前 言
潼西高速公路改扩建项目全体参建人员经过两年多的艰苦奋斗,完成了西北第一条改扩建高速公路。在没有太多经验借鉴的情况下,通过大量新工艺、新技术、新材料的应用使得项目提前一个月建成通车,并现实了在同类工程中施工时间最短。本文将对潼西高速公路改扩建项目施工过程中的主要技术创新与实践成果做一介绍。
全自动、全天候、脉冲式预制箱梁喷淋养生技术
潼西项目大中桥长度约有6000米,须预制预应力箱梁、梁板近300片。这些梁体的质量将直接影响到每座桥梁的通车质量,所以如何解决混凝土梁体的养生问题,使其达到合格的强度,是建设者们要解决的首要问题。
陕西关中地区夏季气温偏高,蒸发量大,传统的箱梁养生方式由于是依靠人工洒水养生,存在干湿循环、养生有死角、夜间养生不到位等的问题,这使得成品箱梁的合格率受到影响。针对这些问题,建设者们反复试验总结,将箱梁顶面及两侧布设养生水喷淋管。在一些存水效果差的部位采用塑料薄膜粘贴进行保水。对喷淋水量及时间的控制,则采用电子式时间继电器控制柜取代人工,控制多台0-72m全扬程多级高压水泵,从蓄水池中取水喷淋于梁体表面,使整个混凝土箱梁的养生过程始终保持合理的喷淋间隔(经大量试验确定一般间隔每10min喷淋2min),基本不需要工人值守。并且可根据温度、天气、季节等实际需要调整喷淋时间和间隔时间。此外,梁场的给排水系统也做了特殊设计,可以将流失的养生水甚至是雨水收集到蓄水池中重复利用,既节约了水资源又降低了成本。
全自动、全天候、脉冲式预制箱梁喷淋养生技术的推广应用,克服了传统人工养生方法的弊端,使梁板成品合格率达到100%,提高了生产效率。同时全天候全自动的运行,也节省大量人力及物力资源,为节能环保做出了贡献。
推广使用橡胶沥青封层
汽车废旧轮胎被称为“黑色污染”,随着中国汽车保有量的猛增,已逐渐成为新的固体废弃物污染源。如何处置它们,越来越受到社会关注。潼西高速公路改扩建项目利用废旧轮胎加工成橡胶粉作为改性剂加入到沥青中,使其改性成为橡胶沥青,从而变废为宝。
在项目建设过程中,橡胶沥青被大量应用于橡胶沥青同步碎石封层技术里,该技术是将橡胶沥青胶结料和单粒径集料同步均匀撒布在桥面铺装上,形成应力吸收薄膜夹层,成为一种良好的结构性防水层。经施工过程中的高温和碾压作用,橡胶沥青适度上浮,渗入铺装层下一定深度,提高粘结性能,形成结构性整体,可增强铺装层与桥面的摩阻力,提高抗剪切强度,减少施工过程中防水粘结层的机械损伤,同时有效地封堵了层间空隙,消除桥面铺装层间的渗水通道,提高防水效果。
本项目所有大、中桥桥面防水层铺筑均使用此项技术,全线共施作橡胶沥青封层25.2万平方米。一方面解决了反射裂缝、渗水等问题,另一方面使废旧轮胎循环利用,减少了环境污染。
推广使用冷再生技术
高速公路改扩建工程中重要的一项内容就是对原有旧路面进行处治,在这个过程中会产生大量的路面铣刨废料。如何对这些废料进行处理,是高速公路建设者们需要解决的一道难题,而沥青路面冷再生技术为这一难题的破解提供了一个可行的方法。
沥青路面的再生利用技术是将旧的沥青路面经过铣刨、回收、破碎、筛分等方法处理后,与相应的再生剂、新沥青材料、新集料按一定比例重新拌和成混合料,重新铺筑于路面的一种技术。这样与传统的将路面铣刨后重新铺筑相比,节约了大量的沥青、砂石等原材料,节省工程投资,同时能够充分发挥铣刨废料的“剩余价值”,促进旧路面材料的循环利用,保护生态环境。
结合潼西高速公路改扩建项目产生大量沥青路面铣刨废料的特点,本项目采用了泡沫沥青厂拌冷再生和水泥厂拌冷再生两种方式对铣刨废料加以利用。泡沫沥青厂拌冷再生技术是以泡沫沥青为再生剂,将常温水注入热沥青,使其发生膨胀,当泡沫膨胀破裂时,与集料紧紧包裹在一起形成新的混合料,用于高速公路硬路肩的中下面层及匝道下面层的铺筑。而水泥厂拌冷再生技术则是以水泥为再生剂,与铣刨料及其他材料按一定比例混合形成新的混合料,主要用于高速公路的底基层铺筑。通过对已铺筑路面的现场钻芯取样检测,上述两种再生方式铺筑的路面,强度都能满足技术要求。解决了因铣刨废料的弃置而产生的环境污染问题,为项目节约工程造价约2800万元。
上面层采用SMA-13路面结构
地处关中平原的西潼高速公路,常年往来货车较多,属于重载交通路段,原有路面已经不堪重负,养护成本逐年升高。SMA-13路面结构具有良好的抗高温、车辙、减少低温开裂等路用性能,同时还具有路面抗变形能力强、使用寿命长、维修养护少等优点,尤其适用于重载交通路段。所以,潼西改扩建项目全线沥青上面层采用SMA-13路面结构,这将提升西潼高速公路的整体路面质量。
虽然SMA-13路面结构具有诸多优点,但毕竟是一种比较新的技术,能否达到设计的效果,还需要通过实践来检验。因此,在施工阶段,管理处与监理及施工单位通力合作,采取各种措施以保证施工质量。在拌合过程中,严格控制沥青混合料的油石比,延长拌和时间,并提高拌和温度以保证添加的木质纤维素拌和均匀。在运输过程中,为防止温度损失,运输车辆均包裹棉被,加盖篷布。在摊铺现场,采用了沥青混合料转运车以防止温度离析及级配离析。为防止SMA-13上面层施工中,容易出现的过度碾压及马蹄脂上浮形成的油斑,在碾压过程中严格控制了压路机碾压方式、次数。
通过各环节的精细化管理控制,SMA-13上面层铺筑达到了预期目标,大幅度提高潼西高速公路的路面抗车辙能力,延长了路面寿命,提高了行车舒适度。
沋河大桥挂篮施工及安全保障
潼西高速公路沋河大桥全长962米,须两次跨越运输繁忙的东西铁路大动脉——陇海铁路,既要保证沋河大桥的施工进度和质量,又不能影响铁路运输的正常秩序和安全,这为桥梁施工带来了很大难度。
潼西改扩建管理处与中国铁道科学研究院铁道建筑研究所、设计院、施工单位紧密配合,采用悬臂挂篮施工方式,在施工开始之前对挂蓝结构的设计、特殊安全措施和施工组织方案进行优化,在挂篮底部构建了一个防电、防水、防火、防坠落物的防护平台,并加强施工人员的安全生产教育,这样就将桥梁施工对下方铁路的影响降到了最低。在挂篮建成后,采取挂篮无损探伤技术,挂篮预压等方法确保挂篮满足施工要求。在悬空浇注混凝土桥体过程中,对悬浇段的施工进行全过程监测,真正实现了在不影响陇海铁路正常运行的情况下全天候连续、安全施工。
正是有了以上各种措施技术的保证和全体参建人员夜以继日的努力奋斗,才使得潼西高速公路沋河大桥如期顺利建成,而桥下的陇海铁路运输丝毫未受影响。
边坡绿化中应用营养钵苗技术
营养钵苗技术是将选定好的植物在营养钵内培育生长,待符合条件后,将苗木打孔栽植于需绿化的区域。这种技术相较于普通方式,施工过程较为复杂,难度较大。可为何潼西项目依然要选择营养钵苗技术用于边坡绿化呢?
边坡生态防护施工受路基边坡形成时间的影响,大部分路段需在不利于栽种植物的夏季进行施工, 潼西高速公路约有路堑边坡面积26万平方米,均采用植物生态防护型式。而沿线地域土壤质地为砂质土壤,年均降水为500mm-800mm。瘠薄的土壤,较干旱的气候使植物的成活率难以保证。正是为了克服不良气候和不利栽植季节给工程施工带来的困难,确保生态防护的最佳效果,潼西项目大量采用了营养钵育苗进行栽植施工。
营养钵苗技术的植物选用了适宜当地环境的灌木(紫穗槐)和草类(小冠花、紫花苜蓿)混合栽植,营养钵选用口径为10㎝,高为15㎝的塑料杯状容器,营养土由农田耕土、腐殖质组成。在大棚内进行培育,等条件成熟后移栽至路基边坡。苗木栽植采用打孔栽植法,孔深20㎝—25㎝,孔距25㎝,所有的孔穴以品字型在坡面上分布,将钵内培育的苗木和土块一起栽入孔穴里,覆土捣实并及时浇水养护。
通过实施营养钵育苗和裸根苗相对比,营养钵育苗成活率高,生长快,且每平方米可降低直接工程费1.8元。据调查,6月份栽植的营养钵苗比同期栽植的裸根苗成活率提高40%,生长量大一倍,且长势较强,当年覆盖率达到95%以上,从根本上解决了夏季施工难的问题,其绿化和防护功能都达到了预期效果。