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(shè)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(cè)長度11.06 km，規(guī)劃紅線寬15 m，綠線寬15 m，設(shè)計(jì)時(shí)速30 km/h～40 km/h。河道全線將實(shí)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(tǒng)處理。

項(xiàng)目在普國路附近設(shè)置地下通道下穿普國路及西環(huán)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(yùn)行效率及安全。該下穿通道南岸起止點(diǎn)樁號YSK4+967.888～YSK5+154.888，結(jié)構(gòu)形式：敞開段(76 m)+暗埋段(60 m)+敞開段(51 m)；北岸起止點(diǎn)樁號YNK4+931～YNK5+154，結(jié)構(gòu)形式：敞開段(55 m)+暗埋段(104 m)+敞開段(64 m)。南北兩側(cè)各設(shè)置2排單向3.25 m車道，兩側(cè)路緣帶寬0.25 m，安全帶寬度0.25 m，合計(jì)橫向凈寬8 m。根據(jù)地道通行車輛，限界高度為3.5 m。由此機(jī)動(dòng)車道單孔建筑限界為8 m×3.5 m。

太原繞城高速西環(huán)段西礦街特大橋?yàn)榭缭轿鞯V街、迎澤大街及玉門河所設(shè)，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(jié)構(gòu)均為14-30 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁；下部結(jié)構(gòu)橋墩采用鋼筋混凝土柱式墩，橋臺(tái)為肋板臺(tái)，墩臺(tái)基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，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(shè)置地下通道下穿普國路及西環(huán)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(huán)高速下設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)有雨污水、電力、熱力等綜合管線，管徑不一。

2 施工方案設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

由于公路、城市道路為立交形式，給各自的運(yùn)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(xiàn)把新建城市道路下穿高速公路孔跨處需要進(jìn)行安全性調(diào)查的方面總結(jié)如下：

1)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁現(xiàn)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(shè)施；

3)太原繞城高速西礦街特大橋孔跨處橋梁現(xiàn)有防拋網(wǎng)情況；

4)通道、河道擋墻、綜合管線與橋梁具體位置關(guān)系。

2.2 根據(jù)調(diào)查現(xiàn)狀進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)

1)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁現(xiàn)有橋面排水情況。

橋面排水系統(tǒng)是橋梁結(jié)構(gòu)中的附屬工程，如果設(shè)計(jì)的不合理，就會(huì)造成橋面排水系統(tǒng)的失效和損壞，進(jìn)而很容易引起橋面瀝青鋪裝層和橋面伸縮縫的破壞，同時(shí)對橋面行車的舒適性和安全性也會(huì)有影響，因此橋面的雨水能否順利排出對橋下的構(gòu)筑物也會(huì)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(yùn)營，對雨水有更高的防護(hù)要求，因此，橋梁上排水不能影響橋下道路的正常運(yùn)行。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，西礦街特大橋采用排水設(shè)施為：設(shè)置橋面橫向坡度向橋兩側(cè)匯水，在箱梁翼緣處每隔5 m設(shè)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(yùn)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(cè)排放。

2)太原繞城高速西礦街特大橋橋孔處橋梁防撞設(shè)施。

防撞護(hù)欄作為橋梁上的重要安全設(shè)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(shí)防撞護(hù)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(xiàn)有的防撞設(shè)施來看，防撞護(hù)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(diǎn)，建議防撞護(hù)欄要做定期檢查，以避免發(fā)生防撞護(hù)欄失效而給其下穿城市道路運(yùn)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(xiàn)有防拋網(wǎng)情況。

橋上高速行駛的機(jī)動(dòng)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(yùn)營造成潛在的安全傷害，因此設(shè)置符合規(guī)定的安全網(wǎng)是保證橋下道路正常運(yùn)營的一個(gè)重要方面，也是防止碎屑和零碎物墜落的一個(gè)安全保障。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》11.7.4條第八款規(guī)定主要公路下穿時(shí)，主要公路為高速公路、一級公路時(shí)，跨線橋必須設(shè)置防撞護(hù)欄和防護(hù)網(wǎng)。本項(xiàng)目為城市快速路工程，可參照高等級公路的規(guī)定執(zhí)行。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，西礦街特大橋上跨已設(shè)置滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》的防護(hù)網(wǎng)。

4)通道、河道擋墻、綜合管線與橋梁具體位置關(guān)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(jié)構(gòu)橋柱及樁基周邊進(jìn)行，由于開挖作業(yè)等擾動(dòng)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(yán)重的后果。

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際測量，對下穿通道、河道擋墻、綜合管線等結(jié)構(gòu)及構(gòu)筑物等開挖邊界進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，考慮到預(yù)留作業(yè)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(guī)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(jìn)行邊坡支護(hù)，故采用全斷面開挖法，避免開挖過程中土體垮塌以及兩側(cè)不均勻受力，對橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞，因樁體周圍不能承受機(jī)械動(dòng)載，故放棄傳統(tǒng)鋼板樁式的直壁維護(hù)，采用澆筑鋼筋混凝土擋墻作為直壁支護(hù)。詳情見圖1。

3 下部主要施工方法簡述

3.1 基坑開挖

進(jìn)場施工前，先搭設(shè)圍擋封閉防護(hù)好施工現(xiàn)場。進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集，設(shè)置監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)，成立施工指揮小組，對全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，檢查施工機(jī)械，在開挖過程中先放出開挖邊線，破除原有路面結(jié)構(gòu)，然后由專人指揮由西向東分層開挖，土方及時(shí)外運(yùn)，不得堆棄在施工區(qū)域，每開挖一層進(jìn)行測量觀測，檢測土體及橋梁結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)噴錨防護(hù)緊跟進(jìn)行，確保邊坡安全，在距離結(jié)構(gòu)5 m范圍內(nèi)需要采用擋墻防護(hù)，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(jìn)行，待強(qiáng)度達(dá)到100%后及時(shí)完成墻后回填，在開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后在坑底設(shè)置排水溝和集水井，防止下雨對基底浸泡導(dǎo)致承載力無法滿足要求?；娱_挖采用人工配合機(jī)械開挖，基坑分層開挖、邊開挖邊支護(hù)一次成型。

3.2 主體結(jié)構(gòu)主要施工方法

基礎(chǔ)開挖完成后及時(shí)施工混凝土墊層及防水層，避免下雨基礎(chǔ)遭雨水的浸泡，影響地基承載能力，墊層施工完成后及時(shí)進(jìn)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(yè)，底板完成后進(jìn)行側(cè)墻及頂板施工，暗埋段全部采用側(cè)墻、頂板一次性施工的作業(yè)方式進(jìn)行，縮短工期同時(shí)減少施工縫，確保結(jié)構(gòu)整體性，對結(jié)構(gòu)受力有一定好處。側(cè)墻、頂板混凝土施工強(qiáng)度達(dá)到100%后，及時(shí)進(jìn)行通道兩側(cè)土的回填和路面恢復(fù)施工。

側(cè)墻需回填部分土應(yīng)在主體的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后再進(jìn)行?；靥顣r(shí)要對稱分層回填，人工示意打夯機(jī)進(jìn)行分層夯實(shí)，每層厚度不得大于30 cm，壓實(shí)度需要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。待回填完成以后，及時(shí)對路面進(jìn)行施工，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，進(jìn)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(jù)基坑開挖的施工順序分段進(jìn)行。在下穿結(jié)構(gòu)施工同時(shí)河道擋墻也同步施工，以確保同步施工完成后能夠及時(shí)回填，施工順序?yàn)殚_挖基坑→澆筑墊層→澆筑基礎(chǔ)→澆筑墻身→拆?；靥?。

由于河道基礎(chǔ)位于河道內(nèi)基坑深度為2.5 m以內(nèi)，開挖時(shí)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(jié)約工期，在進(jìn)行擋墻施工期間要對橋梁結(jié)構(gòu)做好防護(hù)工作，采用搭設(shè)臨時(shí)圍擋形式進(jìn)行，并安排專人監(jiān)督指揮，確保橋梁結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到碰撞破壞。詳情見圖2。

側(cè)墻需回填部分土應(yīng)在主體的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后再進(jìn)行。待回填完成以后，及時(shí)對路面進(jìn)行施工，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，進(jìn)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(jù)基坑開挖的施工順序分段進(jìn)行。各段內(nèi)管道安裝的順序組織平行流水作業(yè)，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(jìn)度。

在進(jìn)行管道施工前召集所有管線單位進(jìn)行協(xié)調(diào)，制定切實(shí)可行的施工計(jì)劃，制定每家施工單位的施工時(shí)間，同時(shí)在滿足規(guī)范要求的前提下對管道位置進(jìn)行合理優(yōu)化調(diào)整，盡量遠(yuǎn)離橋梁結(jié)構(gòu)，以免開挖基槽時(shí)對橋梁結(jié)構(gòu)造成影響，同時(shí)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(jié)省工期。在每道管線施工完成后及時(shí)按照要求進(jìn)行回填人工夯實(shí)，直至全部管道施工完成。

4 溝槽周邊沉降及位移監(jiān)測

開挖過程中不間斷對基坑邊坡、鄰近橋墩位移及沉降進(jìn)行觀測，如出現(xiàn)形變過大立即停止施工，并上報(bào)甲方、設(shè)計(jì)院，制定相應(yīng)補(bǔ)救措施，待形變穩(wěn)定后繼續(xù)施工。

為確保施工期間橋梁架結(jié)構(gòu)的安全，要全程對施工現(xiàn)場及結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，以監(jiān)測其位移變化情況，為結(jié)構(gòu)安全提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān)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(jié)構(gòu)的水平和垂直位移情況?；颖O(jiān)測點(diǎn)主要布置在開挖基坑上邊線以內(nèi)2 m位置，間隔5 m設(shè)置一個(gè)，均采用鋼筋水泥樁制作，埋深1 m確保牢固。在樁中心設(shè)置十字監(jiān)測點(diǎn)，橋梁結(jié)構(gòu)檢測點(diǎn)設(shè)置在外露系梁上，采用加十字點(diǎn)形式，每個(gè)系梁兩側(cè)設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，采用高精度全站儀觀測水平位移，采用精密水準(zhǔn)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(nèi)，說明無明顯位移可以繼續(xù)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(xù)施工。在施工期間安排專人對護(hù)坡結(jié)構(gòu)以及基坑周圍土體、橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行不間斷巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)向指揮小組上報(bào)。

5 結(jié)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(qiáng)質(zhì)量控制，使其符合工程設(shè)計(jì)及國家規(guī)范的相關(guān)要求。通過對各個(gè)交叉位置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全施工設(shè)計(jì)，施工方便，加快了施工進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量，提升了施工效率。