明挖通道下穿既有高速橋梁的安全施工措施

鄭 軼 雄

(太原市市政池渠設施管理處，山西 太原 030012)

1 工程概況

玉門河快速化改造工程沿岸道路定位為城市次干道，西起西山煤電廠，東至濱河西路，單側長度11.06 km，規劃紅線寬15 m，綠線寬15 m，設計時速30 km/h～40 km/h。河道全線將實施雨水、污水分流改造，在河道重要出口全部增建截污管道，入河污水全部由地下管線接入城市污水系統處理。

項目在普國路附近設置地下通道下穿普國路及西環高速，避免了玉門河南北沿岸道路和普國路之間的交通沖突，提高各自的運行效率及安全。該下穿通道南岸起止點樁號YSK4+967.888～YSK5+154.888，結構形式：敞開段(76 m)+暗埋段(60 m)+敞開段(51 m)；北岸起止點樁號YNK4+931～YNK5+154，結構形式：敞開段(55 m)+暗埋段(104 m)+敞開段(64 m)。南北兩側各設置2排單向3.25 m車道，兩側路緣帶寬0.25 m，安全帶寬度0.25 m，合計橫向凈寬8 m。根據地道通行車輛，限界高度為3.5 m。由此機動車道單孔建筑限界為8 m×3.5 m。

太原繞城高速西環段西礦街特大橋為跨越西礦街、迎澤大街及玉門河所設，位于迎澤大街西段，交叉段位于西礦街特大橋三號橋，橋梁中心樁號為K27+554.6，右前夾角均為90°。上部結構均為14-30 m裝配式預應力混凝土連續小箱梁；下部結構橋墩采用鋼筋混凝土柱式墩，橋臺為肋板臺，墩臺基礎均為樁基礎，橋梁全長423.6 m。

玉門河快速化改造工程沿岸道路在普國路附近設置地下通道下穿普國路及西環高速，北岸下穿通道與西礦街特大橋交叉段落為YNK5+010.485～YNK5+036.93。

另在西環高速下設計有新建拓寬堤防擋墻，以保證玉門河流暢通，并在下穿通道附近設計有雨污水、電力、熱力等綜合管線，管徑不一。

2 施工方案設計

2.1 現狀調查

由于公路、城市道路為立交形式，給各自的運營不造成直接的影響，但不排除潛在的安全隱患還是存在的，現把新建城市道路下穿高速公路孔跨處需要進行安全性調查的方面總結如下：

1)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁現有橋面排水情況；

2)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁防撞設施；

3)太原繞城高速西礦街特大橋孔跨處橋梁現有防拋網情況；

4)通道、河道擋墻、綜合管線與橋梁具體位置關系。

2.2 根據調查現狀進行施工方案設計

1)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁現有橋面排水情況。

橋面排水系統是橋梁結構中的附屬工程，如果設計的不合理，就會造成橋面排水系統的失效和損壞，進而很容易引起橋面瀝青鋪裝層和橋面伸縮縫的破壞，同時對橋面行車的舒適性和安全性也會有影響，因此橋面的雨水能否順利排出對橋下的構筑物也會有潛在的影響；由于橋下新建城市道路為城市快速道路，封閉運營，對雨水有更高的防護要求，因此，橋梁上排水不能影響橋下道路的正常運行。

經現場調查，西礦街特大橋采用排水設施為：設置橋面橫向坡度向橋兩側匯水，在箱梁翼緣處每隔5 m設置泄水孔，通過泄水孔直接排至地面；此種排水方式對下穿的城市道路運營影響較大。因此建議封閉交叉段孔跨泄水孔，或采取集中匯集排水的方式引至城市道路外側排放。

2)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁防撞設施。

防撞護欄作為橋梁上的重要安全設施，對橋梁安全通信起著重要的作用，它是橋面系的重要組成部分，目的是防止失控車輛越出橋梁邊界翻至橋下，避免車輛因翻至橋下造成二次損傷，同時防撞護欄對高速公路行車安全、行車舒適度、高速公路景觀也有著一定的影響。

從現有的防撞設施來看，防撞護欄基本完好無損，能滿足正常的高速公路行車需求。由于其特殊的安全功能和長期外露的特點，建議防撞護欄要做定期檢查，以避免發生防撞護欄失效而給其下穿城市道路運營帶來安全隱患。

3)太原繞城高速西礦街特大橋孔跨處橋梁現有防拋網情況。

橋上高速行駛的機動車輛容易激起碎屑物飛至橋下，容易給橋下的城市道路正常運營造成潛在的安全傷害，因此設置符合規定的安全網是保證橋下道路正常運營的一個重要方面，也是防止碎屑和零碎物墜落的一個安全保障。

根據《公路路線設計規范》11.7.4條第八款規定主要公路下穿時，主要公路為高速公路、一級公路時，跨線橋必須設置防撞護欄和防護網。本項目為城市快速路工程，可參照高等級公路的規定執行。經現場調查，西礦街特大橋上跨已設置滿足《公路路線設計規范》的防護網。

4)通道、河道擋墻、綜合管線與橋梁具體位置關系。

下穿通道、河道擋墻、綜合管線等開挖均在既有西礦街特大橋豎向受力結構橋柱及樁基周邊進行，由于開挖作業等擾動周圍土體，將對橋梁豎向受力造成不良影響，影響上部橋梁的正常使用，甚至可能造成坍塌等更加嚴重的后果。

根據現場的實際測量，對下穿通道、河道擋墻、綜合管線等結構及構筑物等開挖邊界進行了統計，考慮到預留作業面及施工空間，開挖邊界距已有橋梁樁體的最不利位置為5.19 m，大于國家規范要求的2.5倍樁徑，滿足要求。

對于開挖距離較近的位置，不能采用放坡方式進行邊坡支護，故采用全斷面開挖法，避免開挖過程中土體垮塌以及兩側不均勻受力，對橋梁結構造成破壞，因樁體周圍不能承受機械動載，故放棄傳統鋼板樁式的直壁維護，采用澆筑鋼筋混凝土擋墻作為直壁支護。詳情見圖1。

3 下部主要施工方法簡述

3.1 基坑開挖

進場施工前，先搭設圍擋封閉防護好施工現場。進行原始數據的采集，設置監測網點，成立施工指揮小組，對全體施工人員進行技術交底，檢查施工機械，在開挖過程中先放出開挖邊線，破除原有路面結構，然后由專人指揮由西向東分層開挖，土方及時外運，不得堆棄在施工區域，每開挖一層進行測量觀測，檢測土體及橋梁結構變化，同時噴錨防護緊跟進行，確保邊坡安全，在距離結構5 m范圍內需要采用擋墻防護，由西向東先按照每段5 m分段開挖分段澆筑擋墻的方式進行，待強度達到100%后及時完成墻后回填，在開挖到設計標高后在坑底設置排水溝和集水井，防止下雨對基底浸泡導致承載力無法滿足要求。基坑開挖采用人工配合機械開挖，基坑分層開挖、邊開挖邊支護一次成型。

3.2 主體結構主要施工方法

基礎開挖完成后及時施工混凝土墊層及防水層，避免下雨基礎遭雨水的浸泡，影響地基承載能力，墊層施工完成后及時進行底板施工，按照開挖順序分段開挖分段施工，形成流水作業，底板完成后進行側墻及頂板施工，暗埋段全部采用側墻、頂板一次性施工的作業方式進行，縮短工期同時減少施工縫，確保結構整體性，對結構受力有一定好處。側墻、頂板混凝土施工強度達到100%后，及時進行通道兩側土的回填和路面恢復施工。

側墻需回填部分土應在主體的混凝土強度達到100%設計強度以后再進行。回填時要對稱分層回填，人工示意打夯機進行分層夯實，每層厚度不得大于30 cm，壓實度需要達到設計要求。待回填完成以后，及時對路面進行施工，待強度達到設計要求以后，進行下一階段施工。

3.3 河道堤防主要施工方法

河道施工根據基坑開挖的施工順序分段進行。在下穿結構施工同時河道擋墻也同步施工，以確保同步施工完成后能夠及時回填，施工順序為開挖基坑→澆筑墊層→澆筑基礎→澆筑墻身→拆模回填。

由于河道基礎位于河道內基坑深度為2.5 m以內，開挖時采用放坡。采用邊開挖邊施工，以免下雨基坑遭到河水倒灌，擋墻施工采用大塊鋼模板一次澆筑到頂，節約工期，在進行擋墻施工期間要對橋梁結構做好防護工作，采用搭設臨時圍擋形式進行，并安排專人監督指揮，確保橋梁結構不會遭到碰撞破壞。詳情見圖2。

側墻需回填部分土應在主體的混凝土強度達到100%設計強度以后再進行。待回填完成以后，及時對路面進行施工，待強度達到設計要求以后，進行下一階段施工。

3.4 綜合管線主要施工方法

綜合管線根據基坑開挖的施工順序分段進行。各段內管道安裝的順序組織平行流水作業，遵循先深后淺，有壓管道讓無壓管道的施工方式，以加快施工進度。

在進行管道施工前召集所有管線單位進行協調，制定切實可行的施工計劃，制定每家施工單位的施工時間，同時在滿足規范要求的前提下對管道位置進行合理優化調整，盡量遠離橋梁結構，以免開挖基槽時對橋梁結構造成影響，同時所有管道按照流水施工，由深到淺，能同槽施工的同槽施工，節省工期。在每道管線施工完成后及時按照要求進行回填人工夯實，直至全部管道施工完成。

4 溝槽周邊沉降及位移監測

開挖過程中不間斷對基坑邊坡、鄰近橋墩位移及沉降進行觀測，如出現形變過大立即停止施工，并上報甲方、設計院，制定相應補救措施，待形變穩定后繼續施工。

為確保施工期間橋梁架結構的安全，要全程對施工現場及結構進行檢測，以監測其位移變化情況，為結構安全提供基礎數據，監測方式和過程極其重要。檢測主要分為基坑開挖期間周圍土體和橋梁結構的水平和垂直位移情況。基坑監測點主要布置在開挖基坑上邊線以內2 m位置，間隔5 m設置一個，均采用鋼筋水泥樁制作，埋深1 m確保牢固。在樁中心設置十字監測點，橋梁結構檢測點設置在外露系梁上，采用加十字點形式，每個系梁兩側設置一個點，采用高精度全站儀觀測水平位移，采用精密水準儀觀測垂直位移。開挖期間每隔3 h檢測一次。每次測量2次以上，如位移量在5 mm范圍內，說明無明顯位移可以繼續施工。如果位移超過5 mm，需要立刻停止施工查明原因，確保安全后再繼續施工。在施工期間安排專人對護坡結構以及基坑周圍土體、橋梁結構進行不間斷巡視，發現異常及時向指揮小組上報。

5 結語

施工通道下穿既有橋梁工程施工過程中，通過正在施工及已有橋梁各方面交叉因素的綜合考慮，在施工過程中加強質量控制，使其符合工程設計及國家規范的相關要求。通過對各個交叉位置的節點進行安全施工設計，施工方便，加快了施工進度，保證了施工質量，提升了施工效率。