道路下穿既有高速公路技術(shù)方案比選分析

肖 紅

(中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

0 前 言

近年來，高速公路的飛速發(fā)展極大程度地推動了國內(nèi)城市化的進程，隨著城市功能的不斷擴展和完善，高速公路在建設(shè)過程中也逐漸顯露出一定的問題，主要表現(xiàn)為隔斷兩側(cè)城市功能區(qū)，阻礙了相鄰城市的交通發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展[1]。通過分析交通不暢的原因發(fā)現(xiàn)，城市道路和既有高速公路交叉位置是阻礙作用最為明顯的位置，較大程度地制約了城市的經(jīng)濟發(fā)展。因此，分析道路下穿既有高速公路技術(shù)方案是十分有必要的。

1 工程概況

本文涉及項目的高速公路全長為33.84 km，路基寬度為35 m，屬于雙向6車道，設(shè)計時速為120 km/h。應(yīng)用原有的城市主干道修建規(guī)劃路段，機動車道兩側(cè)分別設(shè)置了人行道和非機動車道，該高速公路的道路橫斷面寬度為43.50 m。在該項目規(guī)劃路段的中間位置，公路中間和既有高速公路的設(shè)計夾角為82°，該路段路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土路面，穿越高速公路路基的主要填充材料為低液限黏土。

2 技術(shù)方案擬定

2.1 方案1：U型槽+橋梁

1)方案概況。在公路穿越既有高速公路的位置應(yīng)用U型槽鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行施工，對于公路來說，既有高速公路就會轉(zhuǎn)變?yōu)椤皹颉薄＞唧w的施工流程為：對施工高速公路采用半幅路交通封閉的方式，為了避免路基變形對行車安全造成影響，需要在中央分隔帶設(shè)置板樁；然后開展半幅橋梁的施工，待該半幅橋梁施工完成后，對另外半幅橋梁展開施工，施工步驟和前半幅一致，最后開展U型槽鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工，橫斷面見圖1。根據(jù)估算，本文涉及項目的工程一共需要3 951萬元的預(yù)算，施工工期預(yù)計為12個月。

2)主要優(yōu)缺點分析。本文涉及項目在開展施工的過程中，交通較為便利，不管是施工難度，還是施工過程中的風(fēng)險都相對較小，整體造價水平不高；但是施工過程會對既有高速公路的路基造成一定程度的破壞，需要維持較長時間的單側(cè)交通運營，很難保證節(jié)假日的出行能力，另外涉及到的施工工序相對較多。

圖1 U型槽+橋梁下穿方案(1/2幅)

2.2 方案2：明挖現(xiàn)澆箱涵結(jié)構(gòu)

1)方案概況。如圖2所示，該方案首先采用明挖施工的方法對既有高速公路進行開挖，為了保證正常的通行能力，需要另外修建一條便道，完成開挖施工以后，需要進行澆筑箱涵結(jié)構(gòu)的施工，然后逐漸恢復(fù)箱涵結(jié)構(gòu)頂上的既有高速公路路面、路基。該方案預(yù)計施工預(yù)算額為3 151萬元，施工工期預(yù)計為6個月。

2)主要優(yōu)缺點分析。該方案施工較為容易，風(fēng)險較小，總體造價水平不高，但是施工過程中會對高速公路的路基造成一定程度的破壞，另外，項目周圍存在較多的民用建筑，便道修建難度較大，不易協(xié)調(diào)。

圖2 明挖現(xiàn)澆箱涵結(jié)構(gòu)下穿方案(1/2幅)

2.3 方案3：箱涵結(jié)構(gòu)暗頂

1)方案概況。本文涉及項目的結(jié)構(gòu)形式為4孔C35現(xiàn)場預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箱身形式，其抗?jié)B等級可以達到P8。為了方便施工，同時綜合考慮土體的摩擦力，分兩個節(jié)段開展箱身施工，每節(jié)箱身長度為21.50 m。在相鄰兩節(jié)箱身之間設(shè)置一個寬度為1 m的后澆帶，按橫向垂直施工縫對后澆帶接縫的一端進行設(shè)計，按伸縮縫對后澆帶的另外一端進行設(shè)計，將同等強度的箱身鋼筋和后澆帶鋼筋連接起來。預(yù)估計，該工程總預(yù)算為5 181萬元，工期預(yù)計為8個月，其中3個月為頂進施工的工期。

2)主要優(yōu)缺點分析。本項目的施工不僅不需要中斷實際交通通行，也不會對既有道路路基造成破壞，僅僅需要在施工期間進行適當(dāng)?shù)慕煌ü苤萍纯桑窃摲桨冈靸r成本相對較高，需要應(yīng)用到的技術(shù)難度也較大，施工過程中的潛在風(fēng)險有很多。另外施工過程中會對既有高速公路的路基造成破壞也是不得不考慮的內(nèi)容。

2.4 方案4：箱涵結(jié)構(gòu)明頂

1)方案概況。應(yīng)用該方案的過程中，需要采用封閉半幅路交通的方式，完成D24鋼便梁的架設(shè)后即可恢復(fù)交通，然后再以相同的形式開展另外半幅路的D24鋼便梁的架設(shè)，只要便梁全部架設(shè)完成，便能徹底恢復(fù)正常的交通，并且將已經(jīng)預(yù)制好的箱型結(jié)構(gòu)頂進到預(yù)定的位置，這樣一來，高速公路的路基、路面的施工就可以在箱頂上開展。經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該方案進行施工，控制箱底的壓力不能超過133.7 kPa，只有這樣才能保證施工滿足具體的需求。應(yīng)用本方案開展施工，邊孔非機動車道以及人行道箱身的凈寬度為7.5 m，單幅機動車道箱身凈寬為12.50 m。箱身結(jié)構(gòu)為C35現(xiàn)場預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的抗?jié)B等級可以達到P8，相鄰孔之間設(shè)置了寬度為10 cm的沉降縫。為了盡可能減少防水處理和后澆帶的施工處理，考慮頂進箱身的長度設(shè)計為44.0 m。預(yù)估計，該項目的預(yù)算投資額為4 733萬元，總工期預(yù)計為9個月，其中3個月為頂進施工的工期。

2)主要優(yōu)缺點分析。應(yīng)用該方案開展施工，不需要中斷全部的交通，不管是施工難度還是施工過程中的風(fēng)險都相對較小，但是該方案總體造價水平較高，開展施工的過程中會對高速公路的路基造成破壞，不管是架設(shè)鋼便梁的過程，還是平移鋼便梁的過程，都需要對路幅進行局部圍擋，會影響具體的交通通行。

3 方案比選分

通過對方案設(shè)計和方案施工技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，上述的4中方案都可以應(yīng)用于本項目，具體的對比分析情況見表1。綜合考慮既有高速公路的實際交通量，然后對各類施工方案的各類因素進行對比分析，同時也為了降低施工難度和風(fēng)險，降低整體工程的造價施工水平，經(jīng)過多個部門的協(xié)調(diào)和研究，決定應(yīng)用箱涵結(jié)構(gòu)明頂施工方案開展施工。

表1 下穿高速公路工程方案比較表

4 頂進施工組織設(shè)計實現(xiàn)

4.1 施工步驟

頂進施工工藝流程為：

1)在施工路基的兩側(cè)開展鉆孔樁施工以及止水帷幕施工。

2)組織開挖施工，開挖至基坑底部，開展混凝土底板及后背梁的混凝土澆筑施工。

3)預(yù)制箱涵結(jié)構(gòu)。

4)架設(shè)施工便梁。

5)開挖便梁下土方。

6)如果設(shè)計強度達到100%后，依次進行箱身頂進施工。

4.2 施工注意事項

1)在開展施工的過程中，加強各個部門之間的協(xié)調(diào)和聯(lián)系，如果道路施工出現(xiàn)問題，積極溝通，保證所有部門相互配合進行解決，做好施工過程中的交通組織工作，盡可能降低施工過程對既有高速公路交通的影響[2]。

2)以全面清查施工現(xiàn)場各類管線為基礎(chǔ)，做好管線防護工作。

3)在開展施工前，必須全面核查各類高程數(shù)據(jù)，只有保證這類數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無誤方可開展施工。

4)完成頂進工作坑的開挖施工后，先澆筑滑板，保證滑板表面光滑平整，控制高程誤差不能超過3 mm，噴涂適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?/p>

5)在開展施工的過程中，加強對既有高速公路的監(jiān)測工作[3]，一旦發(fā)生應(yīng)力值失常的情況，立即連續(xù)有關(guān)部門，積極采取有效的方法進行處理。

5 結(jié)束語

本文以實際項目為例，對公路穿越既有高速公路的施工方案進行了全面的、深入的比對和分析。在整個施工設(shè)計過程中，方案的選擇和設(shè)計十分關(guān)鍵，為了保證可以選擇最佳的施工方案設(shè)計，必須綜合考慮整體施工方案、施工成本、施工難度、交通運行、工程環(huán)境等各類因素，進一步提高設(shè)計方案的可行性。

[ID:009150]