合蚌客專下穿既有合六高速公路施工方案研究

楊雪成

1 工程概況

合六高速公路在雙墩集鎮(zhèn)北側(cè)以(30+40+30)m連續(xù)箱梁上跨既有淮南鐵路，合蚌客專上下行和蚌福聯(lián)絡(luò)線上下行在DK112+670～DK112+710段以路基形式下穿合六高速公路雙墩高架橋，蚌福聯(lián)絡(luò)線上下行分別位于合蚌客專正線兩側(cè)，線間距為6.5+5.0+6.5=18 m，兩側(cè)路基半寬分別為 4.3 m，路基面全寬為18+4.3 ×2=26.6 m，梁底標(biāo)高為 67.919 m，既有地面標(biāo)高為59.254 m，原地面距梁底高度為 67.919 －59.254=8.665 m，根據(jù)路基結(jié)構(gòu)厚度，需要在此處下挖約3 m后，進(jìn)行場(chǎng)拌改良土和級(jí)配碎石填筑，改良土下面施工6.1 m長(zhǎng)的CFG樁。路基下穿高架斷面見圖1。

雙墩高架橋在此處跨度為30 m，橋墩編號(hào)為35號(hào)、36號(hào)，其中35號(hào)墩樁頂標(biāo)高為58.446 m，36號(hào)墩樁頂標(biāo)高為58.458 m，樁直徑均為2.0 m，墩柱直徑均為1.8 m。

圖1 路基下穿高架斷面

2 既有橋35號(hào)、36號(hào)墩樁柱計(jì)算

2.1 截面驗(yàn)算

樁基頂部增加3 m自由樁長(zhǎng)，驗(yàn)算樁柱截面。活載采用公路—Ⅰ級(jí)荷載，橋梁通程序自動(dòng)加載。水平力組合采用“汽車制動(dòng)力+溫度力”與“支座摩阻力”的較小值進(jìn)行判斷組合，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，橋墩強(qiáng)度、裂縫配筋受“汽車制動(dòng)力+溫度力”工況控制。

通過(guò)計(jì)算，原結(jié)構(gòu)橋墩樁身配筋φ25鋼筋44根，樁基通長(zhǎng)鋼筋φ25鋼筋22根，截?cái)噤摻瞀?5鋼筋22根均滿足要求，計(jì)算結(jié)果詳見表1，表2。

2.2 樁基承載力計(jì)算

因35號(hào)和36號(hào)墩的樁基在④3弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖:σ0=500 kPa中，若按嵌巖樁柱考慮，則樁基承載力與原設(shè)計(jì)相同，開挖3 m后對(duì)樁基無(wú)影響。同時(shí)我們按摩擦樁對(duì)此進(jìn)行檢算，計(jì)算結(jié)果如下:

1)35號(hào)墩。

開挖前單樁最大荷載Pmax=10 101.2 kN，單樁承載力[P］=13 460.42 kN，富余量 3 359.2 kN，安全系數(shù) 1.33;開挖后單樁最大荷載 Pmax=10 336.8 kN，單樁承載力[P］=12 146.5 kN，富余量 1 809.7 kN，安全系數(shù) 1.18。

2)36號(hào)墩。

開挖前單樁最大荷載Pmax=11 071.6 kN，單樁承載力[P］=13 724.4 kN，富余量2 652.8 kN，安全系數(shù) 1.24;開挖后單樁最大荷載 Pmax=11 299.4 kN，單樁承載力[P］=12 418.8 kN，富余量1 119.4 kN，安全系數(shù) 1.10。

計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)、施工要求。

表2 樁沖刷截面配筋表

3 防護(hù)措施

由于公路橋凈高的原因，在橋下不能采用機(jī)械打拔鋼板樁、旋挖鉆施工樁基等支擋措施，沖擊鉆施工樁基雖然凈空能滿足，但沖擊時(shí)震動(dòng)力太大，對(duì)既有樁位和土層擾動(dòng)較大，也不能采用，且由于路基邊離開公路橋墩距離較近，樁徑較小，人工挖孔樁不安全，根據(jù)實(shí)際情況和驗(yàn)算，確定如下兩個(gè)施工防護(hù)方案:

方案1:因35號(hào)和36號(hào)墩的樁基在④3弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖:σ0=500 kPa中，為嵌巖柱樁，沉降和承載力受影響很小。因此可采用如下方案:公路橋墩內(nèi)、外兩側(cè)同時(shí)分段開挖，外側(cè)可開挖深度控制在系梁底即可，約開挖2.5 m，以減少樁基和系梁承受的土壓力。縱向路基分段填筑，需加快填筑進(jìn)度，減小機(jī)械震動(dòng)，外側(cè)開挖的土方和路基填筑一同回填。方案1開挖斷面圖見圖2。

方案2:先在公路橋墩外側(cè)做6 m長(zhǎng)、直徑為50 cm的高壓水泥旋噴樁，然后在公路橋墩內(nèi)側(cè)(靠近新建鐵路)距公路橋樁基邊緣0.5 m處分段開挖，分段長(zhǎng)度控制在5 m以內(nèi)，做C30混凝土擋墻，擋墻高4 m，即在擋墻寬度范圍開挖深度為4 m，擋墻直接作為路肩使用。分段施工路基填筑，縱向施工路基的分段長(zhǎng)度控制在10 m，在靠近擋墻處要采用靜壓，以減少對(duì)公路橋樁基四周土和擋墻的震動(dòng)。防護(hù)斷面如圖3所示。

圖2 方案1開挖斷面圖

圖3 方案2防護(hù)斷面圖

因兩側(cè)開挖方案有如下諸多優(yōu)點(diǎn):施工容易，不需要大型機(jī)械，速度快，對(duì)既有樁位和土層擾動(dòng)小，且投資很少，因此推薦采用方案1。

4 施工時(shí)另須注意的事項(xiàng)

經(jīng)理論計(jì)算樁柱各項(xiàng)指標(biāo)是滿足要求的，但施工時(shí)有很多機(jī)械通行，且既有淮南鐵路有列車通過(guò)，因此還應(yīng)特別注意以下事項(xiàng):

1)施工時(shí)必須加強(qiáng)支撐、管線、水位、地面等監(jiān)測(cè)，防止過(guò)大變形、位移，基坑頂面禁止堆放棄土，禁止通行運(yùn)土車輛。

2)如發(fā)現(xiàn)高架橋墩有變位，應(yīng)立即停止施工，高架限行。

3)施工時(shí)應(yīng)采取封閉施工措施，避免設(shè)備，材料等侵入既有鐵路限界。

5 結(jié)語(yǔ)

合蚌客專下穿既有合六高速公路施工方案吸取了以往同類項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，通過(guò)多方比較得出理想方案。合蚌客專站前已施工完畢，站后正在進(jìn)行調(diào)試，此處采用兩側(cè)開挖方法進(jìn)行施工，經(jīng)過(guò)跟蹤監(jiān)測(cè)，既有橋情況良好，未見裂縫產(chǎn)生，投資效益顯著，表明采用兩側(cè)開挖方案是成功的，也為以后類似的設(shè)計(jì)、施工提供一個(gè)有益的參考。