既有高速公路通道涵凈空改造技術(shù)

闕杜勝

摘 ?要：在高速公路改擴(kuò)建工程中，既有高速大部分通道涵無法滿足現(xiàn)有施工機(jī)械的通行要求，而在通行問題中通道凈空問題尤為突出。在確保高速正常運(yùn)營的前提下，如何增大既有通道涵的凈空，顯得尤為重要。現(xiàn)根據(jù)龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程項(xiàng)目既有高速通道凈空改造技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：既有高速;通道涵;凈空改造

中圖分類號：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）22-0149-03

Abstract： In the expressway reconstruction and expansion project， most of the existing high-speed passageway culverts cannot meet the traffic requirements of the existing construction machinery， and the channel clearance problem is particularly prominent in the traffic problems. Under the premise of ensuring the normal operation of high speed， how to increase the clearance of the existing channel culvert is particularly important. This paper analyzes and summarizes the clearance reconstruction technology of the existing high-speed passage in the expansion project of Xiamen-Chengdu Expresswayin Longyan.

Keywords： existing high speed; channel culvert; clearance reconstruction

1 工程概況

廈蓉高速公路（G76福建龍巖段） K70+943通道涵4m（凈跨徑）×3.5m（凈高），長27.03m為龍巖市新羅區(qū)適中鎮(zhèn)通往該鎮(zhèn)溪柄村交通唯一通道，通道涵基礎(chǔ)采用C25鋼筋砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上下均鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，上層采用φ12@20cm;下層采用φ16@20cm布設(shè)，C15片石砼墻身，C25混凝土預(yù)制蓋板。地基承載力大于設(shè)計(jì)值184kPa，通道涵共分為五節(jié)，設(shè)置4道沉降縫，采用麻絲瀝青嵌縫隙，基礎(chǔ)與墻身預(yù)埋筋按縱向間距為0.5m，每側(cè)墻身位置橫向三排布設(shè)，凈保護(hù)層為5cm，分別埋入底板0.25m，插入墻身0.25m。涵背回填部分則是采用壓漿注水泥漿加固處理。

2 凈空改造思路

K70+943涵洞凈高為3.5m，而砼運(yùn)輸罐車凈高為4m無法由該涵洞進(jìn)入新建烏石山隧道進(jìn)口施工區(qū)域供應(yīng)砼，凈空加高主要是對原先人行分離鋪砌及基礎(chǔ)進(jìn)行改造降低使凈空達(dá)到4.2m高，行車道寬度為3m。

3 安全計(jì)算

結(jié)合既有高速管養(yǎng)單位提供的現(xiàn)狀涵洞資料，經(jīng)過現(xiàn)場充分完整的調(diào)查，取得足夠的基礎(chǔ)資料。

3.1 計(jì)算工況

工況一：假設(shè)基礎(chǔ)中部斷開，驗(yàn)算涵洞下方地基承載力是否滿足要求。

工況二：假設(shè)基礎(chǔ)中部未斷開，破除50cm后驗(yàn)算涵洞下基礎(chǔ)抗壓是否滿足要求，由于土體壓力作用于結(jié)構(gòu)下側(cè)1/3處，因此按最不利情況所有土體壓力作用于涵洞下基礎(chǔ)上計(jì)算。

工況三：假設(shè)基礎(chǔ)中部未斷開，破除50cm后驗(yàn)算涵洞基礎(chǔ)隆起穩(wěn)定性。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.2.1 工況一

汽車計(jì)算荷載等級按汽車-超20級，后輪施加重力為280kN，汽車制動(dòng)力不計(jì)，按照施加于單個(gè)涵洞翼墻上計(jì)，涵洞容重按照鋼筋混凝土25kN/m3計(jì)，原地基承載力fa取185kPa。

根據(jù)基礎(chǔ)地面承載力計(jì)算公式Pk=（Fk+Gk）÷A≤fa[3]，按伸縮縫斷開處計(jì)算基礎(chǔ)地面承載力Pk=115.6kPa<185kPa，因此地基承載力滿足要求。

本計(jì)算結(jié)果按照涵洞基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)襟邊寬度0.25m計(jì)，因此當(dāng)涵洞基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)襟邊寬度為0.25m即可滿足地基承載力要求。

3.2.2 工況二

計(jì)算荷載為墻后回填土體凈土壓力與汽車制動(dòng)力效應(yīng)的組合，其中汽車制動(dòng)力按照公路-I級汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不小于165kN計(jì)。總應(yīng)力σ=σh（靜止土壓力強(qiáng)度）+σq（汽車制動(dòng)力產(chǎn)生的壓應(yīng)力）=86124N/m2

3.2.3 工況三

按掛車-120計(jì)算，均布荷載長度取值為6.4m。根據(jù)文獻(xiàn)[4]第4.2.4條規(guī)定，支撐式支擋結(jié)構(gòu)，其嵌固深度應(yīng)滿足坑底隆起穩(wěn)定性要求，代入?yún)?shù)計(jì)算抗隆起穩(wěn)定性為7.659>一級支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗隆起安全系數(shù)Khe=1.8，因此涵洞破除50cm后基底隆起穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

根據(jù)以上計(jì)算，涵洞凈空加高施工方案滿足施工要求。

4 凈空增高施工工藝

4.1 施工前準(zhǔn)備

（1）將施工方案及計(jì)算書等資料按要求報(bào)送高速公路管養(yǎng)單位，得到批準(zhǔn)后方可進(jìn)場施工。

（2）在通道涵進(jìn)出口300m范圍內(nèi)原村道路設(shè)置安全施工標(biāo)示及減速慢行等施工安全警示牌，確保原村道行車安全。

（3）與鎮(zhèn)、村政府提前溝通，通過村廣播提醒村民途徑施工路段時(shí)需減速慢行。

（4）在每節(jié)通道涵的蓋板及兩側(cè)墻身布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，以便在施工過程中監(jiān)測通道涵頂部沉降及兩側(cè)收斂位移。

（5）在通道涵進(jìn)出口上方即既有高速路面上，以通道涵軸線為中心沿高速兩側(cè)2m間距各布設(shè)5個(gè)沉降觀測點(diǎn)。

4.2 施工工藝

4.2.1 舊路面破除

破除施工開始時(shí)，設(shè)置專職安全員對施工路段交通布控，對往溪柄村行人及車輛進(jìn)行交通指揮，間歇性通行，確保交通通行。

采用小型挖掘破碎機(jī)先對涵洞進(jìn)出口10～15m范圍內(nèi)的銜接段路面進(jìn)行破除，再對原涵洞內(nèi)人行分離鋪砌路面進(jìn)行破除，采用裝載機(jī)對破碎混凝土塊進(jìn)行鏟運(yùn)裝車，將混凝土塊拉運(yùn)至指定棄土場。

4.2.2 通道監(jiān)測

安排技術(shù)人員對高速路基及路面進(jìn)行經(jīng)常性巡查，對布設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)早晚監(jiān)測一次，確認(rèn)有無對既有高速產(chǎn)生不利影響，如若出現(xiàn)不利影響應(yīng)立即停止路面破除施工作業(yè)，采用其他破除方式。

4.2.3 地基加固

洞內(nèi)路面破除清理完畢后，對原涵洞基礎(chǔ)進(jìn)行地基加固處理，布設(shè)直徑為50mm的鋼花管作為壓漿孔，長度為2.5m～3.5m，采用徑向1.5m×1.5m梅花形布設(shè)。成孔后對鉆孔孔深及角度進(jìn)行檢測，合格后方可插入注漿鋼花管（注漿管開孔間距300mm）。漿液采用純水泥漿液，注漿水泥采用P.042.5袋裝普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比為1：（0.8～1），水灰比可根據(jù)現(xiàn)場注漿難易程度在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，注漿設(shè)計(jì)壓力為0.4MPa， 漿液注入量采取壓力～流量雙控法。

4.2.4 左半幅基礎(chǔ)破除

洞內(nèi)路面破除清理完畢后，為最大限度地減少對地層的擾動(dòng)，破除基礎(chǔ)前沿縱向?qū)νǖ篮A(chǔ)進(jìn)行切縫，切縫按距左幅墻身邊緣0.5m、2.0m、3.5m分別進(jìn)行布設(shè)，受限于QF-400型切縫機(jī)最大切縫深度，切縫與破除交替分四次進(jìn)行，每次深度為0.12m，總切縫深度按0.48m進(jìn)行控制。

對原涵洞左半幅基礎(chǔ)進(jìn)行破除，破除深度0.5m，寬度1.5m（預(yù)留兩邊50cm基礎(chǔ)襟邊不破除），同樣采用小型輪式挖掘破碎機(jī)進(jìn)行分1.5m半幅破除，破除時(shí)嚴(yán)格控制破擊角度，從洞口基礎(chǔ)水平破擊進(jìn)涵洞，嚴(yán)禁垂直破擊，并人工配合對原涵洞基礎(chǔ)鋼筋進(jìn)行氧割切除。

4.2.5 左半幅路面澆筑

基礎(chǔ)破除完畢后，采用人工對原基礎(chǔ)的表面進(jìn)行鑿毛，確保老混凝土接合面處凹凸差不小于6mm的粗糙面后，布設(shè)20cm×20cm直徑Φ16的鋼筋網(wǎng)片，在破除底部往上水平5cm處植入直徑Φ16間距20cm鋼筋，植入深度為30cm，增加基礎(chǔ)抗壓強(qiáng)度，避免在以后施工過程中對老涵洞基礎(chǔ)造成破壞，植筋使用雙組合高強(qiáng)黏結(jié)劑，將鋼筋插入孔內(nèi)后，反復(fù)旋轉(zhuǎn)插入拔出，直至附在鋼筋上的膠體表面沒有灰塵為止。在黏結(jié)劑固化前避免擾動(dòng)鋼筋，以免影響錨固效果。

路面混凝土澆筑時(shí)采用縱向1.5m寬半幅施工，確保道路通行，路面混凝土初凝后覆蓋土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于7d。

4.2.6 右半幅基礎(chǔ)破除及澆筑

待左半幅路面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將行車道改為已澆筑完成的左半幅鋼筋砼路面通行。采用同左半幅相同的施工步驟完成右半幅基礎(chǔ)破除及澆筑。

4.2.7 路面刻槽

為使新澆筑路面有足夠的摩擦力，保證路面構(gòu)造深度滿足使用要求，保障行車安全，在全幅路面施工完成并對新澆筑路面進(jìn)行清理后，使用路面刻槽機(jī)按3mm（深）×3mm（寬）×15mm（間距）對路面進(jìn)行硬刻槽，刻槽完成后立即將路面沖洗干凈。

4.2.8 恢復(fù)排水設(shè)施

路面刻槽完成后，在50cm襟邊基礎(chǔ)上采用M7.5機(jī)制砂磚砌筑25*30cm矩形單面攔水墻，形成排水溝恢復(fù)原先排水系統(tǒng)，保留原先涵洞人行分離排水形式。

4.2.9 安裝限高門架

改造完成后在通道涵進(jìn)出口10m位置設(shè)置直徑為10cm鋼管限高門架，防止在改造后使用過程中超高車輛對通道涵蓋板造成刮傷損壞，并在施工使用完畢后對原涵洞進(jìn)行原狀恢復(fù)人行分離路面。

5 檢測結(jié)果數(shù)據(jù)分析

5.1 洞內(nèi)外觀察

對涵洞洞內(nèi)外觀察未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

5.2 監(jiān)測成果整理與分析

該涵洞兩側(cè)蓋板沉降及墻身收斂的累計(jì)值及變化趨勢如表1。

5.3 結(jié)論

從對涵洞的兩側(cè)墻身收斂、蓋板下沉監(jiān)測數(shù)據(jù)來看蓋板下沉變形速率總體不大，變形速率均小于0.2mm/d;兩側(cè)墻身收斂變形速率較小，兩側(cè)墻身收斂變形速率0.2mm/d。結(jié)合監(jiān)測情況及現(xiàn)場情況，判斷該涵洞已處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。以上分析表明，通道涵凈空改造施工方案合理，所采用的技術(shù)措施對保證通道兩側(cè)路基穩(wěn)定及通道上方高速公路的安全運(yùn)營取得了良好的效果。

6 結(jié)束語

在高速公路擴(kuò)建工程中，對既有高速通道涵改造施工過程中，涵洞改造施工過程中，為保證既有高速公路的運(yùn)營安全，合理選擇加固防護(hù)技術(shù)措施，嚴(yán)控地層變形是工程的關(guān)鍵。因此在施工前必須對既有高速公路進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和勘測，對施工方案進(jìn)行研究和審核。在施工過程中，必須嚴(yán)格對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，嚴(yán)格把關(guān)，確保既有高速公路運(yùn)營的安全性和穩(wěn)定性。

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