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橋梁工程

山區高速公路動態設計與信息化施工

本站     2019-5-23 9:52:20    

      1.公路動態設計與信息化施工概況


      (1)高速公路建設概況。高速公路的建設不僅是交通現代化的重要標志,也是國家現代化的標志。自從1988年以來,我國高速公路建設快速發展,年通車里程超過4000公里,到2004年底通車里程超過3、4萬公里,位居世界第二。高速公路的發展有力地推動了國民經濟的發展和社會的進步。當前我國已進入全面建設小康社會的新時期,對高速公路的發展提出了更高的要求。為保障高速公路的持續、健康、快速的發展,交通部編制了《國家高速公路網規劃》,由7條首都放射線和9條南北線、18條東西線組成,簡稱“7918網”,總規模約8.5萬公里,并于2004年12月17日經國務院審議通過,標志著中國高速公路建設進入一個新的歷史時期。


      (2)山區高速公路的特點。我國山區分布地域廣闊,占國土面積70%以上,隨著公路建設發展,山區高速公路所占比例越來越大。我國山區地形條件困難,地質構造復雜,地質環境脆弱,地質病害多,山區高速公路建設特點是橋隧多、路基高陡邊坡多、規模與投資大,同時對生態環境的影響也大。目前,國家對山區高速公路的建設也提出了更高的要求,要把山區高速公路建設成生態路、環保路、景觀路,與自然融為一體。


      (3)山區高速公路動態設計與信息化施工現狀。目前山區高速公路建設是勘測、設計、施工三步曲。我國東南沿海是多山地區,路基高陡邊坡和隧道工程也比較多,由于山區地質復雜、地質病害多的客觀現實,在滑坡和高陡邊坡病害治理實踐中,開展了預設計(地勘資料)、高陡邊坡地質病害調查評估和防護加固工程方案。在施工過程中根據地質條件的信息資料,設計跟蹤進行動態設計,調整修改,完善優化,然后進行旖工。在隧道工程中,根據圍巖類別的變化和不良的地質情況調整原設計,指導施工。總體來說,動態設計與信息化施工仍處于一個摸索階段,尚無章可循。


      2.動態設計與信息化施工的必要性


      山區高速公路建設動態設計與信息化施工,就是將施工中獲得新的地質信息及監測信息反饋給設計部門,對原來的設計進行修改、優化、完善,這是一個動態設計過程。施工單位根據動態設計,調整施工方案,按動態設計進行信息化旖工。銅陵至湯口高速公路,是國家重點干線天津汕尾公路的重要組成部分,長116km,是一條地質條件復雜的山區公路,地勢起伏較大。下面結合銅湯高速公路建設,說明動態設計與信息化施工的必要性。


      2.1勘察中存在的問題


      山區高速公路跨越地貌單元多,地質構造復雜,銅湯高速公路有高邊坡85處。因此給地質勘察帶來很大的難度,也就出現了不少問題。


      (1)工期緊、任務重、外委多。由于勘察工作任務重、時間緊迫,承包單位就委托外單位進行。外委單位對山區高速公路勘察要求又不甚清楚,只求進度,片面追求經濟效益,不求質量。因此,勘察成果質量不高,錯誤不少。例如銅湯高速第十合同段焦家山隧道1/500工程地質平面圖,調繪時把湯口端洞口仰坡中部一個重要的圈椅形不良地質現象遺漏了。


      (2)手段單一,工藝落后。在勘察中,對滑坡和地質病害的勘察混同一般勘察,采用鉆探單一方法,工藝落后,不能把一些重要的地質現象查清。例如巖層中的軟弱夾層、斷層破碎帶、滑坡中的滑動帶不能揭示出來,給分析、判斷地質病害造成誤導,甚至作出錯誤的結論。


      (3)勘察成果廣度、精度難以達到規范要求。由于山區地質條件復雜,植被比較茂密,勘察點難以覆蓋全部。例如銅湯高速公路有坡高小于20m的多個一般邊坡,有些沒有進行巖土分類,也未進行穩定性評價,這就給設計帶來了盲目性。又如紫桐隧道縱橫剖面布置不合理,圍巖類別劃分與實際情況出入較大,斷層構造和地下水均未查清,造成隧道掘進到斷層位置時,大量涌水,被迫停工,嚴重影響施工進度。


      2.2設計中存在的問題


      (1)缺乏經驗,過于保守。由于山區高速公路建設在安徽剛剛起步,為了安全起見,在邊坡工程中,不必加固的,為了保險而進行加固。例如一些高陡邊坡比較穩定,但邊坡防護設計中仍然采用錨索框架和錨桿框架。


      (2)套用標準圖,脫離實際。銅湯高速公路有坡高小于20m的一般邊坡105處,統一采用錨桿框拱型護面標準圖,顯然沒有針對性,也就不科學、不合理。


      (3)施工中存在的問題旖工單位普遍缺乏巖土工程技術人員,不能識別地質病害,也就不能及時反饋地質病害信息,只能任其發展,導致災害加劇,還可能誘發大的地質病害,這一種被動等待,非常有害。


      (4)建設、設計、監理、施工等單位對動態設計與信息化施工認識不到位,普遍行動跟不上,投入不足,力度不夠,組織機構不健全。


      (5)山區高速公路建設,建設、設計、監理、施工等單位巖土工程技術力量相對薄弱,缺乏經驗。


      3.動態設計與信息化施工的實施辦法


      山區高速公路建設開展動態設計與信息化施工,是施工階段必須遵循的一個重要原則,這也是適應山區高速公路橋隧多、地質構造復雜等特點的客觀要求。因此,山區高速公路的建設、設計、施工、監理等單位必須提高對動態設計與信息化施工重要意義的認識,擺正位置,切實作好動態設計與信息化施工。具體實施措施如下:


      (1)建設、設計、施工和監理單位必須把動態設計與信息化施工納入議事日程,從上到下,層層有人負責,事事有人管理,把這項工作落到實處。要選派責任心強、技術過硬的人來負責,組建一個由建設單位領導的健全的動態設計與信息化施工的組織系統。

   (2)建立動態設計與信息化施工的規章制度。做到有章可循,規范化、程序化。在施工階段,橋梁樁基礎、高陡邊坡工程、隧道工程在開挖時必須配備專業工程地質技術人員,根據勘察報告核對地質條件,做好施工地質編錄,同時派專業監測人員做好監測工作。施工單位把地質資料、監測信息,按程序及時、準確逐級上報。為此要組建一個由項目辦、總監辦、設計單位、駐地辦、施工單位參加的信息協調機構。設計單位要派代表常駐工地,根據地質信息、監測信息,從速研究,作出動態設計,經業主同意后迅速下達給施工單位,然后進行施工。


      (3)聘請國內知名度高、信譽好、技術水平一流的單位對高陡邊坡工程、隧道工程進行咨詢。并要派人常駐工地進行全過程咨詢服務。


      (4)對重大的動態設計,為了使設計更合理更科學,還應請專家進行論證,召開必要的論證會議,在召開論證會前,應把相關文件與資料事先送給聘請專家,給其一定時間進行分析研究,寫出書面評審意見。


      (5)公路勘測設計、監理、施工單位,充實和招聘技術水平高、經驗豐富的工程地質技術人員,另一方面,多舉辦各種類型的培訓班,加強學習,注重人才培養,以適應山區高速公路建設的需要。


      4.動態設計與信息化施工應用效果


      銅陵至湯口高速公路自開工以來,在施工中進行了動態設計與信息化施工,取得了較好的效果,現介紹如下。


      (1)排除安全隱患、保證工程安全。例如:銅湯高速第十二合同段紫桐隧道湯口端右線洞口仰坡刷坡后,出現巖石破碎夾泥的不良地質現象,為此進行了洞口附近工程地質調查,查明為一層間斷層破碎帶,同時查明該斷層破碎帶的規模、走向、傾向、厚度與隧道之間的關系,以及對隧道的影響程度和范圍。依據獲得新的地質信息,設計出了合理的治理方案。按新方案實施后效果較好。銅湯高速第三合同段烏龍村大橋3號墩和17號墩樁基,在挖孔或者鉆孔施工過程中,發現樁基持力層存在軟弱夾層、溶洞等不良現象,根據地質病害,及時調整樁長,保證樁基落于持力層或嵌巖,滿足了工程設計要求,排除了安全隱患。


      (2)合理投資、避免浪費。例如:銅湯高速第三合同段的青山隧道銅陵端右線洞VI仰坡植被比較茂密,刷坡后,巖石的成分、結構被揭示得很清楚。該邊坡為單斜巖層,屬巖質邊坡。巖石為二迭系棲霞組石灰巖,巖溶現象不發育,巖石質地堅硬、強度高,巖層傾向洞內且與仰坡自然坡向相反,邊坡非常穩定。為了安全進洞,查明洞內10m范圍的工程地質條件,在拱頂鉆了三個水平孔,孔深10m,鉆孔巖心巖石質量與洞VI基本一樣,為此設計代表根據新獲得的地質信息,進行分析、研究,進行動態設計,把洞V1支護的。89min長15m的管棚改為~42mm長4m的小導管,這樣既加快了施工進度,又節省投資近100萬元。


      (3)使設計符合實際、更趨合理。例如:銅湯高速第十八合同段K193+200~+410段為一個斜坡,先后兩次勘察,結論為滑坡。設汁依此作出削坡減載、路基下方反壓、路基上方設置抗滑樁的治理方案。施工后,發現地質條件與勘察報告出入很大,該段路基和抗滑樁的位置是香河的高階地,開挖揭露的巖土為卵石土、礫石土,卵礫石沉積有規律性,很密實,沒有受到擾動。這些重要發現為分析判斷河漂滑坡是否存在提供了非常可靠的證據。為此召開專題會議,專家們根據現場揭示的地質資料,一致否定河漂滑坡。設計單位依據新的地質資料和對河漂滑坡否定的結論,重新進行邊坡防護設計,節約投資400多萬元。


      (4)可以獲悉前期勘察中不能測知的重要地質病害信息,彌補勘察不足而且可以節省勘察費用。山區高速公路邊坡、隧道工程多,特別是高陡邊坡開挖后,把坡體的巖土成分、結構揭示得非常清楚,隧道工程洞身掘進過程中把地層、構造、水文工程地質病害條件也揭露得非常清楚。這些地質資料是非常重要的,為動態設計提供了大量的、可靠的信息,是前期勘察中不能獲得的,彌補了勘察不足,而且還節省了勘察費用。


      (5)正確指導施工、加快工程進度。開展動態設計與信息化施工后,如隧道工程過程中,巖土工程技術人員根據施工情況及時進行地質編錄,追索地質信息,及時反饋給設計單位,同時監測人員把隧道監測信息,及時反饋給設計、施工單位。這樣做,一方面為動態設計提供依據,及時動態設計,另一方面指導施工。與過去傳統做法相比,要變更設計必須按程序報監理、業主、設計,變更設計,時間周期較長,而動態設計與信息化施工后,則及時、迅速,縮短了周期時間,大大加快了工程進度。


      5.結語


      綜上所述,了解山區高速公路動態設計與信息化施工概況,掌握其實施辦法,建設、設計、監理、施工等單位互相配合,采用動態設計與信息化施工,能夠排除安全隱患、節省投資、加快工程進度,確保“把山區高速公路建設成生態路、環保路、景觀路”目標的實現。

   


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