摘要: 本文通过对山西省临（汾）-吉（县）高速公路原设计阳坡河大桥的施工现场调查，对设计图纸的研究，将大桥优化为路基加过水涵洞工程。通过对原设计阳坡河大桥和优化后的路基加过水涵洞在施工方案的合理性、经济性、质量、安全及进度方面进行综合对比，该优化不仅可以有效降低工程造价，降低安全风险和施工难度，是个非常可行的施工方案。
关键词: 设计优化方案比选
Abstract: this article through to in Shanxi Province (Fen)-ji (county) expressway in the original design of the sun river bridge construction site investigation and design drawings of the research, the optimization of roadbed and bridge will water tunnels engineering. Through the original design of sun river bridge and the optimized roadbed and water tunnels in the rationality of the construction scheme, the economy, quality, safety and progress synthetic comparison, this optimization not only can effectively reduce the construction cost, reduce safety risk and difficulty in construction, is a very feasible construction plan.
Keywords: design optimization scheme is selected
中图分类号：U213.1 文献标识码：A文章编号：
0.引言
随着国家高速公路网的完善，高速公路桥梁建设数量增多，施工具有地质情况复杂、难度大、工期紧的特点，尤其是地形地貌比较复杂的山区高速公路，因此如何优化施工方案、安全快速的组织施工，是整个项目建设的一个关键点。本文，以阳坡河大桥设计优化为路基加过水涵洞实例，说明在适当施工条件下，通过优化设计方案，提升项目的履约能力。
1.工程概况
阳坡河大桥是国家高速公路网青岛至兰州高速公路山西境临（汾）-吉（县）高速公路的一座大桥。该桥中心桩号为K233+090，设计为一座12×30m预应力砼连续箱梁大桥，桥长383.74m，与线路夹角90°。
2.方案比选
经对阳坡河大桥现场仔细勘察并对图纸细心研究，拟将大桥优化为填方路基加过水盖板涵施工。通过对施工方案的经济性、合理性、质量、安全及进度方面进行对比，采用路基加过水涵洞代替了桥梁的施工方案。
2.1合理性对比
根据现场走访对阳坡河大桥桥址区，并对线路沿线水文地质、地形地貌的详细调查，发现该桥所跨河流为一条涸河，无活动性流水。结合设计文件中桥址水文和地质情况，桥址位于黄土冲沟区，原地貌为冲沟。阳坡河河为自然沟壑，群山叠嶂,沟壑纵横,四季雨量偏少。桥梁所跨越冲沟均属季节性流水，雨季为地表冲沟流水，旱季无水。在钻探深度内未见地下水。通过以上的调查分析，该区域干旱缺水，地下水补给不丰富，雨量较少。雨季桥址内水流可通过改河及盖板涵连通，满足过水要求。
同时，通过对阳坡河大桥桥址处现场查看，该处裸露基岩主要为红褐色砂质泥岩夹砂质板岩，地基承载力满足路基填筑要求。根据阳坡河大桥设计图，若将桥区改为路基填方，则最大填土高度为21.282m。通过改变填土坡度增加填方的稳定性。在填方高度16m处设置2m宽平台，边坡坡度采用1：1.75。路堤设置路堤挡墙和防护及改河系统，满足了路基的稳定性和排水需要。
2.2经济性对比
将阳坡河大桥优化为路基加过水涵洞，可以减少工程投资。原设计大桥造价为2389万元，优化后路基填方、支挡及防排水合计总造价约1432万元，可以降低工程造价约957万元。对比计算表如下：
桥梁工程与优化后路基工程造价对比表
工程项目 施工项目名称 单位 数量 单价(元) 造价(元) 备注
路基加过水涵洞工程造价 清理现场 m2 19995 0.5 9997.5
挖土方 m3 554.6 4.63 2567.8
借土填方 m3 234045.5 14.43 3377276.6
挡土墙 m3 18779.8 242.88 4561237.8
骨架护坡 m3 1365.08 283.12 386481.4
永久征地 亩 19.36 16000 309760
2-4*3m拱涵 m 62.96 44850.93 2823814.6
2-5*4m拱涵 m 63.17 45082.8 2847878.6
合计 14319014
阳坡河大桥造价 座 1 23890328 23890328
降低造价 9571314
2.3质量控制对比
将桥梁优化为过水路基加涵洞，其施工工艺简单，便于质量控制。黄土路基在山西已经有了很成熟的施工经验，施工中加强雨季施工措施，可确保路基施工质量。
若施工阳坡河大桥，根据工期要求，必须采取冬季施工，混凝土则需要进行蒸汽养护。蒸汽养护一般宜用65℃左右的温度蒸养。蒸汽养护分四个阶段：（1）静停阶段：就是指混凝土浇筑完毕至升温前室温先放置一段时间。这主要是为了增强混凝土对升温阶段结构破坏作用的抵抗能力。一般需2-6h。（2）升温阶段：就是混凝土原始温度上升到恒温阶段，温度急速上升，会使混凝土表面体积膨胀太快而产生裂缝。因此，必须控制升温速度。（3）恒温阶段：是混凝土强度增长最快的阶段。恒温的温度应随水泥品种不同而异，普通水泥的养护温度不得超过80℃，矿渣水泥、火山灰水泥可提高到85-90℃。恒温加热阶段应保持90%-100%的相对湿度。（4）降温阶段：在降温阶段内，混凝土已经硬化，如降温过快，混凝土会产生表面裂缝，因此降温速度应加控制。一般情况下，构建厚度在10cm左右时，降温速度每小时不大于20-30℃。为了避免由于蒸汽温度骤然升降而引起混凝土构件产生裂缝变形，必须严格控制升温和降温的速度。出槽的构件温度与室外温度相差不得大于40℃，当室外为负温度时，不得大于20℃。冬季施工中混凝土蒸汽养护要求非常高，温度控制不当，容易造成混凝土质量缺陷，不利于桥梁实体质量的控制。
同时，后张法预制梁板张拉工艺是控制桥梁工程质量的重点之一。对构件施加预应力时，可能因张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物、钢绞线有油污，锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物、初应力小钢束中钢绞线受力不均匀而引起钢绞线收缩变形、切割锚头钢绞线的留的太短、塞片和锚具的强度不够等原因引起滑丝。还有可能因钢束在孔道内部变曲，张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力、钢绞线本身质量有问题、油顶重复多次使用，导致张拉力不准确等因素导致断丝等，对预制梁板质量产生直接影响，质量控制难度相对路基施工较大。
2.4安全风险对比
阳坡河大桥最高墩柱高度为15.982m，0#桥台高11.1m，12#桥台高12.6m，桥梁墩柱施工属于高空作业，安全风险性较大。施工前必须打好脚手架及作业平台，并在平台外侧设置栏杆，墩高在10m以上时，加设安全网。混凝土吊斗设专人指挥，落斗前，下部的作业人员必须躲开，不得身倚栏杆推动吊斗，严禁吊斗碰撞模板及脚手架。
架梁过程中，架桥机就位后，为保持前后支点的稳定，要用方木支垫。前后支点处，还要用缆风绳封固与墩顶两侧。构件在架桥机上纵、横移动时，要平缓进行，卷扬机操作人员要按指挥信号协同动作。全幅架桥机吊装的边梁就位前，墩顶作业人员应暂时避开。横移不能一次到位的构件，操作人员应将滑道板、落梁架准备好，待构件落入后，再进入作业点进行构件顶推（或牵引）横移等项工作。
同时，梁板张拉过程也存在较大的安全隐患。对构件张拉时，万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效，巨大能量急剧释放，有可能造成很大伤害。而路基施工中风险相对要小的多，主要是压实和运输设备的安全隐患，控制起来要相对简单的多。
2.5进度控制对比
通过对桥梁工程与优化后路基工程施工进度横道图进行比较，施工路基比桥梁进度提前四个月。
桥梁工程与优化路基工程施工进度对比图
3.结束语
通过此实践证明，在适当施工条件通过优化设计可以降低项目的施工难度，也能提高项目的履约能力和经济效益，为以后类似的施工提供了经验。
参考文献：
[1] 建筑施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2011
[2] JTJ076-1995公路工程施工技术安全规程
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。