高速公路拼寬改造工程中小型構造物設計

孔大興

(江蘇省交通規劃設計院股份有限公司,江蘇南京 210014)

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高速公路拼寬改造工程中小型構造物設計

孔大興

(江蘇省交通規劃設計院股份有限公司,江蘇南京 210014)

摘要:根據高速公路拼寬改造工程的特點,在滿足公路設計規范及其功能性要求并考慮施工工藝的可操作性和便捷性的前提下,對3種不同類型小型構造物拼接改造設計方案進行探討,結合改造設計方案,有針對性地提出了設計及施工中的關鍵點。

關鍵詞:涵洞;拼寬改造工程;明通道;沉降縫;植筋技術

隨著社會經濟的快速發展,交通量迅速增長,很多高速公路在建成不久其服務水平就明顯下降,許多地區交通擁擠,對于公路建設的需求日趨強烈。但考慮到新建高速公路投資大、耗時長、占用土地資源多等原因,許多地區更傾向于在原有高速公路的基礎上進行改擴建。高速公路改擴建工程主要包括路基拼寬改造、橋涵拼寬改造及互通服務區拼寬改造等方面。小型構造物作為高速公路中橋涵專業的一部分,雖然單個小型構造物規模小、造價低,但由于其數量較多,而且與老百姓日常生活密切相關,其設計和施工是整個高速公路改擴建工程能否成為優質民生工程的關鍵所在。該文就高速公路涵洞通道拼寬改造的設計思路及設計方案進行探討。

1 改造設計前期工作

從業主單位收集原高速公路竣工圖設計文件作為項目初步的改造方案依據,現場采集原涵洞及通道的特征點實測數據作為改造設計的基礎數據。

對原涵洞和通道,應實測洞口內徑特征點的準確位置(坐標),并采集頂和底的高程,以上采集的點位盡量聯測中平高程(如圖1所示)。

2 設計思路

最大限度地利用原有工程是改擴建工程的基本要求。由于高速公路的改擴建既要改善其服務水平、提高其服務功能,又要充分利用原有的公路資源,最大限度地利用現有工程,盡可能減少拆遷數量、節約土地資源,較好地體現以人為本、注重環保的設計理念,原則上對需要拼寬改造的小型構造物盡量采取加固改造措施后拼寬利用,僅個別構造物由于結構病害嚴重或根據規劃調整等其他原因需拆除重建。高速公路改擴建工程中小型構造物改造設計思路總的來說有以下幾方面:

(1)在沒有特殊要求的情況下采用與原有涵洞及通道一致的結構形式和斷面進行拼接設計。

(2)原明通道在接長時需保證接長后箱頂最小填高處滿足瀝青面層設計厚度。

(3)在滿足設計要求及公路功能性的前提下,盡量考慮施工工藝的可操作性和便捷性。

圖1 涵洞橫斷面測量位置

3 改造設計方案

3.1 新老構造物采用設置沉降縫方式拼接

改建項目中大部分小型構造物采用這種改造設計方案。這種拼接方式是在新老構造物交界處設置一道沉降縫,縫寬1～2 cm,中間用瀝青麻絮或其他有彈性的防水材料填塞,原涵洞洞口翼墻、錐坡、隔水墻、帽石等相關部件拆除(如圖2所示)。

為防止結構物出現不均勻沉降而產生不規則裂縫,預先設置規則的沉降縫,使縫兩側的構造能自由沉降,既能滿足結構物變形要求,又能防止水分滲漏。沉降縫必須貫穿包括基礎在內的整個斷面,且斷面應整齊、方正,基礎和涵身或漿砌墻身上下不得交錯。

圖2 小型構造物沉降縫方式拼接示意圖(單位:m)

3.2 新老構造物采用植筋方式拼接

該改造設計方案一般用于接長部分較短的箱形明通道中。以某高速公路聯網收費改建工程中一處箱形通道拼寬設計為例:該箱形通道處于增設主線收費站的路基漸變段范圍內,通道需拼接的長度為129 cm。由于接長部分長度較小,同時考慮到該通道為明通道,若設置沉降縫,新老通道產生的不均勻沉降會使新老構造物交界處路面出現較明顯的錯縫現象,故采用植筋方式拼接。拼接施工時先拆除原通道洞口翼墻、帽石及錐坡等,并將明通道最外側的搭板拆除,根據實際拼寬長度新建搭板。通道拼接平縱面設計如圖3所示。

圖3 小型構造物植筋方式拼接平縱面示意圖(單位:m)

圖4 植筋示意圖(單位:m)

植筋施工工藝一般分為7個工序(如圖4所示):1)定位。根據設計圖的配筋位置及數量,錯開原結構鋼筋位置。2)鉆孔。根據布孔位置,使用沖擊電鉆鉆孔,要求孔徑及孔深根據植筋技術規范計算得出。3)洗孔。用毛刷套上加長棒伸至孔底,來回反復抽動,把灰塵、碎渣帶出,再用壓縮空氣吹出孔內浮塵,吹完后用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁,保證孔內清潔和干燥。4)注膠填孔。采用質量合格的植筋膠從里往外有序注入,注膠達到80%即可,孔內注滿膠后立即植筋。植筋前用鋼絲刷反復刷鋼筋植入部分,清除銹污,再用酒精或丙酮清洗。鉆孔內注完膠后,把經除銹處理的鋼筋立即放入孔口,慢慢單向旋入(不可中途逆向反轉),直至鋼筋伸入孔底。5)固化養護。鋼筋植入后,在強力植筋膠完全固化前不能振動鋼筋。6)抗拔試驗(抽檢)。在植筋施工前,對所用鋼筋及植筋膠進行現場拉拔試驗,確定鋼筋及植筋膠是否符合設計要求。7)接長部分洞身鋼筋綁扎及砼澆筑。

3.3 分離式基礎蓋板通道拼接方案

原通道結構類型為箱形結構,拼接部分采用蓋板結構,這種情況在高速公路改擴建工程中也經常出現(如圖5所示)。

圖5 蓋板拼接箱形通道示意圖(單位:m)

采用分離式基礎蓋板為簡支結構,蓋板可預制后吊裝安裝,分離式基礎的施工可避免因立模澆筑砼及基礎開挖造成道路臨時中斷。由于連接高速公路兩側的道路可能是該區域居民出行活動的交通主干道,若以箱形結構拼接,在基礎開挖、整體框架鋼筋綁扎及立模澆筑砼時勢必造成交通中斷,會對當地居民日常出行造成很大影響。因此,在這種較為重要的道路穿越處宜采用蓋板結構拼接,將影響降到最低。

4 設計及施工中的關鍵點

(1)原明通道拼接時,在保證接長部分箱頂最小填高的原則下,為了不降低凈空標準,通常采用降低洞口被交道標高的方式保證凈空,這樣容易導致排水不暢、洞口積水現象,這是在接長設計中需要注意的問題。

(2)在明通道采用沉降縫拼接設計方案中,拼接部分的涵底縱坡與原通道部分相差過大時,施工過程中一旦不注意,可能會使通道頂板處沉降縫張口過大,導致封內無法有效填充,這也是特別需要注意的關鍵點。

5 結語

高速公路拼寬改造項目中小型構造物往往數量較多且密切關系到老百姓的日常生活,其加寬改造設計應仔細和實用,體現以人為本。該文從功能性、施工可操作性及滿足規范要求出發,提出高速公路拼寬改造工程中小型構造物設計的總體思路,根據現場實際情況,提出3種不同小型構造物拼接改造設計方案,對高速公路項目中小型構造物拼接改造設計具有指導意義和參考價值。

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收稿日期:2015-11-23

中圖分類號:U449.1

文獻標志碼:A

文章編號:1671-2668(2016)02-0208-03