陳國(guó)佳，魏文鼎

（1.江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇　南京　210043；2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東　廣州　500010）

道路穿越式涉路行為安全評(píng)價(jià)技術(shù)研究

陳國(guó)佳1，魏文鼎2

（1.江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇南京210043；2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州500010）

在各類涉路行為日趨普遍的情況下，對(duì)涉路行為的安全評(píng)價(jià)結(jié)論成為行政許可的主要依據(jù)。針對(duì)道路穿越式行為可能會(huì)對(duì)原路基、路面帶來(lái)不同程度的破壞，結(jié)合呂梁山風(fēng)景區(qū)旅游公路新城區(qū)段下穿連徐高速公路安全性評(píng)估實(shí)例，就道路穿越式涉路行為的安全評(píng)價(jià)展開(kāi)研究，提出一套可以付諸實(shí)踐的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

涉路行為；安全評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；符合性檢驗(yàn)；結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

0　引言

道路穿越式涉路行為［1］是指從公路路面下部通過(guò)的涉路行為，主要包括鐵路、公路、城市道路穿越。根據(jù)穿越位置的不同，道路穿越式涉路行為可分為路基下穿越和橋孔下穿越兩大類。路基下穿越可能會(huì)引起路基的不均勻沉降或局部隆起，造成路面結(jié)構(gòu)的破壞；嚴(yán)重時(shí)甚至引起路基的失穩(wěn)，造成公路結(jié)構(gòu)層的傾覆。橋孔下穿越可能會(huì)引起地基的不均勻沉降，造成橋墩結(jié)構(gòu)的水平或豎向位移，嚴(yán)重時(shí)造成橋墩的傾覆及上部結(jié)構(gòu)的破壞。

然而，我國(guó)目前對(duì)于該類涉路行為的安全評(píng)價(jià)工作還沒(méi)有相對(duì)統(tǒng)一的實(shí)施辦法，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也存在不足，形成了基層部門自行組織、自行聘請(qǐng)技術(shù)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)的局面，導(dǎo)致評(píng)價(jià)工作不規(guī)范、評(píng)價(jià)結(jié)論權(quán)威性不足，行政許可制度執(zhí)行中存在較多問(wèn)題［2～4］。

為了改變?cè)擃惿媛沸袨榘踩u(píng)價(jià)工作實(shí)施過(guò)程中無(wú)章可循的現(xiàn)狀，本文就道路穿越式涉路行為的安全評(píng)價(jià)展開(kāi)研究，以圖提出一套可以付諸實(shí)踐的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這不論對(duì)公路管理機(jī)構(gòu)還是設(shè)計(jì)單位、施工單位、涉路工程申請(qǐng)人都能提供一定的指導(dǎo)意義。

1　公路穿越式涉路行為評(píng)價(jià)內(nèi)容

（1）穿越段道路設(shè)計(jì)指標(biāo)符合性檢驗(yàn)：位置、線形（平縱指標(biāo)）、交叉角度、視距、凈空、排水、交通安全措施等是否滿足規(guī)范要求；設(shè)計(jì)方案是否滿足未來(lái)公路拓寬改造的要求；

（2）驗(yàn)算新建道路路基填挖后既有公路橋梁結(jié)構(gòu)是否安全，或分析新建公路隧道或箱涵結(jié)構(gòu)施工對(duì)既有公路路基安全的影響；

（3）施工保障措施：評(píng)價(jià)施工方案是否符合現(xiàn)場(chǎng)情況及相關(guān)規(guī)范的要求，施工區(qū)交通組織、安全保障措施和施工應(yīng)急預(yù)案等是否合理；

（4）運(yùn)營(yíng)期安保措施。

2　呂梁山風(fēng)景區(qū)旅游公路新城區(qū)段下穿連徐高速公路安全性評(píng)估實(shí)例

2.1工程概況

某市擬新開(kāi)辟一風(fēng)景區(qū)以開(kāi)發(fā)旅游資源。該風(fēng)景區(qū)旅游公路工程全長(zhǎng)3.5 km，采用二級(jí)公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度采用60 km/h。路基寬度采用12.0 m，路面寬度采用8.5 m，其中：行車道寬2× 3.5 m，硬路肩寬2×0.75 m，土路肩寬2×1.75 m。

其中一段需要下穿沿江高速公路某橋梁，橋梁全橋13孔20 m，全橋兩聯(lián)組合為19.954 m+5× 20 m+19.954 m和19.954 m+4×20 m+19.954 m，橋梁全長(zhǎng)266.016 m。本橋上部結(jié)構(gòu)采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺(tái)，橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，橋墩直徑1.2 m。平面位于R=7 000 m的左偏圓曲線上。

既有橋梁主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：設(shè)計(jì)荷載：汽車-超20級(jí)；掛車-120；路基寬度：28 m；設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300（1/100）；地震基本烈度：Ⅶ度。

由于橋下凈空不足，設(shè)計(jì)方案中下穿高速公路段采用路塹形式，見(jiàn)圖1。U型槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土采用C30。U型槽長(zhǎng)期處于地下水的環(huán)境中，U型槽兩外側(cè)壁及內(nèi)側(cè)底板采取防水措施，抗?jié)B等級(jí)為W6級(jí)，另外在U型槽的兩外側(cè)壁及內(nèi)側(cè)底板涂滲透結(jié)晶型防水材料，在底板下鋪膨潤(rùn)土防水毯。U型槽底部高程大于常水位的路段采用石砌擋土墻防護(hù)邊坡，小于此數(shù)值的路段采用U型槽，以防止地下水侵害路面結(jié)構(gòu)層。

圖1　路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖

在高速公路橋梁下方采用沉井法施工，沉井采用排水下沉，每塊沉井長(zhǎng)度為20 m。先施工沉井，再施工相鄰兩側(cè)U型槽，由于地下水位較高，且沉井采用排水下沉，因此采用沉井法施工的范圍內(nèi)進(jìn)行輕型井點(diǎn)降水。

下穿橋梁段路基右側(cè)沿橋臺(tái)錐坡坡腳線外側(cè)5 m做兩排高壓旋噴樁，樁長(zhǎng)18 m。路基左側(cè)靠近高速公路橋墩一側(cè)，采用單排10 cm塑料管灌漿加固橋墩土體，對(duì)橋梁墩臺(tái)進(jìn)行防護(hù)。

下穿段路面降水通過(guò)漫流進(jìn)入路面邊緣集水井，通過(guò)鋼筋混凝土排水管連至路線檢查井，再通過(guò)鋼筋混凝土排水管匯入泵房，最后經(jīng)泵房集中排出。

2.2穿越公路設(shè)計(jì)指標(biāo)符合性檢驗(yàn)

（1）線形（平縱指標(biāo)）

穿越道路采用二級(jí)公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度采用60 km/h。經(jīng)核查：下穿段平面位于半徑300 m的圓緩—緩直段，緩直段后接半徑為428.907 m的直緩段，平曲線半徑滿足規(guī)范要求。凸形豎曲線最小半徑5 000 m，凹形豎曲線最小半徑3 000 m，滿足規(guī)范要求。路線最大縱坡為1.831%，最小坡長(zhǎng)150 m，滿足規(guī)范要求。

（2）交叉角度

下穿道路與高速橋梁的交角為90°，滿足規(guī)范要求。

（3）視距

分離式立體交叉跨線橋應(yīng)滿足橋下公路的視距和對(duì)前方信息識(shí)別的要求。經(jīng)核查，下穿道路在高速橋梁處的視距滿足規(guī)范要求。

（4）凈空

本工程下穿橋梁第13孔，設(shè)計(jì)文件高速橋下凈高調(diào)整為：下穿段終點(diǎn)處路線凈高5.3 m，考慮高速未來(lái)拓寬后凈高為5.1 m，凈空高度滿足要求。公路路基邊緣距12號(hào)橋墩蓋梁0.95 m，距13號(hào)臺(tái)前錐坡2.83 m，凈空寬度滿足規(guī)范要求。

（5）排水

本工程在下穿段的路線縱坡為2.33%，縱斷面最低點(diǎn)在K1+580位于橋梁外側(cè)，滿足規(guī)范要求。

高速公路現(xiàn)有排水溝斷面尺寸為底寬0.6 m、深1.0 m、頂寬2.6 m，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)排水溝斷面尺寸為底寬1.0 m、深1.5 m、頂寬4.0 m，滿足排水要求。

（6）安全防護(hù)措施

本工程道路雖為二級(jí)道路，但車流量較大，下穿處U型槽側(cè)墻的端面設(shè)置立面警示標(biāo)記。

2.3橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

為保證下挖施工對(duì)原有高速橋梁結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破壞，需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性驗(yàn)算。橋梁樁基承載能力驗(yàn)算：計(jì)算開(kāi)挖后橋臺(tái)以及橋墩樁基在正常使用極限狀態(tài)荷載作用下的樁頂位移、地基承載力，在承載能力極限狀態(tài)荷載作用下的樁基受彎、受壓承載力，驗(yàn)算以上是否滿足要求。

（1）橋臺(tái)樁基承載能力驗(yàn)算

在進(jìn)行樁基承載能力驗(yàn)算時(shí)，不考慮高壓旋噴樁加固對(duì)橋臺(tái)的影響，橋臺(tái)樁基承受的土壓力計(jì)算高度為開(kāi)挖后的地面至橋臺(tái)臺(tái)后填土表面的高度，計(jì)算地面處樁基荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　地面處13號(hào)橋臺(tái)樁基荷載計(jì)算表

計(jì)算結(jié)果及驗(yàn)算：13號(hào)橋臺(tái)樁基計(jì)算內(nèi)力沿樁長(zhǎng)分布見(jiàn)圖2，13號(hào)橋臺(tái)樁基承載力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

圖2　13號(hào)橋臺(tái)樁基計(jì)算內(nèi)力沿樁長(zhǎng)分布圖

表2　13號(hào)臺(tái)樁基承載力結(jié)果表

經(jīng)驗(yàn)算：

13號(hào)臺(tái)樁基地面處水平位移6.41 mm＜10 mm，臺(tái)底水平位移滿足要求；樁底實(shí)際承載力2 508 kN＜樁底容許承載力4 288 kN，地基承載力滿足要求；實(shí)際彎矩最大值2 094 kN·m＜彎矩抗力值4 838 kN·m，實(shí)際軸力最大值2 754 kN＜軸力抗力6 080 kN，樁基受彎、受壓承載力滿足要求。

（2）橋墩樁基承載力驗(yàn)算

12號(hào)墩經(jīng)開(kāi)挖后對(duì)樁基產(chǎn)生水平土壓力，在承載力驗(yàn)算時(shí)，不考慮高壓旋噴樁的影響，樁基受到的側(cè)向土壓力計(jì)算高度為開(kāi)挖的高度，橋墩樁基荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　地面處12號(hào)墩樁基荷載計(jì)算表

計(jì)算結(jié)果及驗(yàn)算：12號(hào)橋墩中樁計(jì)算內(nèi)力沿樁長(zhǎng)分布見(jiàn)圖3，12號(hào)橋墩中樁承載力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

圖3　12號(hào)橋墩樁基內(nèi)力沿樁長(zhǎng)分布圖

表4　12號(hào)墩樁基承載力結(jié)果表

經(jīng)驗(yàn)算，12號(hào)墩樁基地面處水平位移1.732 mm＜ 10 mm，樁頂水平位移滿足要求；樁底實(shí)際承載力4 538 kN小于樁底容許承載力6 044 kN，地基承載力滿足要求；實(shí)際彎矩最大值508.6 kN·m＜彎矩抗力值2 084 kN·m，實(shí)際軸力最大值5 170 kN＜軸力抗力20 550 kN，樁基受彎、受壓承載力滿足要求。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)保護(hù)措施

原設(shè)計(jì)下穿橋梁段路基右側(cè)沿橋臺(tái)錐坡坡腳線做兩排高壓旋噴樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8.5 m。根據(jù)評(píng)估審查意見(jiàn)，為減小井點(diǎn)降水對(duì)高速公路路基的影響，改為將高壓旋噴樁打入粘土層，樁長(zhǎng)18 m，并且做出高速公路路基錐坡外側(cè)5 m，符合要求。

原設(shè)計(jì)地勘資料顯示地下水常水位為37.47 m，經(jīng)核實(shí)確認(rèn)地下水常水位為33.60 m，隨季節(jié)變化約為1.0 m，按34.60 m驗(yàn)算U型槽抗浮系數(shù)為1.17，滿足要求。

2.4施工保障措施

（1）沉井下沉、高壓旋噴樁開(kāi)挖施工時(shí)采用一定的防護(hù)措施，確保大橋下部結(jié)構(gòu)的安全。

（2）沉井采用排水下沉施工方法，在施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，抽取的地下水要及時(shí)進(jìn)行排除，防止出現(xiàn)大范圍的漫流以及積水。

（3）施工方案在橋臺(tái)兩側(cè)坡腳外各設(shè)置一個(gè)地下水位觀測(cè)孔，用于觀測(cè)地下水位情況，若地下水位下降速度過(guò)快、降幅過(guò)大，應(yīng)減小降水速度。在降水期間，應(yīng)定期對(duì)基坑外地面、橋臺(tái)錐坡、橋墩及橋臺(tái)背墻附近高速公路路面進(jìn)行沉陷監(jiān)測(cè)。

（4）高壓旋噴樁施工時(shí)嚴(yán)禁大范圍開(kāi)挖土體，旋噴樁完成后要立即回填，保證橋梁下部結(jié)構(gòu)的安全。

（5）施工場(chǎng)地應(yīng)設(shè)明顯的安全警戒線，夜間施工時(shí)應(yīng)設(shè)醒目的標(biāo)志燈，施工現(xiàn)場(chǎng)燈光必須嚴(yán)格規(guī)范布置，以免對(duì)高速公路橋上行駛車輛造成眩光等影響。施工過(guò)程中嚴(yán)禁地方村民、行人，尤其是兒童和老人進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)，嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入高速公路路面，以免對(duì)高速公路正常運(yùn)行造成隱患。

（6）施工使用機(jī)械應(yīng)符合安全標(biāo)準(zhǔn)，操作人員應(yīng)具有相關(guān)的職業(yè)資格證，開(kāi)挖操作需嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)行，嚴(yán)令防止由于機(jī)械設(shè)備操作不當(dāng)對(duì)橋墩樁基本身造成破壞。

2.5運(yùn)營(yíng)期安保措施評(píng)價(jià)

（1）設(shè)計(jì)在交叉處附近按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置限速標(biāo)志和解除限速標(biāo)志。

（2）設(shè)計(jì)在立交橋下入口處設(shè)置了限高4.5 m的限高龍門架，限高龍門架距橋梁的距離應(yīng)滿足未來(lái)沿江高速拓寬的需求。

（3）在雨季應(yīng)對(duì)下穿路段的排水設(shè)施進(jìn)行檢查，保證排水通暢及道路運(yùn)行安全。

（4）建議對(duì)下穿處橋墩、橋臺(tái)設(shè)置沉降觀測(cè)設(shè)施，定期對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，確保高速公路橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。

3　結(jié)　語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)核查旅游公路下穿段的道路指標(biāo)：線形（平縱指標(biāo)）、交角、視距、凈高、位置均滿足規(guī)范要求。

（2）經(jīng)驗(yàn)算，12號(hào)橋墩及13號(hào)橋臺(tái)開(kāi)挖后地基承載力滿足要求，樁基自身的抗彎、抗壓承載力以及樁頂水平位移均滿足要求。

（3）經(jīng)過(guò)核查旅游公路下穿段的路基、路面排水均滿足規(guī)范要求。

（4）設(shè)計(jì)對(duì)高速公路橋面水進(jìn)行集中收集后排至路基兩側(cè)排水溝內(nèi)，設(shè)計(jì)符合要求。

（6）為減小井點(diǎn)降水對(duì)高速公路路基的影響，將高壓旋噴樁打入粘土層，樁長(zhǎng)18 m，并且做出高速公路路基錐坡外側(cè)5 m，符合評(píng)估意見(jiàn)要求。

（7）經(jīng)核實(shí)確認(rèn)地下水常水位為33.60 m，隨季節(jié)變化約為1.0 m，按34.60 m驗(yàn)算U型槽抗浮系數(shù)為1.17，滿足要求。

（8）高速公路現(xiàn)有排水溝斷面尺寸為底寬0.6 m、深1.0 m、頂寬2.6 m，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)排水溝斷面尺寸為底寬1.0 m、深1.5 m、頂寬4.0 m，滿足排水要求。

（9）施工方案在橋臺(tái)兩側(cè)坡腳外各設(shè)置一個(gè)地下水位觀測(cè)孔，在降水期間，應(yīng)定期對(duì)基坑外地面、橋臺(tái)錐坡、橋墩及橋臺(tái)背墻附近高速公路路面進(jìn)行沉陷監(jiān)測(cè)，符合要求。

［1］張波.高速公路穿跨越式涉路工程安全評(píng)價(jià)技術(shù)探討與應(yīng)用實(shí)例［J］.科技資訊，2014（9）:137.

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U491.3

B

1009-7716（2016）07-0043-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.012

2016-03-13

陳國(guó)佳（1985-），男，江蘇南京人，工程師，從事道路、交通工程設(shè)計(jì)工作。