城市堤防工程下穿既有高架線路設計方案優化

胡超 HU Chao

（中鐵十七局集團第三工程有限公司，石家莊 050081）

1 工程概況

滹沱河防洪綜合整治新建右堤工程（太平河口至西塔子口段）位于石家莊市區北部，工程建設范圍內有新元高速公路、太行大街大橋等運輸大動脈穿過工程區，工程區南側平行分布石黃高速，北側平行分布著S302 省道，S232 省道、S204 省道橫穿工程區。本次新建右堤防洪標準為50年一遇設計，堤防工程等級為2 級，實施堤段長度為6.314km。筑堤材料均為黏性土，堤頂寬度為10.0m，迎水坡及背水坡坡比均為1：3。迎水側邊坡采用格賓護墊護坡，防護頂高程為堤頂高程-2.0m，格賓護墊護坡結構型式為：30cm 厚格賓護墊、10cm 厚砂礫料墊層，格賓護墊上覆蓋20cm 厚壤土，撒草籽植草；堤腳采用C20 混凝土，防護深度為3.0m。堤防背水坡采用草皮護坡。

本文依據該段城市堤防工程分別下穿新城大街跨滹沱河特大橋、太行大街跨滹沱河特大橋進行方案優化分析。

2 常規設計方案

2.1 下穿新城大街段

新建右堤下穿新城大街跨滹沱河特大橋處，原設計堤頂高程69.94m，迎水側防護采用20cm 厚C30 鋼筋混凝土護坡+10cm 厚C10 混凝土墊層+植草護坡+1m 厚C20 混凝土護腳，背水側護坡采用植草防護。堤頂路面工程結構層采用4cm 細粒式瀝青混凝土+6cm 中粒式瀝青混凝土+16cm 石灰、粉煤灰穩定級配碎石+16cm12%石灰穩定土。（圖1）

2.2 下穿太行大街段

新建右堤下穿太行大街跨滹沱河特大橋處，原設計堤頂高程67.45m，迎水側防護采用30cm 厚格賓石籠+10cm厚砂礫料墊層+1m 厚C20 混凝土護腳+C25 混凝土防浪墻，背水側護坡采用植草防護。堤頂路面工程結構層采用4cm 細粒式瀝青混凝土+6cm 中粒式瀝青混凝土+16cm 石灰、粉煤灰穩定級配碎石+16cm+12%石灰穩定土。（圖2）

3 方案優化原因及思路

3.1 優化原因

堤防工程施工主要為土方工程作業及堤頂路面作業。

從施工現場所用機械設備類型來看，機身高度大多位于3～4m 之間。其中1m3220 挖掘機機身高度約3m；50 裝載機機身高度約3.5m；攤鋪機機身高度約4m。機械設備正常作業期間，所需凈空最低不應小于5m。根據現場實際測量數據計算，原設計方案下穿新城大街橋下堤頂凈空約3.5m，下穿太行大街橋下堤頂凈空約3.7m，不能滿足大型機械例如挖機、裝載機、平地機、攤鋪機、壓路機、自卸車等機械正常施工。

原設計方案中橋下凈空僅滿足工程完成后車輛的通行需求，未考慮施工期間土方及路面機械設備對凈空的要求，導致設計凈空不滿足施工要求。為保證堤防下穿既有高架線路正常施工，考慮對原設計方案進行優化。

3.2 優化思路

3.2.1 下穿新城大街段 為滿足大型土方及路面機械設備正常施工且保證效率，本段優化思路主要為降低堤防填筑高度以增加橋下凈空。同時為解決該段堤防高度降低導致防洪功能不足問題，在堤防迎水側增加防浪墻設計。防浪墻是為防止波浪翻越壩頂而在壩頂擋水前沿設置的墻體，其主要功能為防浪、防洪、阻水，同時降低土堤高度。

3.2.2 下穿太行大街段 ①從便于施工方面考慮，降低填筑高度應作為首選，由于太行大街橋下段原設計方案已考慮到凈空不足的影響，已降低了堤防填筑高度，增加了防浪墻的設計。因此，方案優化在降低填筑高度方面已無下降空間。根據現場實測數據，堤防背水側凈空約7m，滿足大型路面設備施工需求，因而考慮在堤防背水側新增堤外聯通路方式保證堤頂線路通行。②從經濟合理方面考慮，線路通行功能已通過新增聯通路方式實現，投資已增加，堤防工程結構應考慮在滿足防洪功能前提下適當降低投資。因而考慮取消堤頂道路及混凝土防浪墻設計，適當增加堤防填筑高度用以保證防洪超高水位，確保增加投資控制在合理范圍。

4 優化方案

4.1 下穿新城大街段

①新建右堤工程里程2+240～2+300 下穿新城大街跨滹沱河特大橋段堤防頂部高程由69.94 調整降低至68.14，填筑高度降低1.8m，新城大街橋下兩側各30m 范圍內按坡度1:20，高差1.8m 降至調整后標高。優化后橋下空約為5.3m，滿足施工及應急救援車輛通行需求。②該段迎水側增加混凝土防浪墻設計，參照原太行大街段防浪墻方案，結構形式為L 形，高2m，寬1.3m，長度120m，里程2+210～2+330。（圖3）

圖3 新城大街橋下優化后設計方案斷面圖

4.2 下穿太行大街段

①新建右堤工程里程4+068～4+200 下穿太行大街跨滹沱河特大橋段堤防頂部高程由67.45 調整增加至68.65，堤防填筑高度增加1.2m，滿足防洪功能要求。優化后橋下凈空2.5m，仍能滿足改用小型土方機械施工需求。②堤頂路面工程結構層由原設計4cm 細粒式瀝青混凝土+6cm 中粒式瀝青混凝土+16cm 水泥穩定級配碎石+16cm12%石灰穩定土優化為3cm 厚粗砂墊層+混凝土磚。③取消該段混凝土防浪墻設計。④在該段堤防背水側增加聯通路設計，保證車輛通行需求。聯通路采用新增上下堤聯通路（160m）+利用既有地方道路（300m）形式。新增上下堤聯通路路面結構層保持堤頂路設計：4cm 細粒式瀝青混凝土+6cm 中粒式瀝青混凝土+16cm 石灰、粉煤灰穩定級配碎石+16cm12%石灰穩定土。（圖4）

圖4 太行大街橋下優化后設計方案斷面圖

5 優化方案評價

5.1 資源配置評價

下穿新城大街段，針對防浪墻結構增加了結構工班及配套的小型設備、材料。

下穿太行大街段，針對土方工程增加了小型機械；針對鋪裝工程增加了鋪裝工班及配套材料。

優化前后設計方案資源配置進行對比見表1。

表1 優化前后主要資源配置比較表

經過對比分析，下穿新城大街段優化方案可使用下穿太行大街段原設計方案的資源配置?？傮w上看，優化后方案只增加了小型壓路機、小型挖掘機及瓦工，資源配置方面科學合理。

5.2 經濟性評價

5.2.1 下穿新城大街段 對優化前后設計方案進行工程量及費用計算，得到土方、混凝土項目的最終工程量及費用（見表2）。結果表明，優化后土方工程量減少了1900m3，混凝土工程量增加了106m3，經過造價計算，優化后減少投資約0.5 萬元。

表2 優化前后工程量及費用比較表

5.2.2 下穿太行大街段 對優化前后設計方案進行工程量及費用計算，得到土方、混凝土磚、路面工程、混凝土項目的最終工程量及費用（見表3）。

結果表明，優化后土方工程量增加了1400m3，混凝土磚工程量增加了3520m2，路面工程量減少了280m，混凝土工程量減少了97m3，經過造價計算，優化后減少投資約27.4 萬元。

綜上所述，堤防工程下穿既有高架線路共節約投資約27.9 萬元。

6 結論

本文以石家莊市滹沱河防洪綜合整治新建右堤工程在施工中遇下穿既有線路施工作為研究對象，提出了針對性的優化方案，在增加凈空及實現通行需求方面綜合考慮，通過資源配置及經濟性分析進行優化，將便捷高效施工與控制成本相結合，達到了效益最大化目的。通過本工程得出主要結論如下：①城市堤防工程施工中，下穿線路凈空不滿足施工要求時，可優先考慮降低工程施工高度，同時以增加防浪墻形式來保證防洪功能。②當施工高度無法降低時，可考慮將有通行需求的頂道路在堤防背水側以增加聯通道路的形式保證通行功能。