山路到底是怎么修筑的?

公路工程主要是以路基段、桥梁高架段、隧道段组成。而通常来说山路是这三部分的有机统一。以下分三部分讲讲其各自的修筑方法。

一、路基段。

显而易见这是各等级公路首先考虑的线路形式。道路完工后公路最终的路面标高叫做设计标高。在施工前,自然地面标高高于设计标高时,需要对天然土体进行开挖,这叫做挖方,当自然地面标高低于设计标高时,需要进行人工填方。以上所述用到的工程机械主要有推土机,挖掘机等,遇到地层为花岗岩等坚硬地层时,还要进行工程爆破(就是用炸药炸)。之后处理超挖欠挖部分,再进行路基路面的施作。

二、桥梁高架段。

在线路需要跨越沟壑、水域、既有线路时,高架桥梁便成为了一种重要的选择。桥梁施工首先施作桥梁下部结构,也就是桥墩和基础,可常用打桩机或者明挖施作再回填的方法,跨江河湖海的桥梁需要先施作围堰,在围堰里抽水再按上述工序在围堰里做桥墩及基础。施作完桥梁下部结构后,要施作上部结构——梁,也就是直接和车辆接触的那个桥面,可采用起重机或提梁机架桥机施作,如下图(因为不是桥梁专业的,了解不多,这里只讲下简支梁桥,悬索斜拉桥从略):

三、隧道

当线路需要穿越山体或建筑人员稠密的城市地区又受线路纵坡(沿线路长度方向的坡度)限制或城市景观限制没有高架条件的。就需要修筑隧道。

隧道的修筑方法主要有以下几种:

  • 暗挖法:当所要修筑的隧道上部覆土较深时可采用人工配合机械开挖(地层为土体或软岩)或者爆破开挖(地层为硬岩)的方法从山坡直接向山体内部施作。(根据岩体力学原理,当地层的深度足够时,你在地层里开挖一个洞以后,地层是有它的自承能力的,开挖边界的围岩在开挖后应力释放,发生应力重分布在开挖上部坍落成拱状。)每向前开挖一段距离之后,及时在这一段刚开挖的洞周边施作支护体系,这样往复循环,隧道结构就完成了。大家每次看到的上部为曲线拱形的隧道均是这种方法开挖的。
  • 明挖法:当所要修筑的隧道上部覆土较薄,没有成拱条件时,可采用明挖方法,也就是直接从地表挖一个坑,然后将坑的周边支护稳定,将预制的隧道结构放到坑里,再回填土体,完事儿。这种施工方法施作的隧道结构通常是矩形结构。
  • 机械掘进法:又分盾构法和TBM掘进法。当地层为土体或破碎软岩时,可采用盾构法施作,使用盾构机掘进,盾构机如下图;盾构机前端有可旋转的刀盘,刀盘为圆形或其他异型,刀盘后方采用泥水加压或土压平衡等方法来稳定前方土体;刀盘旋转切割土体并把废渣从盾构机尾部送出去,这样便使得刀盘前方的一圈土体被挖除了;挖除土体后盾构机内部的机械臂会把从盾构机尾部送进来的一圈圈管片安装在刚开挖的圆形洞室周围,然后盾构机又通过千斤顶顶在已经安装好的管片上,这样盾构机就有了可以向前掘进的推力;按以上工序循环盾构隧道就贯通了。当地层为硬岩时,可采用TBM掘进法,TBM掘进机和盾构机相似,但是没有外部的护盾也就是圆壳。

  • 其他方法:如沉管法、顶进法等。今天先不写了,大家如果有兴趣改天有时间可以补充。

四、一点说明

以上三点说起来很是简单,但落实到具体操作如桥墩基础打多深,路基结构配置多少钢筋,隧道支护做多厚等都是需要工程技术人员经过大量工程类比和理论计算得出的。而能让这些复杂的理论体现在一个个实实在在的构筑体上的正是工程技术人员的意义所在。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:非零世纪

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