条件与勘察报告出入很大,该段路基和抗滑桩的位置是香河的高阶地,开挖揭露的岩土为卵石土、砾石土,卵砾石沉积有规律性,很密实,没有受到扰动。这些重要发现为分析判断河漂滑坡是否存在提供了非常可靠的证据。为此召开专题会议,专家们根据现场揭示的地质资料,一致否定河漂滑坡。设计单位依据新的地质资料和对河漂滑坡否定的结论,重新进行边坡防护设计,节约投资400多万元。


      (4)可以获悉前期勘察中不能测知的重要地质病害信息,弥补勘察不足而且可以节省勘察费用。山区高速公路边坡、隧道工程多,特别是高陡边坡开挖后,把坡体的岩土成分、结构揭示得非常清楚,隧道工程洞身掘进过程中把地层、构造、水文工程地质病害条件也揭露得非常清楚。这些地质资料是非常重要的,为动态设计提供了大量的、可靠的信息,是前期勘察中不能获得的,弥补了勘察不足,而且还节省了勘察费用。


      (5)正确指导施工、加快工程进度。开展动态设计与信息化施工后,如隧道工程过程中,岩土工程技术人员根据施工情况及时进行地质编录,追索地质信息,及时反馈给设计单位,同时监测人员把隧道监测信息,及时反馈给设计、施工单位。这样做,一方面为动态设计提供依据,及时动态设计,另一方面指导施工。与过去传统做法相比,要变更设计必须按程序报监理、业主、设计,变更设计,时间周期较长,而动态设计与信息化施工后,则及时、迅速,缩短了周期时间,大大加快了工程进度。


      5.结语


      综上所述,了解山区高速公路动态设计与信息化施工概况,掌握其实施办法,建设、设计、监理、施工等单位互相配合,采用动态设计与信息化施工,能够排除安全隐患、节省投资、加快工程进度,确保“把山区高速公路建设成生态路、环保路、景观路”目标的实现。

   


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