新建地道與運(yùn)營地道接駁設(shè)計(jì)方案研究

李 純

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，廣東 佛山 528000]

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于航空出行的需求日益提高，現(xiàn)狀機(jī)場的擴(kuò)建增容尤為迫切。現(xiàn)狀機(jī)場的場區(qū)一般都建設(shè)有貫穿場區(qū)的既有路網(wǎng)，對機(jī)場進(jìn)行改造，需要保證現(xiàn)狀路網(wǎng)的正常運(yùn)營以滿足機(jī)場的交通需求。機(jī)場車行地道往往是路網(wǎng)的重要組成部分，對現(xiàn)狀運(yùn)營地道進(jìn)行接駁改造，已成為機(jī)場擴(kuò)建增容方案的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

本文以上海浦東國際機(jī)場新建T3 航站區(qū)前期工程為例，闡述新建臨時(shí)地道接駁現(xiàn)狀運(yùn)營地道的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步論述接駁方案的技術(shù)要點(diǎn)，為今后類似工程提供參考與借鑒。

1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場擬新建T3 航站樓，場區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀S32 南進(jìn)場路為車輛由南側(cè)進(jìn)出及穿行機(jī)場的主干道路。為確保T3 航站樓及后續(xù)工程的順利實(shí)施，S32 南進(jìn)場路臨時(shí)改線以避讓新建T3 航站樓基坑工程用地范圍，臨時(shí)道路向場區(qū)東側(cè)繞行，如圖1所示。

圖1 改建道路整體布置圖

改線臨時(shí)地道需在S32 南進(jìn)場路西線K2+265及東線K2+260 里程附近接駁南進(jìn)場路主線地道，銜接處鑿除部分原主線隧道結(jié)構(gòu)，新建臨時(shí)地道與原結(jié)構(gòu)順接，如圖2 所示。新建臨時(shí)地道規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)速為40 km/h，單側(cè)地道布置3 車道，暗埋段結(jié)構(gòu)為單層單孔框架結(jié)構(gòu)，敞開段結(jié)構(gòu)為U 形塢式結(jié)構(gòu)。東線臨時(shí)地道暗埋段長度約67 m，敞開段長度約133 m；西線臨時(shí)地道暗埋段長度約52 m，敞開段長度約213 m。

圖2 新建臨時(shí)地道與現(xiàn)狀S 32 地道接駁示意圖

2 工程重點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 軟土土質(zhì)

上海地區(qū)位于長江三角洲入?？冢瑢偃侵逈_積平原，土質(zhì)較軟。軟土地基含水量較大、土質(zhì)較差，且基坑影響范圍內(nèi)存在淤泥質(zhì)土層，施工過程中容易發(fā)生土層坍塌或坑底隆起等事故。本工程地道接駁施工時(shí)，應(yīng)采取有效措施，避免工程事故的發(fā)生。

2.2 周邊環(huán)境

東線臨時(shí)地道與既有地道銜接處存在現(xiàn)狀雨水管道，該雨水管道不具備遷改的條件，施工時(shí)應(yīng)對此管道進(jìn)行保護(hù)，控制管線變形。

臨時(shí)地道與既有運(yùn)營地道接駁，臨時(shí)地道基坑緊鄰現(xiàn)狀S32 運(yùn)營地道，基坑實(shí)施時(shí)必須嚴(yán)格控制變形，以減小對運(yùn)營地道的影響。

2.3 交通保通

S32 南進(jìn)場路為浦東機(jī)場交通主干道路，交通流量較大，承擔(dān)車輛穿行機(jī)場的關(guān)鍵交通工程，因此臨時(shí)地道與改線S32 接駁施工時(shí)，必須保證交通不中斷。

2.4 結(jié)構(gòu)防水

臨時(shí)地道與既有地道相結(jié)合處即為新老結(jié)構(gòu)連接部位，按照以往工程經(jīng)驗(yàn)，此處是結(jié)構(gòu)防水的薄弱部位，應(yīng)采取措施保證結(jié)構(gòu)連接可靠，杜絕滲水漏水現(xiàn)象。

2.5 接駁改造與新建工程相結(jié)合

由于交通保通要求與空間條件的限制，地道接駁施工應(yīng)與新建臨時(shí)地道施工相結(jié)合，臨時(shí)地道基坑施工時(shí)須充分考慮既有地道產(chǎn)生的影響。

3 地道接駁設(shè)計(jì)方案

接駁設(shè)計(jì)方案需要在滿足結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)兼顧接駁施工的空間條件與時(shí)間條件。通過總結(jié)分析類似工程案例[1-2]，同時(shí)考慮本項(xiàng)目實(shí)際邊界條件，臨時(shí)地道與S32 南進(jìn)場路地道接駁設(shè)計(jì)方案具體如下：

（1）新老地道接駁處，原S32 東線地道側(cè)墻外側(cè)既有雨水管道不具備遷改條件，雨水管道范圍內(nèi)土體進(jìn)行MJS 工法灌漿處理，對管線進(jìn)行保護(hù)，其余新建臨時(shí)地道基坑采用水泥攪拌樁加固。

（2）施工新建臨時(shí)地道SMW 工法圍護(hù)樁及冠梁。

（3）對接駁處現(xiàn)狀S32 主線地道封閉部分車道，設(shè)置施工屏障。屏障圍擋寬度需保證既有地道正常運(yùn)營，使地道正常通行區(qū)域與施工區(qū)域分隔開。

（4）施工圍擋范圍內(nèi)，既有地道頂板和底板之間架設(shè)臨時(shí)鋼立柱。鋼立柱施工時(shí)，需同時(shí)頂緊既有地道頂板和底板結(jié)構(gòu)，為既有地道拆除工況提供臨時(shí)支撐。

（5）根據(jù)接駁處臨時(shí)地道基坑支撐布置，在原結(jié)構(gòu)頂板底板上方設(shè)置鋼筋混凝土牛腿，牛腿作為基坑支撐的支座，避免支撐與原地道結(jié)構(gòu)直接接觸。

（6）表層土層開挖，架設(shè)第1 道混凝土支撐，一端支撐在冠梁上，另一端支撐在原結(jié)構(gòu)頂板頂牛腿上；分層開挖至第2 道鋼支撐底，對既有地道側(cè)墻結(jié)構(gòu)開圓洞，架設(shè)第2 道支撐，鋼支撐穿過圓洞支撐在原結(jié)構(gòu)底板頂牛腿上。

（7）新建臨時(shí)地道基坑開挖到坑底，施工基底墊層、底板防水層，鑿除原地道部分底板結(jié)構(gòu)，使底板鋼筋外漏，綁扎新建底板鋼筋，連接處新老鋼筋焊接。澆筑臨時(shí)地道底板及部分側(cè)墻結(jié)構(gòu)，待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第2 道鋼支撐。

（8）施工側(cè)墻及部分頂板結(jié)構(gòu)，人工剝除頂板結(jié)構(gòu)成齒口，保留鋼筋，機(jī)械切割拆除側(cè)墻并分塊吊離現(xiàn)場，新舊頂板鋼筋焊接，施工剩余頂板結(jié)構(gòu)，拆除第1 道混凝土支撐。

（9）待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，覆土至設(shè)計(jì)地面，拆除臨時(shí)鋼立柱。

（10）在改線后設(shè)計(jì)道路范圍內(nèi)設(shè)置臨時(shí)防撞墻及必要的支撐結(jié)構(gòu)，S32 主線地道改線完成，恢復(fù)交通。

地道接駁設(shè)計(jì)方案工序示意圖見圖3。

圖3 地道接駁設(shè)計(jì)方案工序示意圖

4 地道接駁方案關(guān)鍵技術(shù)

4.1 既有地道結(jié)構(gòu)安全

新老地道結(jié)構(gòu)接駁改造時(shí)，保證原結(jié)構(gòu)安全應(yīng)作為方案設(shè)計(jì)的首要原則。為完成新建臨時(shí)地道與既有S32 地道的順暢連接，需要對既有地道支撐側(cè)墻進(jìn)行部分鑿除，此工況下臨時(shí)鋼立柱為結(jié)構(gòu)提供豎向支撐。

采用有限元分析軟件Autodesk Robot Structural Analysis 對此工況下結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算。地道長度方向尺寸遠(yuǎn)大于寬度方向尺寸，因此可將結(jié)構(gòu)簡化成平面框架問題進(jìn)行分析。同時(shí)，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)底板可視為彈性地基梁，彈性地基可采用“溫克爾”模型，模擬為單向受壓彈簧。經(jīng)過計(jì)算，側(cè)墻鑿除工況原結(jié)構(gòu)內(nèi)力見圖4。

圖4 既有地道側(cè)墻開洞工況內(nèi)力圖

原地道結(jié)構(gòu)頂板厚度為1 200 mm，板底配置雙排HRB400 鋼 筋28＠150+25＠150， 板 頂 配 置HRB400 鋼筋32＠150；底板厚度為1 400 mm，板頂配置雙排HRB400 鋼筋28＠150+25＠150，板底配置HRB400 鋼筋32＠150。經(jīng)核算，原結(jié)構(gòu)受力滿足要求，開洞工況原結(jié)構(gòu)安全[3]。

4.2 連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4.2.1 鋼筋連接

新建地道與既有地道連接斷面范圍較大，涉及鋼筋根數(shù)較多，若采用植筋的方法連接鋼筋，則現(xiàn)場植筋工程量較大，可能影響施工進(jìn)度，且植筋對于現(xiàn)場施工要求較高，無法保證現(xiàn)場施工質(zhì)量滿足要求。經(jīng)過比選，采用現(xiàn)場焊接的方法進(jìn)行新老鋼筋的連接。

鑿除部分既有結(jié)構(gòu)混凝土，使舊鋼筋外露，新建結(jié)構(gòu)主筋與其焊接相連，鋼筋采用單面焊接，焊接長度不小于10d（d 為焊接鋼筋直徑），焊接接頭位置錯開，如圖5 所示。鋼筋焊接施工之前，應(yīng)清除鋼筋、鋼板焊接部位以及鋼筋與電極接觸處表面上的銹斑、油污、雜物等，鋼筋端部若有彎折、扭曲，應(yīng)予以矯直或切除。鋼筋焊接完成后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格方可利用[4]。

地道鋼筋連接處節(jié)點(diǎn)示意圖見圖5。

4.2.2 混凝土連接

為保證新老結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量，新老頂板結(jié)合處預(yù)留寬300 mm 后澆帶，如圖5 所示。后澆帶采用超高性能混凝土澆筑。超高性能混凝土采用高強(qiáng)早強(qiáng)、耐久性好、流動性好的材料，其性能指標(biāo)應(yīng)符合表1 的要求。均布于超高性能混凝土基體中的特種纖維應(yīng)能為其提供高抗拉強(qiáng)度、類金屬的拉伸應(yīng)變強(qiáng)化、高延性以及微裂縫多點(diǎn)開裂耗能等特性。

表1 超高性能混凝土技術(shù)參數(shù)

圖5 地道鋼筋連接處節(jié)點(diǎn)示意圖（單位：mm）

4.2.3 連接處加固

新舊頂板混凝土澆筑連接后，采用粘鋼板的措施進(jìn)行加固，加固鋼板采用1 000 mm×100 mm×5 mm鋼板，鋼板間距不大于2 m，避開鋼立柱布置，見圖6。原構(gòu)件混凝土及加固鋼板的粘合面經(jīng)修正后，尚應(yīng)進(jìn)行打毛和糙化處理。混凝土粘合面經(jīng)修整出骨料新面后，尚應(yīng)采用花錘、砂輪機(jī)或高壓水槍射流進(jìn)行打毛，必要時(shí)也可鑿成溝槽。鋼板的粘結(jié)面經(jīng)修正除去銹皮及氧化膜后，尚應(yīng)進(jìn)行糙化處理，可采用砂輪打磨、噴砂或高壓水射流等技術(shù)。粘貼部位混凝土表面含水率不宜小于4%，且不應(yīng)大于6%，對含水率超限的混凝土應(yīng)進(jìn)行人工干燥處理。

圖6 新老地道頂板處粘鋼板加固示意圖（單位：mm）

4.3 結(jié)構(gòu)防水

結(jié)構(gòu)接縫處混凝土必須充分鑿毛，露出石子，雜物沖洗干凈，嚴(yán)防建成后滲水。連接面上需涂抹水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，并設(shè)置聚氨酯密封膠[5]。接縫處還需預(yù)埋注漿管，采用可全斷面出漿的注漿管，沿底板、側(cè)墻及頂板兜繞成環(huán)，漿液采用水性環(huán)氧漿液，防水節(jié)點(diǎn)見圖7。若施工后結(jié)構(gòu)存在滲水現(xiàn)象，可通過預(yù)埋注漿管進(jìn)行注漿加固，進(jìn)一步保證結(jié)構(gòu)防水質(zhì)量。

圖7 新老地道連接處防水節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)示意圖

4.4 施工組織

接駁改造施工前，施工單位應(yīng)編制施工方案，并組織專家對方案的可行性和安全性進(jìn)行論證，并且應(yīng)針對項(xiàng)目的特殊性，對已運(yùn)營地道制定專項(xiàng)監(jiān)測和保護(hù)方案；接駁改造施工過程中，施工單位應(yīng)及時(shí)記錄和更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，并抄送業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等相關(guān)單位，施工單位應(yīng)與相關(guān)單位建立緊密聯(lián)系，加強(qiáng)施工配合，及時(shí)處理現(xiàn)場突發(fā)情況；接駁改造施工完成后，施工單位應(yīng)及時(shí)組合相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，并預(yù)埋設(shè)置監(jiān)測裝置，對接駁改造全生命周期進(jìn)行監(jiān)測。

5 結(jié)語

伴隨航空業(yè)的發(fā)展，機(jī)場改擴(kuò)建的案例越來越多，與之相關(guān)的機(jī)場主干地道接駁改造成為機(jī)場改造的重要技術(shù)節(jié)點(diǎn)。上海浦東國際機(jī)場新建臨時(shí)地道與運(yùn)營中的S32 主線地道接駁工程，其新老地道接駁的設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵技術(shù)具有一定的代表性和借鑒性，可為今后機(jī)場改擴(kuò)建工程中的新老地道接駁改造方案提供一些有益的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。