淺談既有高速公路箱涵接長鋼波紋管施工方案

淺談既有高速公路箱涵接長鋼波紋管施工方案摘要：新建高速公路樞紐工程與既有高速公路相接,往往需要對(duì)既有高速公路的既有涵洞進(jìn)行接長施工。結(jié)合太原西北二環(huán)高速施工中既有箱涵的接長，總結(jié)出既有高速公路箱涵接長鋼波紋管涵的施工方案。實(shí)踐證明，方案切實(shí)有效，可實(shí)施性高，施工安全、快速，為涵洞的接長施工提供了一種新的借鑒思路。關(guān)鍵詞：高速公路，箱涵接長，鋼波紋管涵，施工方案0引言新建高速公路樞紐工程與既有高速公路相接，除采用上跨或下穿的交叉連接方式外，還經(jīng)常需要對(duì)既有高速公路的既有涵洞進(jìn)行接長施工。接長的涵洞施工往往會(huì)干擾既有高速公路上行車的正常行駛，且影響時(shí)間長。選擇合適的接長方案，對(duì)降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)、縮短施工周期、確保行車安全、降低成本均有重要意義[1]。依托對(duì)太原西北二環(huán)高速公路西凌井樞紐與既有高速公路相接的過程中一座既有箱涵需要接長進(jìn)行研究，探討既有高速公路箱涵接長鋼波紋管的接長施工方案。1工程概況新建西凌井樞紐作為太原西北二環(huán)高速中的北二環(huán)高速起點(diǎn)，位于太原市陽曲縣西凌井鄉(xiāng)約5公里外的掃峪村南，是與既有太佳高速銜接的T型交叉樞紐。此樞紐東距太佳高速西凌井互通4.4km，西距太佳高速豐潤互通51.7km，北距北二環(huán)高速泥屯互通17.8km，整體采用迂回T型方案。北二環(huán)高速與既有太佳高速相接，北作為主交通流方向，樞紐范圍內(nèi)既有太佳高速采用主線分合流的方式與新建北二環(huán)高速主線相接，北二環(huán)主線上跨匝道。西凌井樞紐主要服務(wù)于既有太佳高速公路與新建北二環(huán)高速公路的交通流轉(zhuǎn)換[2]。太佳高速設(shè)計(jì)速度為80km/h，為雙向四車道斷面，路基寬度為24.5m。互通范圍內(nèi)對(duì)太佳高速進(jìn)行改線，采用匝道與主線相接。太佳高速改造范圍為TJK22+850～TJK24+780，互通范圍內(nèi)太佳高速路基寬度為25.5m?；ネㄆ矫娌贾檬疽鈭D如下：圖1西凌井樞紐與太佳高速互通交叉平面圖2方案選擇西凌井樞紐主線路基與既有太佳高速共線、拼寬，在既有高速TJK23+081.396有一處1-4×4m排水涵洞，如圖2所示。原設(shè)計(jì)為在既有TJK23+081.396涵洞右側(cè)(太佳南側(cè))接長箱涵10.2米，涵頂覆土7.25米，如圖3所示。西凌井樞紐與太佳高速交叉，產(chǎn)權(quán)單位要求新建四車道保通便道，該保通便道位于既有太佳高速南側(cè)。受涉路手續(xù)、保通便道征拆影響，進(jìn)地緩慢，工期壓力大，西凌井樞紐已成為本項(xiàng)目控制性工程；同時(shí)，按照產(chǎn)權(quán)單位要求，為避免拆除既有涵洞八字墻后長時(shí)間暴露，影響既有高速運(yùn)營安全，涵洞接長需快速完成。鋼波紋管涵作為近年來的新型工藝產(chǎn)品，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)較為簡(jiǎn)單，均為標(biāo)準(zhǔn)的模塊化應(yīng)用，生產(chǎn)周期短。現(xiàn)場(chǎng)主要為拼裝施工，不需要大型施工設(shè)備，安裝方便，施工工期短，也可減少對(duì)周邊環(huán)境的擾動(dòng)。同時(shí)該處既有涵洞只為排水設(shè)計(jì)，在不具備通行的情況下，對(duì)接長涵的形狀要求不高。因此決定，拆除既有涵八字墻后，迅速設(shè)置轉(zhuǎn)接井，接長涵改用施工速度較快的鋼波紋管涵；原設(shè)計(jì)TJK23+081.396的1-4×4m箱涵改為1-5m鋼波紋管涵，加快施工速度。圖2

TJK23+081.396箱涵布置圖圖3原設(shè)計(jì)涵洞接長立面圖圖4現(xiàn)箱涵接長端洞口3施工工藝既有高速公路箱涵接長鋼波紋管涵施工工藝流程具體如下：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→防護(hù)施工→既有涵洞附屬結(jié)構(gòu)拆除→基坑開挖→基底處理→轉(zhuǎn)接井施工→鋼波紋管涵管節(jié)拼裝→附屬施工→涵背回填3.1施工準(zhǔn)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)既有涵洞的坐標(biāo)、出入口高程、流水面坡度、與線路夾角等進(jìn)行復(fù)測(cè)，并與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如有偏差，及時(shí)聯(lián)系業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位，確定處理措施。施工前對(duì)涵洞接長范圍內(nèi)的管線和地下構(gòu)造物進(jìn)行調(diào)查，并及時(shí)與相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位取得聯(lián)系，進(jìn)一步核實(shí)管線的類型、埋深、走向，在地面做好標(biāo)記，與產(chǎn)權(quán)單位共同確定遷移和保護(hù)措施，安排專人監(jiān)控。3.2測(cè)量放樣按照設(shè)計(jì)文件提供的數(shù)據(jù)測(cè)出接長涵洞平面位置及出入口高程，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及施工圖紙要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，以核實(shí)涵洞的平面位置、涵長及出入口標(biāo)高是否與現(xiàn)場(chǎng)相符。3.3防護(hù)施工既有涵洞八字墻實(shí)測(cè)墻高5m。拆除過程中為了確保既有太佳高速行車安全，避免既有涵洞八字墻等結(jié)構(gòu)物拆除過程中造成周邊路基塌陷，需對(duì)既有涵洞周邊的高速公路路基進(jìn)行防護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，決定采用插打鋼板樁的方法對(duì)路基邊坡進(jìn)行防護(hù)。既有涵洞的鋼板樁防護(hù)范圍橫向?yàn)閺募扔懈咚俟仿坊吰碌钠履_到既有涵洞八字墻后1m處；縱向?yàn)榘俗謮ν鈨蓚?cè)2米范圍做防護(hù)，并在其邊坡上及空隙處堆碼土袋，總體上要減少拆除過程中對(duì)既有路基的擾動(dòng)。防護(hù)鋼板樁采用9m規(guī)格，60cm間距布置，是否加密打入依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行決定。因設(shè)轉(zhuǎn)接井施工，基礎(chǔ)厚度為1.2m，故鋼板樁需打入轉(zhuǎn)接井基礎(chǔ)以下不小于1m或打不動(dòng)為止，即為鋼板樁打入深度。運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼板樁，需要先檢查合適后再進(jìn)行編號(hào)使用。施工前用紅漆在鋼軌樁上劃分刻度，以便在插打的過程中控制打入深度。準(zhǔn)備工作完成后，將鋼板樁樁運(yùn)至指定位置，錘擊沉入。插打采用入土深度和貫入度雙標(biāo)控制，當(dāng)貫入度已達(dá)到控制貫入度，應(yīng)再捶擊100mm或者捶擊30～50擊，如無異常變化時(shí)，一般可以說不是遇到障礙物等情況，此時(shí)樁尖標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高相差不大時(shí)，即可停錘。3.4既有涵洞附屬結(jié)構(gòu)拆除既有涵洞八字墻的拆除在鋼板樁布置完成后快速進(jìn)行。拆除為自上而下的順序進(jìn)行，小型炮錘拆除為主，人工配合為輔。八字拆除過程中，做好防護(hù)仍是第一要素，在之前既有高速公路上原有的防撞隔離墩、警示標(biāo)志的基礎(chǔ)上，還要有專人進(jìn)行盯控，夜間也要設(shè)置爆閃燈、反光標(biāo)牌等,以便夜間從視覺方面對(duì)過往車輛進(jìn)行提示。拆除施工前還需對(duì)既有涵洞八字墻周邊的邊坡結(jié)合沉降觀測(cè)記錄判斷是否存在失穩(wěn)的前兆，拆除過程中若發(fā)現(xiàn)有邊坡失穩(wěn)等現(xiàn)象則立即停止施工，立即撤離，同時(shí)做好交通管制的準(zhǔn)備，采取對(duì)應(yīng)措施解決完成后再進(jìn)行施工。密切關(guān)注天氣情況，盡量選擇在雨天前拆除完成，避免不了時(shí)則需對(duì)相關(guān)部位采取防水覆蓋、坡腳堆放砂袋等措施。3.5基坑開挖基坑采用機(jī)械開挖、人工清底，四周各邊放寬1m，預(yù)留支立底板模板位置及作業(yè)寬度。機(jī)械開挖至距坑底30cm時(shí)采用人工開挖，挖至換填設(shè)計(jì)標(biāo)高后，快速開始基底換填。若避免不了雨期施工的情況下，在坑底四周設(shè)30×50cm排水溝。3.6基底處理本涵天然地基為粉土，設(shè)計(jì)要求地基承載力不低于150KPa。

本項(xiàng)目隧道洞渣較多，多為中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度高，可作為基底換填使用。因此按換填隧道洞渣進(jìn)行基礎(chǔ)處治，處治厚度按1.4m控制，轉(zhuǎn)接井基礎(chǔ)兩側(cè)按超出基礎(chǔ)20cm進(jìn)行換填，分層壓實(shí)。要求壓實(shí)系數(shù)不小于0.96，然后再對(duì)地基進(jìn)行承載力檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行基礎(chǔ)施工，3.7轉(zhuǎn)接井施工轉(zhuǎn)接井施工與鋼波紋管涵管節(jié)拼裝同步開始?；滋幚硗瓿珊?，測(cè)量放樣定位出轉(zhuǎn)接井與接長涵洞口處的基礎(chǔ)位置，鋼筋綁扎并澆筑混凝土完成基礎(chǔ)施工。之后開始轉(zhuǎn)接井臺(tái)身的鋼筋綁扎以及接長涵洞口處的管節(jié)拼裝。待洞口處的管節(jié)拼裝完成后，轉(zhuǎn)接井臺(tái)身以及八字墻支模，完成混凝土澆筑。轉(zhuǎn)接井設(shè)計(jì)為蓋板涵，因此蓋板為單獨(dú)預(yù)制。考慮受現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，無法原地現(xiàn)澆，因此決定本區(qū)域內(nèi)的涵洞蓋板統(tǒng)一在開闊場(chǎng)地統(tǒng)一預(yù)制，最后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊裝，完成轉(zhuǎn)接井的施工。以上鋼筋及混凝土的施工質(zhì)量均需規(guī)范及相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖5轉(zhuǎn)接井及接長涵洞口處立面圖3.8鋼波紋管涵管節(jié)拼裝測(cè)量放樣出涵管整體的位置、中心軸線、中心，檢查放樣范圍內(nèi)涵管底部平整度、標(biāo)高及基礎(chǔ)預(yù)拱度的設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。以中心軸線、中心為基準(zhǔn)，第一張波紋板定位，以此為起點(diǎn)向兩側(cè)延伸,直至涵管進(jìn)出口兩端;第二張板疊在(搭接長度為50cm)第一張板上面，對(duì)正連接孔。螺栓由內(nèi)向外插入螺孔，對(duì)面套上墊圈螺母，用套筒扳手預(yù)緊螺母[3]。拼裝環(huán)形圈由下向上順次拼裝;搭接部分上板覆蓋下板，圓周向連接采用階梯形，即上面二塊板的連接疊縫與下面二塊板的疊縫錯(cuò)位，連接孔對(duì)正后用螺栓由內(nèi)向外插入螺孔，用套簡(jiǎn)扳手預(yù)緊螺母。安裝完畢后，在管內(nèi)外均勻涂刷兩道瀝青，瀝青可為熱瀝青或乳化瀝青,瀝青涂層的總厚度應(yīng)不小于1mm。3.9附屬施工附屬施工主要為洞口的八字墻、翼墻施工，按照設(shè)計(jì)通用圖施工洞口處的八字墻、端墻，確保結(jié)構(gòu)物的尺寸和夾角沒有問題，鋼筋及混凝土的施工質(zhì)量均需規(guī)范及相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。注意八字墻、端墻應(yīng)按2x2m的間距布置泄水孔，泄水孔為內(nèi)徑10cm，壁厚3～5mm的PVC管。3.10涵背回填涵管側(cè)面、頂面回填料是結(jié)構(gòu)重要的組成部分，其參與結(jié)構(gòu)共同受力，回填料、壓實(shí)度、施工方法必須按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格執(zhí)行。涵背回填應(yīng)分層攤鋪，逐層壓實(shí)，頂面水平，壓實(shí)前每層厚度不宜大20cm，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度后再攤鋪下一層。涵管兩側(cè)的回填施工宜盡量同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行或者從結(jié)構(gòu)的一側(cè)到另一側(cè)交替鋪設(shè)填料。交替施工時(shí)，兩側(cè)的高度差不應(yīng)大于單層厚度。壓實(shí)度系數(shù)要求不小于0.96。同時(shí)考慮是對(duì)原路基的拓寬、既有涵洞的接長，涵管回填可以與路基的拓寬填筑一起進(jìn)行。老路基與新路基結(jié)合處，應(yīng)從老路堤坡腳向上開挖臺(tái)階，高度80cm，寬度1m，同時(shí)結(jié)合處鋪設(shè)土工合成材料。4工期及效益對(duì)比4.1工期對(duì)比結(jié)合該項(xiàng)目的施工，對(duì)比鋼筋混凝土箱涵接長與鋼波紋管涵接長的工序，其中防護(hù)施工、既有涵洞附屬結(jié)構(gòu)拆除、基坑開挖、基底處理、附屬施工、涵背回填的工期相同，不同之處在于臺(tái)身的施工工期。鋼筋混凝土箱涵接長施工，墊層施工1天，底板施工4天，側(cè)墻加頂板施工16天，合計(jì)工期21天。鋼波紋管涵接長施工，轉(zhuǎn)接井施工8天，其中包含轉(zhuǎn)接井基礎(chǔ)、臺(tái)身八字墻以及單獨(dú)預(yù)制的轉(zhuǎn)接井蓋板；鋼波紋管涵管節(jié)安裝3天。合計(jì)工期11天。根據(jù)以上分析，本項(xiàng)目使用鋼波紋管涵接長施工可節(jié)約10天的工期。4.2效益對(duì)比根據(jù)調(diào)查的市場(chǎng)價(jià)格及施工圖預(yù)算分析，1-4×4m混凝土箱涵造價(jià)每延米2.3萬元，接長10.2m混凝土箱涵成本23.46萬元；直徑5m鋼波紋管造價(jià)每延米約2萬元，接長施工8.2m，轉(zhuǎn)接井施工2m，按1-4×4m混凝土箱涵設(shè)計(jì)施工，合計(jì)施工長度10.2m成本為21萬元，平均每延米成本2.06萬元。綜合對(duì)比，使用鋼波紋管涵接長施工較鋼筋混凝土箱涵接長施工每延米造價(jià)節(jié)省0.24萬元。[4]由此可見，當(dāng)使用鋼波紋管涵接長既有箱涵時(shí)，接長的長度越長，經(jīng)濟(jì)效果越明顯。同時(shí)當(dāng)時(shí)社會(huì)環(huán)境受疫情的影響及越來越嚴(yán)格的環(huán)保政策，鋼筋原材、水泥、沙子等材料時(shí)常會(huì)供應(yīng)不及時(shí)，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)窩工，嚴(yán)重影響了總體施工進(jìn)度。使用鋼波紋管涵接長施工，既能不受鋼筋混凝土所需材料的影響，不污染環(huán)境，也能保證施工質(zhì)量的前提下，快速施工，不窩工，社會(huì)效益顯著。5結(jié)束語依托于太原西北二環(huán)高速施工中既有箱涵的接長，總結(jié)出既有高速公路箱涵接長鋼波紋管涵的施工方案。實(shí)踐證明，與鋼筋混凝土箱涵接長施工相比，鋼波紋管涵接長施工在造價(jià)、工期都有著非常大的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)對(duì)既有高速的行車安全影響小，安全性高，