文/石京杰、霍嘯蘇

1 前言

改擴建公路在下穿既有高速公路時，可能會對既有公路環(huán)境、安全、通行和未來拓寬改造造成影響。為避免此類問題的發(fā)生，應依據(jù)公路工程行業(yè)規(guī)范和部門規(guī)章，在設(shè)計、施工階段進行相應的安全性評價。本文就改擴建公路下穿現(xiàn)有高速公路的安全評價開展研究，以期為相關(guān)設(shè)計、施工和管理提供參考。

2 泗陽縣眾裴一線下穿淮徐高速工程安全性評價實例

2.1 工程概況

泗陽縣眾裴一線現(xiàn)狀道路在（下穿淮徐高速處—莊盧線）現(xiàn)狀老路為雙車道二級公路，設(shè)計速度60km/h，路基寬度15m，路面寬度12m。改造后道路紅線寬度設(shè)計為35．5m，斷面為三塊板雙向四車道[1]。

眾裴一線與淮徐高速呈分離式立體交叉，下穿處對應G2513（淮徐高速）公路樁號為K143+500，并利用高速公路橋（姜莊高架橋）主橋橋孔下穿，與其交角為128°，橋梁斜度為38°。

2.2 符合性檢查

2．2．1 線形

根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD02-2017）和《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2014）相關(guān)條文，本項目下穿G2513（淮徐高速）處圓曲線半徑及回旋線參數(shù)線的設(shè)置均符合規(guī)范要求。但在半徑為573．898 的圓曲線需合理設(shè)置超高，若根據(jù)地理條件無法設(shè)置超高應采取必要的安全措施，如此段限速30km/h 并設(shè)置振蕩標線、減速丘等進行強制限速[2]。

2．2．2 凈高

根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2014）對公路凈高的規(guī)定“第3．61 條 3、一條公路應采用同一凈高。高速公路、一級公路、二級公路的凈高應為5m；三級公路、四級公路的凈高應為4．5m”[1]。

本項目下穿G2513（淮徐高速）處車道凈空最低為5．18m 能夠滿足規(guī)范要求。

2．2．3 縱斷面

根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2014）對道路縱斷面的規(guī)定，本項目縱斷面設(shè)計，最小凹型豎曲線半徑為23330m，最小凸型豎曲線半徑為25380m，最長坡長為130m。下穿高速段兩側(cè)縱坡分別為0．514%、0．417%，均滿足規(guī)范要求。

2．2．4 排水

根據(jù)劃分匯水區(qū)域及雨水量的計算，本工程雨水管管徑采用D1000。滿足規(guī)范要求。但是設(shè)計文件中應詳細考慮橋梁影響范圍的排水措施，做到切實有效，防止雨水在此范圍淤積，并且在非機動車道上方橋梁泄水孔處設(shè)置積水管以排除高速公路雨水影響[3]。

2．2．5 安全防護措施

《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTGD81-2017）對橋梁護網(wǎng)的規(guī)定，本項目眾裴一線下穿G2513（淮徐高速）處，G2513 姜莊高架橋現(xiàn)狀沒有橋梁護網(wǎng)，建議本次《眾裴一線（徐淮高速高架橋-267 省道段）施工圖設(shè)計》增加對G2513 姜莊高架橋橋梁護網(wǎng)的設(shè)計。

《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD06-2015）第3．2．7 條跨線橋的橋墩設(shè)置的規(guī)定下穿G2513（淮徐高速）段應設(shè)置公路路側(cè)護欄和橋墩保護措施，建議補充對橋下公路路側(cè)護欄和橋墩保護措施的設(shè)計。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)驗算

眾裴一線改造工程下穿徐淮高速時，因道路斷面的加寬，導致道路距離徐淮高速姜莊高架橋左幅橋（27+38+25）m 的6#墩、7#號墩，右幅橋（25+38+37）m 的7#墩、8#號墩較近高架橋存在安全隱患，橋梁墩臺及眾裴一線改造道路布置圖見下圖所示。

圖1 本項目下穿高架橋墩臺位置圖

從圖中可看出：改建道路雖避開了高架橋橋墩，但是左幅高架橋6#、7#墩承臺、右幅高架橋7#、8#墩承臺已經(jīng)被改建道路的非機動車道侵入。故改建道路不可避免將對高架橋的下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，以下分別考慮改建道路施工時與運營時對高架橋下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

2．3．1 原結(jié)構(gòu)分析

改建道路對于高架橋的影響主要體現(xiàn)在下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是否能夠滿足承載力需求，故需對原有結(jié)構(gòu)進行計算分析，以提取下部樁基的樁頂反力。本報告采用有限元分析軟件Midas 進行原高架橋（27+38+25）m的現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁進行結(jié)構(gòu)計算，全橋模型共計88 個節(jié)點，87 個單元，有限元模型如下：

圖2 （27+38+25）m 有限元模型

根據(jù)有限元模型計算數(shù)據(jù)，按公路—I 級荷載布載，考慮墩柱及承臺的重量，計算得到單樁樁頂最大作用力P 原頂=3560．8KN。

2．3．2 路基施工對高速公路橋墩的影響

依據(jù)施工方案，路基施工過程中高架橋下部基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的幾種不利情況：單側(cè)開挖機動車道或非機動車道時，承臺兩側(cè)的不平衡土的重力；進行路基土回填時，對承臺基礎(chǔ)產(chǎn)生的豎向力；壓實路基土時，因壓實機械作用于承臺基礎(chǔ)上的作用力（豎向土壓力及側(cè)向土壓力）。

通過計算可得，承臺頂回填土產(chǎn)生的樁頂作用力為P土頂=77KN。

側(cè)向土壓力為P土頂=32KN。

壓實機械豎向力（取18t 壓路機計算）按著地面積的邊緣向下作30°角擴散分布，側(cè)向土壓力計算采用機械換算成等待土層厚度進行計算，經(jīng)計算壓實機械產(chǎn)生的作用力為P機頂=121．23KN。

故施工時樁頂產(chǎn)生的最不利荷載為P樁頂=3560．8+77+32+121．23=3791．03KN

根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63-2007）第5．3．3 條，對承臺基礎(chǔ)進行豎向承載力驗算：

計算得[Ra]=4267．4KN，則，

P樁頂=3791．03KN＜[Ra]=4267．4KN

故施工期間樁基承載力滿足規(guī)范要求。

2．3．3 道路運營后對高速公路橋墩的影響

為分析眾裴一線改建工程建設(shè)運營后，上跨高架橋下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承載能力能否滿足要求，非機動車道車輛荷載取用0．7 倍的標準車輛（55t）荷載進行驗算[4]。

車輛荷載依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）4．3．4 節(jié)按著 地面積的邊 緣向下作30°角擴散分布。參照設(shè)計圖紙，選取最不利左幅6#墩進行計算，承臺侵入非機動車道區(qū)域長4．05m，寬1．97m，通過計算得運營期間車輛荷載傳遞到樁頂?shù)姆戳镻車頂=98KN。

承臺頂回填土產(chǎn)生的樁頂作用力為P土頂=77KN。

故運營時樁頂產(chǎn)生的最不利荷載為P樁頂=3560．8+77+98=3735．8KN

根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63-2007）第5．3．3 條，對 承 臺基 礎(chǔ)進 行 豎 向 承 載 力驗算：

計算得[Ra]=4267．4KN，則，

P樁頂=3735．8KN＜[Ra]=4267．4KN

故道路運營期間樁基承載力滿足規(guī)范要求。

2.4 沉降觀測方案評估

眾裴一線改建工程設(shè)計文件中對土質(zhì)路基、軟基處理進行沉降變形計算，采取了相應的設(shè)計措施。影響沉降計算的因素較多，施工期必須按設(shè)計要求進行系統(tǒng)的沉降變形動態(tài)觀測，確保已有建筑物無沉降。

根據(jù)道路運營期間結(jié)構(gòu)分析計算，道路建成運營后，應對影響范圍內(nèi)的墩柱基礎(chǔ)委托第三方進行監(jiān)測，設(shè)有限制指標，待監(jiān)測運營后一段時間結(jié)構(gòu)無變位后，方可取消監(jiān)測。

3 結(jié)語

通過本文具體案例，總結(jié)出公路改擴建工程下穿現(xiàn)有公路進行技術(shù)評價時應著重關(guān)注以下內(nèi)容：首先，要對工程設(shè)計方案的符合性檢驗，包括對道路線形、凈高、縱斷面、道路排水和安全防護措施等符合法律法規(guī)與標準規(guī)范；同時，由于公路改擴建施工過程中和運營后對現(xiàn)有橋梁會產(chǎn)生影響，需要對路基施工和道路運營后對現(xiàn)有橋梁橋墩的影響進行結(jié)構(gòu)驗算；道路建成運營后，對現(xiàn)有橋梁橋墩基礎(chǔ)進行監(jiān)測，待監(jiān)測運營后一段時間結(jié)構(gòu)無變位后，方可取消監(jiān)測。

另外，考慮到現(xiàn)有高速公路遠景規(guī)劃的擴建需求，高速橋梁遠期改造需加設(shè)橋墩，道路改擴建工程下穿現(xiàn)有高速公路橋梁需為遠期加設(shè)橋墩預留空間，以避免未來高速公路拓寬施工對下穿道路產(chǎn)生不利影響。