頂推箱形通道穿越高速公路的設計及創(chuàng)新研究

摘 要：陳莊路全寬40m，需穿越鹽靖高速公路。考慮到對高速交通干擾時間和造價，選取明挖頂推箱通的設計方案。項目采取了分幅施工，預制頂推箱通，盡量縮短對高速公路通行影響的時間，總體費用也較為經(jīng)濟。

關(guān)鍵詞：明挖頂推；箱形通道；下穿高速公路

1 工程概況

泰州市姜堰區(qū)修建地方道路陳莊路，需穿越鹽靖高速公路。鹽靖高速路基寬25.5m，雙向四車道，路基高出現(xiàn)狀地面約4.0m。綜合考慮對高速公路通行的影響、工程費用等，選取了箱涵明頂方案。通道口設置U形槽與接線道路銜接。

2 結(jié)構(gòu)設計

2.1 平面布置

起點樁號：K3+400，路線終點止于陳莊路與海姜大道交叉口，終點樁號：K5+187。路線全長：1.787km。陳莊路與鹽靖交叉樁號為：K4+452.051，交叉角度83.5°。

2.2 橫斷面布置

道路紅線寬度為40m，道路橫斷面布置為：4.5m（人行道）+3.5m（非機動車道）+1.5m（機非分隔帶）+21.0m（機動車道）+1.5m（機非分隔帶）+3.5m（非機動車道）+4.5（人行道）=40.0m，機動車道與非機動車道橫坡2.0%，人行道橫坡1.5%。箱身和U形槽部分的道路斷面為4.5m人行道+3.5m非機動車道+1.5m側(cè)分帶+11.25m機動車道+0.65m中分帶+11.25m機動車道+1.5m側(cè)分帶+3.5m非機動車道+4.5m人行道=43.55m。橫斷面的漸變段位于U型槽外道路部分。

2.3 箱形通道設計

中孔箱身內(nèi)道路凈高≥5.2m，邊孔箱身內(nèi)道路凈高≥3m。

邊箱身高度7.7m，箱身寬度9.4m，頂板厚70cm，底板厚80cm，邊墻厚70cm，邊墻與底板交界位置設20cm×20cm倒角，與頂板交界位置設50cm×50cm的加腋。外側(cè)設牛腿，放置搭板。中箱身高度7.7m，箱身寬度24.55m，頂板厚80cm，底板厚80cm，邊墻厚70cm，中墻厚65cm，邊中墻與底板交界位置設20cm×20cm倒角，與頂板交界位置設50cm×50cm的加腋。邊箱涵與路基銜接的部分采用8m長鋼筋混凝土 板，厚35cm，采用現(xiàn)場預制吊裝。箱身分東西兩節(jié)依次頂進，采用現(xiàn)場預制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，西箱長12.5m，東箱長14.5m，中間接縫按伸縮縫設計。外貼式橡膠止水帶在頂板與側(cè)墻處與附加防水層相接構(gòu)成第一道防水線，后澆帶內(nèi)設買入時鋼板橡膠止水帶，沿底板、側(cè)墻、頂板兜繞一圈，構(gòu)成第二道全封閉防水層。

2.4 支護

基坑四周均采用放坡，在高速公路中分帶內(nèi)打入一排100cm直徑鉆孔灌注樁為擋土墻，樁長18m，樁頂設冠梁連接成一個整體。

2.5 后背梁及滑板

后背梁為長2m，高3m的C30鋼筋混凝土墻，與箱涵同斜角，墻背填土按1：1.5放坡。滑板為30cm厚C30鋼筋混凝土板，縱向每隔3m設一道0.5×0.5m鋼筋混凝土錨梁，在錨梁端部設0.5×0.5×1.3m的導向墩。滑板與后背墻在交接位置設3.6m×1.2m加腋倒角。后背梁、滑板和導向墩應澆筑成一體，并應滿足強度和穩(wěn)定性要求。箱通直接在滑板上頂推。

3 技術(shù)創(chuàng)新和進步突出點

（1）以往頂推大體積結(jié)構(gòu)，需要設置大體積的后背墻或者群樁承擔頂推反力，本設計僅用體量極小的后背墻承擔反力，后背梁與滑板一體澆筑，這就相當于由以往靠土的被動土壓力承擔反力變?yōu)榭夸摻罨炷潦芾突迮c土的摩阻力共同承擔反力。（2）頂推完成后，滑板不拆除，仍然可以起到限制不均勻沉降的作用。類似工程往往為了限制通道口的土基和U形槽的不均勻沉降，設置工程樁或進行地基處理，本項目中滑板有著良好的整體性和充足的強度可以起到類似于橋頭搭板的作用，控制通道口的路基和U型槽與通道的不均勻沉降，不僅利于通車的舒適性也有利于工程防水。（3）本項目箱通寬度大，總共達到40m寬，且為斜交形箱通，頂推噸位也較大，故分為三個箱體分別進行頂推，共用了六臺300噸千斤頂。由于三個箱體不同步頂推，因此，在頂推滑板上設置了擋塊等構(gòu)造物進行限位，同時通過有效的施工監(jiān)控措施和頂推力的調(diào)整方案，保證頂推斜箱涵能夠基本順直。（4）由于箱通和U形槽長期處于地下水的浸泡環(huán)境，因此，采用了多層復合型防水結(jié)構(gòu)：混凝土自防水、外涂溶劑型再生橡膠瀝青防水涂料兩層；箱身主體伸縮縫采用外貼式止水帶、中埋式鋼邊橡膠止水帶、內(nèi)裝不銹鋼折型止水帶。有效的防水減小了后期養(yǎng)護成本，延長了主體結(jié)構(gòu)的使用壽命。（5）采用了坍落度較大的混凝土澆筑滑板，同時加強振搗，注意測量，滑板表面不再使用油脂或者石蠟等潤滑措施。此種設計節(jié)約了潤滑設施的費用并減少了一道施工工序，在實際現(xiàn)場頂推過程中也比較順暢。（6）采用了預制橋頭搭板，在箱涵頂推就位后，可以立即澆筑通道頂鋼筋混凝土現(xiàn)澆層，在施工現(xiàn)澆層的同時完成箱通與道路銜接部分的回填，并吊裝搭板，可以縮短工期。

4 與同類技術(shù)綜合比較

（1）與橋梁上跨方案相比：由于橋梁上跨需要保證高速公路5.2m的通行凈空，故橋梁引橋很長，造價高，且附近的道路平交口與高速較近，不便與橋梁銜接。估算造價為13935萬元（懸臂澆筑預應力混凝土連續(xù)箱梁）和11376萬元（裝配式預應力混凝土箱梁），本方案總造價為5560萬元，與之相比可分別節(jié)約60%和49%的造價，也更加能融入周圍的地方交通系統(tǒng)。（2）與暗頂箱形通道相比：暗頂法要求的填土厚度較大，這樣下穿通道的縱坡相應地會比較大，同時暗頂施工的技術(shù)要求較高。（3）與路改橋相比：路改橋方案主要優(yōu)點是施工期間交通組織較容易，施工難度及風險小；主要缺點是施工要破壞高速公路路基，施工時需修建臨時便道且施工工序較多。本方案與之相比可以節(jié)省2/3的影響高速交通時間。（4）與淺埋暗挖法相比：淺埋暗挖法優(yōu)勢在于對高速交通影響小，但是缺點在于工期很長、造價較高、施工風險較大。同時淺埋暗挖法對于通道頂部的填土厚度有較高要求，這使得通道坡度較大，U形槽段較長。本方案與之相比可以節(jié)約40%造價和60%的時間，同時施工風險小，施工難度低。

5 結(jié)束語

本項目現(xiàn)已完工，在設計及施工配合期內(nèi)進行了一些創(chuàng)新性的探索，達到了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]李廉錕.結(jié)構(gòu)力學[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2]曹豫濤.下穿高速公路頂推箱涵設計與施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通標準化，2010，11：114-116.