合蚌客專下穿既有合六高速公路施工方案研究

楊雪成

1 工程概況

合六高速公路在雙墩集鎮北側以(30+40+30)m連續箱梁上跨既有淮南鐵路，合蚌客專上下行和蚌福聯絡線上下行在DK112+670～DK112+710段以路基形式下穿合六高速公路雙墩高架橋，蚌福聯絡線上下行分別位于合蚌客專正線兩側，線間距為6.5+5.0+6.5=18 m，兩側路基半寬分別為 4.3 m，路基面全寬為18+4.3 ×2=26.6 m，梁底標高為 67.919 m，既有地面標高為59.254 m，原地面距梁底高度為 67.919 －59.254=8.665 m，根據路基結構厚度，需要在此處下挖約3 m后，進行場拌改良土和級配碎石填筑，改良土下面施工6.1 m長的CFG樁。路基下穿高架斷面見圖1。

雙墩高架橋在此處跨度為30 m，橋墩編號為35號、36號，其中35號墩樁頂標高為58.446 m，36號墩樁頂標高為58.458 m，樁直徑均為2.0 m，墩柱直徑均為1.8 m。

圖1 路基下穿高架斷面

2 既有橋35號、36號墩樁柱計算

2.1 截面驗算

樁基頂部增加3 m自由樁長，驗算樁柱截面。活載采用公路—Ⅰ級荷載，橋梁通程序自動加載。水平力組合采用“汽車制動力+溫度力”與“支座摩阻力”的較小值進行判斷組合，根據計算結果，橋墩強度、裂縫配筋受“汽車制動力+溫度力”工況控制。

通過計算，原結構橋墩樁身配筋φ25鋼筋44根，樁基通長鋼筋φ25鋼筋22根，截斷鋼筋φ25鋼筋22根均滿足要求，計算結果詳見表1，表2。

2.2 樁基承載力計算

因35號和36號墩的樁基在④3弱風化泥質砂巖:σ0=500 kPa中，若按嵌巖樁柱考慮，則樁基承載力與原設計相同，開挖3 m后對樁基無影響。同時我們按摩擦樁對此進行檢算，計算結果如下:

1)35號墩。

開挖前單樁最大荷載Pmax=10 101.2 kN，單樁承載力[P］=13 460.42 kN，富余量 3 359.2 kN，安全系數 1.33;開挖后單樁最大荷載 Pmax=10 336.8 kN，單樁承載力[P］=12 146.5 kN，富余量 1 809.7 kN，安全系數 1.18。

2)36號墩。

開挖前單樁最大荷載Pmax=11 071.6 kN，單樁承載力[P］=13 724.4 kN，富余量2 652.8 kN，安全系數 1.24;開挖后單樁最大荷載 Pmax=11 299.4 kN，單樁承載力[P］=12 418.8 kN，富余量1 119.4 kN，安全系數 1.10。

計算結果滿足設計、施工要求。

表2 樁沖刷截面配筋表

3 防護措施

由于公路橋凈高的原因，在橋下不能采用機械打拔鋼板樁、旋挖鉆施工樁基等支擋措施，沖擊鉆施工樁基雖然凈空能滿足，但沖擊時震動力太大，對既有樁位和土層擾動較大，也不能采用，且由于路基邊離開公路橋墩距離較近，樁徑較小，人工挖孔樁不安全，根據實際情況和驗算，確定如下兩個施工防護方案:

方案1:因35號和36號墩的樁基在④3弱風化泥質砂巖:σ0=500 kPa中，為嵌巖柱樁，沉降和承載力受影響很小。因此可采用如下方案:公路橋墩內、外兩側同時分段開挖，外側可開挖深度控制在系梁底即可，約開挖2.5 m，以減少樁基和系梁承受的土壓力。縱向路基分段填筑，需加快填筑進度，減小機械震動，外側開挖的土方和路基填筑一同回填。方案1開挖斷面圖見圖2。

方案2:先在公路橋墩外側做6 m長、直徑為50 cm的高壓水泥旋噴樁，然后在公路橋墩內側(靠近新建鐵路)距公路橋樁基邊緣0.5 m處分段開挖，分段長度控制在5 m以內，做C30混凝土擋墻，擋墻高4 m，即在擋墻寬度范圍開挖深度為4 m，擋墻直接作為路肩使用。分段施工路基填筑，縱向施工路基的分段長度控制在10 m，在靠近擋墻處要采用靜壓，以減少對公路橋樁基四周土和擋墻的震動。防護斷面如圖3所示。

圖2 方案1開挖斷面圖

圖3 方案2防護斷面圖

因兩側開挖方案有如下諸多優點:施工容易，不需要大型機械，速度快，對既有樁位和土層擾動小，且投資很少，因此推薦采用方案1。

4 施工時另須注意的事項

經理論計算樁柱各項指標是滿足要求的，但施工時有很多機械通行，且既有淮南鐵路有列車通過，因此還應特別注意以下事項:

1)施工時必須加強支撐、管線、水位、地面等監測，防止過大變形、位移，基坑頂面禁止堆放棄土，禁止通行運土車輛。

2)如發現高架橋墩有變位，應立即停止施工，高架限行。

3)施工時應采取封閉施工措施，避免設備，材料等侵入既有鐵路限界。

5 結語

合蚌客專下穿既有合六高速公路施工方案吸取了以往同類項目的經驗和教訓，通過多方比較得出理想方案。合蚌客專站前已施工完畢，站后正在進行調試，此處采用兩側開挖方法進行施工，經過跟蹤監測，既有橋情況良好，未見裂縫產生，投資效益顯著，表明采用兩側開挖方案是成功的，也為以后類似的設計、施工提供一個有益的參考。