孔大興

(華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000)

中國(guó)部分建成年代已久的高速公路服務(wù)水平日趨下降，導(dǎo)致節(jié)假日擁堵嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)，對(duì)高速公路的改擴(kuò)建迫在眉睫。涵洞等小型結(jié)構(gòu)物作為高速公路中橋涵的一部分，其數(shù)量多、類型雜，在整個(gè)工程規(guī)模中也是較重要的組成部分。受高速公路路基拓寬改造方式的影響，不同拓寬改造方式對(duì)應(yīng)既有涵洞的改造方案存在區(qū)別，如常規(guī)路基兩側(cè)向外拓寬方式主要影響既有涵洞的長(zhǎng)度，對(duì)既有涵洞的位置影響較小，故涵洞一般采用兩側(cè)拼寬的設(shè)計(jì)方案；而利用既有路基作為改擴(kuò)建后半幅車道、新建另半幅路基的拓寬改造方式不僅影響既有涵洞的長(zhǎng)度，對(duì)其位置也有較大影響，既有涵洞可能采用單側(cè)改造及半幅新建的設(shè)計(jì)方案，甚至可能采用將既有涵洞拆除后移位新建的方案。實(shí)際工程中需根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)采用最佳的既有涵洞改造設(shè)計(jì)方案，做到總體設(shè)計(jì)原則基本一致、具體問(wèn)題具體分析。該文主要針對(duì)高速公路改擴(kuò)建中需拆除后重建類型涵洞的改造方案進(jìn)行探討。

1 工程背景

琿春至烏蘭浩特高速公路吉林至機(jī)場(chǎng)段現(xiàn)狀為六車道高速公路(路基按六車道預(yù)留用地，橋梁按六車道一次建成，全線雙向四車道運(yùn)營(yíng))，路基寬34.5 m，設(shè)計(jì)速度120 km/h。施工圖改造方案采用向內(nèi)側(cè)預(yù)留部分拓寬的方式，擴(kuò)建為雙向六車道高速公路，路基寬度及設(shè)計(jì)速度與現(xiàn)狀一致。

該項(xiàng)目主線既有涵洞均為鋼筋砼蓋板涵，主要為過(guò)水涵，部分涵洞兼具通行功能。根據(jù)該項(xiàng)目路基改造方案的特點(diǎn)，對(duì)全線路基標(biāo)準(zhǔn)斷面改造范圍內(nèi)既有蓋板涵中出現(xiàn)砼破損、露筋、裂縫、鋪砌毀損等病害的涵洞進(jìn)行維修加固，互通或服務(wù)區(qū)改造范圍內(nèi)需拼寬接長(zhǎng)的涵洞采用與既有涵洞相同孔徑及結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行拼接處理，同時(shí)維修加固既有部分。

樁號(hào)K413+915.669處1道2孔4.0 m×4.0 m過(guò)水蓋板涵在施工圖階段的檢測(cè)評(píng)定中評(píng)定為四類，存在較多對(duì)結(jié)構(gòu)受力及安全有影響的病害，檢測(cè)評(píng)定報(bào)告建議將其拆除后重建。依據(jù)檢測(cè)評(píng)定結(jié)果，設(shè)計(jì)采用整體拆除重建相同孔徑大小蓋板涵的方案(見(jiàn)圖1)。

圖1 涵洞洞身正斷面(單位：cm)

在主線半幅封閉施工、半幅運(yùn)營(yíng)的交通組織方案下，該涵洞采取先拆除重建左半幅、待左幅竣工后再拆除重建右半幅的施工方案。涵洞基坑需從原路面開(kāi)挖至新建涵洞基礎(chǔ)底部換填至凍脹線位置，開(kāi)挖總深度達(dá)9.1 m，路面開(kāi)挖范圍43.8 m，基坑底部開(kāi)挖范圍11.8 m(見(jiàn)圖2)。在半幅運(yùn)營(yíng)的施工要求下該方案路基基坑開(kāi)挖過(guò)大，施工車輛及機(jī)械保通困難，邊坡防護(hù)難度大，費(fèi)用高且施工周期長(zhǎng)，同時(shí)由于施工期正處于當(dāng)?shù)刂饕涤昶?，而該涵洞為主要過(guò)水涵，過(guò)水量大，加大了施工難度及安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 涵洞開(kāi)挖正斷面(單位：cm)

2 設(shè)計(jì)方案變更

根據(jù)該涵洞的特殊情況，提出多個(gè)施工設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)多方面分析比較，確定采用在既有蓋板涵上方新建1-20 m小箱梁橋、保留既有蓋板涵結(jié)構(gòu)的方案(見(jiàn)圖3)。該方案避免了大開(kāi)大挖，施工周期短，便于施工車輛及機(jī)械通行，施工難度低，節(jié)省造價(jià)，同時(shí)可保證汛期排洪不受影響，是一個(gè)可行、經(jīng)濟(jì)、合理的方案。

圖3 橋型布置示意圖(單位：標(biāo)高為m，其他為cm)

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基長(zhǎng)度通過(guò)兩處鉆孔的地質(zhì)勘探資料根據(jù)規(guī)范要求計(jì)算得出。該項(xiàng)目處于北方季節(jié)性凍脹環(huán)境，橋梁樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮凍土的影響，一方面由于土的凍融現(xiàn)象，考慮將凍脹線以上的土作為樁基負(fù)摩阻計(jì)算樁長(zhǎng)，另一方面考慮將凍脹線以上的土體去除后計(jì)算樁長(zhǎng)，最后通過(guò)分析比對(duì)確定橋梁樁基長(zhǎng)度。

3 兩種改造方案的造價(jià)比較

對(duì)將原設(shè)計(jì)挖除后重建2孔4.0 m×4.0 m鋼筋砼蓋板涵與新建1-20 m裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁方案的造價(jià)進(jìn)行比較，變更后造價(jià)比原設(shè)計(jì)節(jié)省近80 萬(wàn)元，新建橋梁方案更經(jīng)濟(jì)、合理(見(jiàn)表1)。

表1 兩改造方案的造價(jià)對(duì)比

原設(shè)計(jì)挖除后重建2孔4.0 m×4.0 m 鋼筋砼蓋板涵的造價(jià)費(fèi)用組成中，蓋板涵的主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用約為41.7+88.0+6.8+16.2=152.7 萬(wàn)元，蓋板涵開(kāi)挖、回填、路基路面及拆除費(fèi)用約為63.2+34.4+98.1+23.0=218.7 萬(wàn)元，拆除費(fèi)用占總費(fèi)用的58.8%(見(jiàn)圖4)。而變更后方案的造價(jià)基本以新建費(fèi)用為主。

圖4 原設(shè)計(jì)挖除后重建蓋板涵方案造價(jià)組成

4 橋梁施工步驟及注意事項(xiàng)

因主線采用半幅封閉施工、半幅運(yùn)營(yíng)的交通組織方案，涵改橋采用先施工右半幅、待運(yùn)營(yíng)后再施工左半幅的施工方案。施工步驟為將橋梁樁基坐標(biāo)放至實(shí)地，確定開(kāi)挖范圍→清除蓋板涵涵頂標(biāo)高以上開(kāi)挖范圍內(nèi)的全部填土→橋梁樁基施工完成后，澆筑臺(tái)帽、耳背墻→吊裝上部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行橋梁橫向濕接縫澆筑→完成橋面鋪裝及橋梁護(hù)欄安裝。

該項(xiàng)目涵改橋施工中需注意：1)對(duì)既有結(jié)構(gòu)物的保護(hù)。因既有蓋板涵被評(píng)定為四類病害，施工開(kāi)挖涵頂填土?xí)r應(yīng)避免大型機(jī)械及重車通行，同時(shí)在開(kāi)挖至蓋板頂0.5 m時(shí)采用人工開(kāi)挖方式清除覆土。2)半幅施工中，施工車輛及施工機(jī)械利用原有中分帶通行，制訂完善的交通組織方案，盡量減少對(duì)半幅運(yùn)營(yíng)車輛交通的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

高速公路改擴(kuò)建工程中對(duì)于涵洞等小型構(gòu)造物的拼寬改造設(shè)計(jì)已形成了一套較成熟的設(shè)計(jì)原則及方案，大部分小型構(gòu)造物均可采用。從該項(xiàng)目涵洞改造方案設(shè)計(jì)來(lái)看，涵改橋方案比拆除重建方案更節(jié)約造價(jià)、縮短施工周期、降低施工難度。對(duì)于多孔大跨徑、埋深較大的需拆除重建的小型構(gòu)造物，在施工圖設(shè)計(jì)階段提出的工程設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有特殊性，需從結(jié)構(gòu)安全、施工周期及工程造價(jià)等方面比較論證，切勿機(jī)械地套用原則及方案。