劉亮明(石家莊交通勘察設(shè)計(jì)院, 河北 石家莊 050000)
交叉點(diǎn)處水利干渠為明渠,為供飲用水渠道,渠底凈寬 3 m,上口寬 12.1 m,渠底及渠兩側(cè)邊坡上采用現(xiàn)澆混凝土襯砌,渠頂兩側(cè)的堤頂為 4.55 m 寬,渠道左、右側(cè)運(yùn)行維護(hù)道路分別為 3.9 m 寬、2.4 m 寬,渠道外側(cè)邊坡采用混凝土框格植草護(hù)坡(如圖 1 所示)。
圖 1 水利干渠現(xiàn)狀
全線采用雙向兩車道二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度 80 km/h,路基寬度 12 m=2×(3.75 m 行車道+1.5 m 硬路肩+0.75 m土路肩),汽車荷載等級(jí):公路—Ⅰ級(jí),地震動(dòng)峰值加速度0.20 g。
公路工程與水利干渠交叉角度為 80°,干渠位于公路直線段,采用橋梁方式跨越干渠,上部結(jié)構(gòu)采用 3 m×40 m的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁,3 孔一聯(lián),小箱梁采用預(yù)制,先簡(jiǎn)支后連續(xù)。橋梁基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注摩擦樁,樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受,并考慮樁端阻力,橋下凈空 4.6 m。橋梁與干渠構(gòu)造分離,公路實(shí)施期、運(yùn)營(yíng)期對(duì)干渠不會(huì)產(chǎn)生不利影響,橋梁上部構(gòu)造斷面見(jiàn)圖 2。
根據(jù) JTG D60-2015《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》第1.0.4 條規(guī)定,橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí),橋梁主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限不低于 100 a。根據(jù) JTG H11-2004《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》,在公路運(yùn)營(yíng)期內(nèi)新建橋梁交付使用 1 a 后,進(jìn)行第一次全面檢查,之后每隔不到 3 a 進(jìn)行一次全面檢查,根據(jù)全面檢查結(jié)果對(duì)橋梁進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。超出設(shè)計(jì)使用年限后,若仍滿足設(shè)計(jì)使用要求,將加密定期檢查的頻率,每年都進(jìn)行全面檢查、維修養(yǎng)護(hù),若不能滿足設(shè)計(jì)使用要求,則按規(guī)定進(jìn)行拆除重建。
為滿足《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)技術(shù)要求(試行)》的要求,設(shè)計(jì)跨越水利干渠橋梁時(shí)應(yīng)采用防護(hù)措施。
圖 2 上部構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖
采用一跨跨越干渠主體部分,橋梁的下部結(jié)構(gòu)布置在渠道外坡腳以外,樁基與渠道外坡腳最小直凈距 5.5 m,樁基施工時(shí)在遠(yuǎn)離外坡腳側(cè)進(jìn)行,保證水利干渠運(yùn)行維護(hù)道路以上的凈空尺寸≥ 4.5 m。
跨越橋梁兩側(cè)設(shè)置 SA 級(jí)墻式防撞護(hù)欄,防撞護(hù)欄高出橋面 1 m,設(shè)置長(zhǎng)度為橋梁全長(zhǎng),有效避免車輛在突發(fā)事故時(shí)沖出橋面對(duì)干渠產(chǎn)生不利影響,同時(shí)在干渠的這一跨兩側(cè)均設(shè)置 40 m 長(zhǎng)的防落物網(wǎng),防落物網(wǎng)高出橋面大于 2.5 m。
為防止橋面積水流入干渠造成水源污染,采用橋面綜合排水系統(tǒng)進(jìn)行排水。設(shè)計(jì)采取在橋面范圍現(xiàn)澆一層防水混凝土,厚度為 12 cm,其上再涂抹一層防水層,以防橋面積水下滲流入干渠。
擬建橋梁排水設(shè)計(jì)為集中排水,交叉位置為公路高程設(shè)計(jì)凸曲線頂點(diǎn),干渠位于第二跨下方,通過(guò)橋梁縱坡將水排至兩側(cè)橋頭道路排水溝處排出,距渠道永久征地線52 m,距渠道上口線 58 m,滿足《其他工程跨越下穿臨接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)技術(shù)要求(試行)》的規(guī)定(要求排水管布置在渠道兩側(cè)永久征地線以外 ≥5 m,且距渠道上口線 ≥15 m,并布置專門(mén)的排水通道,避免雨水直接或間接進(jìn)入渠道內(nèi))。
嚴(yán)格管理跨渠公路橋兩端附近及橋面,特別注意加強(qiáng)裝載有毒有害物品車輛的運(yùn)輸管理??缜蛄涸O(shè)置安全警示標(biāo)牌、限速行駛標(biāo)志和減速路障,以及在線視頻監(jiān)控系統(tǒng),以減少發(fā)生運(yùn)輸車輛風(fēng)險(xiǎn)事故及貨物落入河中的概率。
橋頭兩側(cè)設(shè)置事故池,距離干渠外坡腳 58 m,每處事故池的規(guī)模為 100 m3,材料采用 C20 現(xiàn)澆混凝土,避免危險(xiǎn)品車輛在干渠大橋上發(fā)生側(cè)翻事故,對(duì)干渠水體水質(zhì)產(chǎn)生影響。事故池頂面積為 7 m×7 m,底面積為 1 m×1 m,深度為 4 m,坡率為 1∶0.75,事故池頂設(shè)置防護(hù)柵欄,并設(shè)置醒目標(biāo)志牌。
大橋第二跨跨越干渠,橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外渠道外坡采用漿砌片石防護(hù),結(jié)構(gòu)為 40 cm 厚漿砌片石+20 cm 厚砂礫墊層,保證施工及運(yùn)營(yíng)期橋下渠道外邊坡不受損壞,以保證邊坡的穩(wěn)定性。在兩側(cè)維修便道位置,梁底下方設(shè)置兩塊限高標(biāo)志牌,限制高度為 4.2 m,同時(shí)在橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外設(shè)置警示柱,間距為 2 m,確保運(yùn)行維護(hù)車輛安全通行。
對(duì)橋梁下方堤頂運(yùn)行維護(hù)道路進(jìn)行硬化處理,處理長(zhǎng)度為橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外,處理方式為鋪設(shè)水泥混凝土路面,路面厚度為 20 cm,以防雨水對(duì)堤頂?shù)臎_刷和滲透。
橋梁樁基孔成孔過(guò)程中,采用旋挖鉆施工成孔,旋挖鉆機(jī)對(duì)各種條件土層適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)擠壓效應(yīng)、無(wú)振動(dòng)對(duì)地層擾動(dòng)小、噪聲小、無(wú)泥漿、成孔速度快,既減少了樁基施工過(guò)程中對(duì)干渠的不利影響,又不會(huì)對(duì)干渠保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境產(chǎn)生破壞。樁基成孔埋置鋼護(hù)筒與泥漿護(hù)壁,鋼護(hù)筒選用 8 m~10 m 厚的鋼板卷制成圓形,護(hù)筒高出地面且高出干渠水的自由液面,深度上至少要深入地面以下 5 m,進(jìn)入相對(duì)隔水地層,有效保證護(hù)筒在整個(gè)鉆孔樁施工中的穩(wěn)定,以防鉆孔過(guò)程對(duì)干渠保護(hù)范圍產(chǎn)生滲透。本橋樁基距離干渠坡腳線最小直距為 5.5 m,樁柱一體施工,不存在基坑開(kāi)挖現(xiàn)象,與渠道液面不存在壓力差,不會(huì)對(duì)渠道產(chǎn)生滲透影響[1]。
2.2.1 施工組織設(shè)計(jì)
根據(jù)《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)技術(shù)要求(試行)》規(guī)定,干渠保護(hù)范圍為自管理范圍邊線向外延伸至 30 m 以內(nèi)的區(qū)域。公路構(gòu)造物施工不能影響渠道管線,施工時(shí)要做好施工組織設(shè)計(jì)的規(guī)劃和安排,滿足其技術(shù)要求的同時(shí)做到安全文明施工。
為盡量避免橋梁施工對(duì)干渠造成不利影響,施工期間要求大型施工機(jī)械一般情況下不得進(jìn)入干渠保護(hù)范圍,施工道路不得使用配套工程管理維護(hù)道路,施工時(shí)不在保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置混凝土拌合站、橋梁預(yù)制場(chǎng)和施工營(yíng)地等臨時(shí)工程。在保護(hù)范圍 50 m 以外設(shè)置廢棄物收集池,并及時(shí)回收清理施工廢棄物,確保施工廢棄物不影響干渠。施工完成后,必須對(duì)兩側(cè)干渠保護(hù)范圍內(nèi)的施工跡地進(jìn)行恢復(fù)。
2.2.2 橋梁樁基鉆孔樁施工
橋梁橋墩樁基直徑 1.8 m,由專業(yè)測(cè)量人員準(zhǔn)確地測(cè)放基線、基點(diǎn)及樁位,樁位測(cè)量偏差不得 >1 cm,以防定位過(guò)程偏位造成鉆孔對(duì)干渠的破壞。橋梁樁基孔成孔過(guò)程中,應(yīng)埋置鋼護(hù)筒,鋼護(hù)筒選用 8 mm~10 mm 厚的鋼板卷制成圓形,護(hù)筒高出地面且高出干渠水的自由液面,深度上至少要深入地面以下 5 m,進(jìn)入相對(duì)隔水地層,有效保證護(hù)筒在整個(gè)鉆孔樁施工中的穩(wěn)定,防止鉆孔過(guò)程對(duì)干渠保護(hù)范圍產(chǎn)生擾動(dòng)。橋梁樁基施工應(yīng)隔樁跳打,適當(dāng)提高鋼護(hù)筒高度,加大泥漿稠度和密度,并加強(qiáng)對(duì)灌注樁施工過(guò)程中泥漿密度的監(jiān)測(cè),重點(diǎn)關(guān)注泥漿密度是否突然減小,若有異常,立即停止施工,查找原因。鉆出的淤泥及時(shí)清理,嚴(yán)禁將淤泥堆放于干渠保護(hù)范圍內(nèi),以免淤泥污染干渠保護(hù)范圍內(nèi)的地面??變?nèi)水頭始終保持在地面高程以下 1 m~2 m,以加強(qiáng)護(hù)壁,防止塌孔破壞干渠保護(hù)范圍。對(duì)干渠堤壩安排專人巡防,重點(diǎn)關(guān)注施工區(qū)附近渠水面的漩渦、漂流物聚集等異?,F(xiàn)象,若有異常,立即停止施工,查找原因。鋼筋籠在加工場(chǎng)統(tǒng)一加工,嚴(yán)禁在干渠保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋場(chǎng)。鋼筋籠入孔使用吊機(jī)下放。吊機(jī)盡量停放在干渠保護(hù)范圍以外?;炷凉嘧⒉捎脤?dǎo)管法,吊機(jī)及混凝土罐車停放于干渠保護(hù)范圍以外。
2.2.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)施工
橋梁上部結(jié)構(gòu)小箱梁采用預(yù)制梁場(chǎng)預(yù)制,利用運(yùn)梁車沿?cái)M建線路方向運(yùn)輸至干渠,用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè),以減少對(duì)干渠的影響。
預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁施工所使用的各種原材料進(jìn)場(chǎng)并檢驗(yàn),施工設(shè)備及各類機(jī)具進(jìn)場(chǎng)并檢驗(yàn)。詳細(xì)分析施工圖,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地形、便道情況、天氣等施工條件以及考慮其他施工工序的干擾等,制訂詳細(xì)可行的施工計(jì)劃和具體方案。加快跨干渠橋梁施工進(jìn)度,盡量減小橋梁施工對(duì)干渠的影響。各班組第一次施工,對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)、安全交底,防止人為破壞干渠。
在跨越干渠施工及其影響期(一般為運(yùn)營(yíng)期 1 a)內(nèi),應(yīng)根據(jù)水利主管部門(mén)的要求,對(duì)穿越處一定范圍內(nèi)的配套工程變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。要求在測(cè)區(qū)內(nèi)選定適量的水準(zhǔn)點(diǎn)作為觀測(cè)點(diǎn),并埋設(shè)標(biāo)志,同時(shí)在變形范圍外的穩(wěn)定處設(shè)置適量的基準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)變形觀測(cè)資料,可以分析變形規(guī)律,預(yù)計(jì)變形的發(fā)展趨勢(shì)。在施工影響期通過(guò)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)渠道是否安全運(yùn)行。
沉降監(jiān)測(cè)采用 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn),與水利高程基準(zhǔn)一致。監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)按二等水準(zhǔn)精度施測(cè)。施工前,布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn),觀測(cè) 2 次并取平均值作為初始值??鐦蚴┕ぶ校两当O(jiān)測(cè)分別在橋墩澆筑完成 25%、50%、75% 和 100% 時(shí)各觀測(cè) 1 次,大橋竣工后監(jiān)測(cè) 1 次。施工完成后,每個(gè)月觀測(cè) 1 次。
沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變形控制值為 10 mm,若超過(guò) 10 mm,應(yīng)暫停施工,并由監(jiān)測(cè)單位報(bào)告給業(yè)主與水利主管部門(mén),協(xié)商后,組織相關(guān)水利、公路專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察,確定加固措施后再進(jìn)行施工。
橋梁在使用過(guò)程中由于車輛荷載和自然因素的影響逐漸產(chǎn)生各種破損。因此,對(duì)橋梁必須采取預(yù)防性、經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)和維修措施,使橋梁保持良好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況,保證公路的服務(wù)水平。在橋梁維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,盡量減少對(duì)渠道的擾動(dòng)。養(yǎng)護(hù)施工前必須明確渠道的準(zhǔn)確位置,合理選取施工方法和施工器械。若有必須干擾渠道的作業(yè),則要事先聯(lián)系渠道主管部門(mén),采取合理的措施,確保渠道的安全。
總體來(lái)說(shuō),為保證工程的安全使用,干渠與公路交叉范圍內(nèi),如果建設(shè)單位單方需要進(jìn)行工程維護(hù),則必須要同另一方進(jìn)行協(xié)調(diào),不可單方面進(jìn)行施工作業(yè)。
水利干渠與公路工程交叉方案要遵照水利干渠相關(guān)要求,同時(shí)滿足公路橋梁現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范。交叉方案從設(shè)計(jì)階段、施工階段到管理階段均要通過(guò)水利部門(mén)與公路部門(mén)共同研究確定,以減少對(duì)干渠的影響,實(shí)現(xiàn)水利工程與公路工程的互相促進(jìn)、共同發(fā)展。