■許浩檳

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司， 福州 350004）

箱涵由于整體性強(qiáng)，對地基適應(yīng)性強(qiáng)，常用于軟弱地基、高地震烈度區(qū)及其他特殊條件地段。 目前國內(nèi)公路一般設(shè)計(jì)的箱涵， 常用的跨徑大都是5 m 以下，跨徑5 m 以上的大跨徑箱涵很少設(shè)計(jì)[1-4]。在公路互通設(shè)計(jì)時(shí)， 當(dāng)遇到互通區(qū)主線需上跨匝道，采用單孔主線橋梁結(jié)構(gòu)上跨，是目前常見的設(shè)計(jì)方案，但是在互通區(qū)地形特殊，無法設(shè)置單孔橋梁，需采用多孔橋梁時(shí)，或項(xiàng)目施工工期短，需加快施工進(jìn)度時(shí)，可考慮用大跨徑箱涵代替橋梁，以降低工程造價(jià)及縮短施工周期。

1 工程實(shí)例1

1.1 項(xiàng)目概況

武夷新區(qū)至沙縣高速公路是規(guī)劃七橫“武夷新區(qū)至廈門（含國高沙廈線）”的重要組成部分。 武夷新區(qū)至沙縣高速S2 合同段公路工程埔上互通位于南平市順昌縣埔上鎮(zhèn)河墩村， 被交道路為徐大線，該互通的設(shè)置主要方便順昌縣、埔上鎮(zhèn)及周邊地區(qū)居民上下高速公路。 互通區(qū)主要為農(nóng)田、養(yǎng)殖區(qū)、水塘、林場及村莊。該互通型式為A 型單喇叭互通，于主線樁號(hào)K55+535 處上跨B、C 匝道，B、C 匝道寬均為9 m，主線與匝道交叉角度為79°，交叉處主線平面半徑為1 500 m，B、C 匝道半徑為109 m，主線設(shè)計(jì)速度為100 km/h，匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h。

場地主要位于剝蝕丘陵間溝谷地貌區(qū)，地形起伏較大，山坡自然坡度20°～30°，坡上植被發(fā)育，坡地主要種植橘樹及山木。 溝谷區(qū)上部分布軟塑狀粉質(zhì)粘土，丘陵區(qū)地表上覆坡積粉質(zhì)粘土及殘積粘性土，下伏古元古代麻源巖群南山巖組的云母石英片巖及其風(fēng)化層。

1.2 主線上跨匝道方案比選

1.2.1 方案1：橋梁結(jié)構(gòu)上跨

采用30 m 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T 梁跨越B、C 匝道，由于主線上跨匝道處位于山頂處，設(shè)置橋梁上跨B、C 匝道后，前后填方達(dá)12 m，且橫向地勢較陡，無法設(shè)置橋臺(tái)，橋梁需設(shè)置367 m，上部結(jié)構(gòu)采用3×（4×30）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T 梁，下部構(gòu)造采用柱式墩配樁基礎(chǔ)、柱臺(tái)配樁基礎(chǔ)，左右幅橋?qū)捑鶠?2.75 m，全橋T 梁片數(shù)共120 片，樁基共計(jì)52 根，橋型布置見圖1。

圖1 方案1 橋型布置圖

1.2.2 方案2：大跨徑箱涵結(jié)構(gòu)上跨

采用2～12 m 大跨徑箱涵跨越B、C 匝道， 涵長40 m，采用箱涵頂?shù)装?、?cè)墻、中墻厚1 m，箱涵布置見圖2、箱涵橫斷面見圖3，分8 個(gè)節(jié)段施工。 澆注箱身混凝土分兩階段施工，先澆注箱底至邊墻下梗肋頂部，當(dāng)?shù)装屙艔?qiáng)度達(dá)到70%以上后，再綁扎上部鋼筋，澆注邊墻及頂板混凝土，邊墻與底板混凝土接榫（即縱向施工縫）處必須鑿毛，清洗干凈，再澆上部混凝土。 注意頂板或底板的混凝土必須一次澆注，各邊墻的施工縫適當(dāng)錯(cuò)開，避免在同一水平面上。 由于箱涵涵底地質(zhì)為殘積砂質(zhì)粘性土，地基承載力容許值為0.2 MPa， 地基承載力不足且不夠均勻，縱向每隔9 m 設(shè)置1 排樁基，每排5 根，共設(shè)置25 根樁基。 為減少箱涵頂板和底板的覆土厚度，減少箱涵結(jié)構(gòu)受到的不均勻的土壓力，箱涵頂?shù)装寰捎昧瞬煌目v坡和橫坡， 設(shè)計(jì)了一個(gè)空間箱涵。為準(zhǔn)確控制箱涵的標(biāo)高、凈空，建立了3D 簡圖，優(yōu)化空間箱涵的尺寸、標(biāo)高位置，使結(jié)構(gòu)更加合理經(jīng)濟(jì)。

圖2 方案2 箱涵布置圖

圖3 方案2 箱涵橫斷面圖

1.2.3 方案1 和方案2 比較

兩個(gè)方案比選如下：（1）施工難度對比：方案1采用橋梁結(jié)構(gòu)上跨B、C 匝道， 需設(shè)置預(yù)制廠預(yù)制120 片梁片， 且需進(jìn)行52 根灌注樁基礎(chǔ)的施工，待下部結(jié)構(gòu)施工完成后， 需采用架橋機(jī)架設(shè)梁片，方案2 的大箱涵方案， 下部僅需進(jìn)行25 根灌注樁基礎(chǔ)的施工，下部施工完成后直接進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工，方案1 較方案2 需增加臨時(shí)用地且施工難度更復(fù)雜、施工周期更長；（2）造價(jià)對比：方案1 建安費(fèi)約為3 275 萬元，方案2 建安費(fèi)為858 萬元，相較方案1 減少了2 417 萬元，降幅達(dá)74%，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯；（3）行車對比：方案1 匝道視線相對更好，行車更加舒適、安全，方案2 由于箱涵為全封閉結(jié)構(gòu)，且匝道半徑較小，視線相對較差，行車舒適性、安全性相對較差。 綜上，方案2 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，施工周期短， 最終采用方案2 作為推薦方案， 但由于方案2視線相對較差，行車舒適性、安全性相對較差，需加強(qiáng)護(hù)欄、標(biāo)志標(biāo)線等交安設(shè)施的設(shè)置。

2 工程實(shí)例2

2.1 項(xiàng)目概況

根據(jù)原規(guī)劃設(shè)計(jì)及交通運(yùn)輸部的批準(zhǔn)，福銀高速公路在福建省南平市塔前鎮(zhèn)區(qū)西南側(cè)設(shè)置塔前互通，該項(xiàng)目于2001 年動(dòng)工建設(shè)，后由于局部征遷民事問題，中途受阻停建。 近年來，經(jīng)塔前鎮(zhèn)老區(qū)人民群眾、南平市“兩會(huì)”代表的強(qiáng)烈呼吁和各級(jí)部門多方努力，福建省交通運(yùn)輸廳、省高指及南平市政府同意恢復(fù)建設(shè)福銀高速公路南平塔前互通。 塔前互通采用變異B 型單喇叭型式， 主體位置為福銀高速公路與縣道803 線相連接，處于福銀高速公路南平市境NA4 合同段內(nèi)塔前大橋與塔前隧道之間，互通區(qū)主線長1.590 km，起點(diǎn)于主線K182+600，終于K184+190，位于國高網(wǎng)福銀高速公路塔前隧道進(jìn)口（塔前隧道進(jìn)口樁號(hào)K184+270） 前； 于主線樁號(hào)K183+734 處上跨E 匝道，E 匝道寬為9 m，交叉處主線平面半徑為700 m，E 匝道半徑為300 m， 主線設(shè)計(jì)速度為80 km/h，E 匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h。

場地屬剝蝕丘陵地貌，為丘陵坡麓間夾溝谷地貌，溝谷斷面以“U”型為主，“V”型次之，山坡坡度一般為15°～35°，局部達(dá)40°以上，部分區(qū)域填土發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)有鉆探資料，場區(qū)表層分布素填土、殘積層，下伏為燕山早期侵入花崗閃長巖及其風(fēng)化層。

2.2 主線上跨匝道方案變更設(shè)計(jì)

2.2.1 方案1：橋梁結(jié)構(gòu)上跨

國高網(wǎng)福銀高速公路南平市塔前互通式立交工程主線上跨E 匝道處， 原設(shè)計(jì)采用一孔20 m 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板上跨，橋長32 m，左幅橋?qū)捑鶠?3.58 m，右幅橋?qū)挒?2 m，全橋共27 片預(yù)制空心板，橋臺(tái)為U 臺(tái)配樁基礎(chǔ)，全橋共設(shè)36 根樁基，橋型布置見圖4。

圖4 方案1 橋型布置圖

因前期建設(shè)嚴(yán)重滯后，若按原設(shè)計(jì)橋梁方案施工，橋梁空心板預(yù)制工期、樁基和墩臺(tái)施工期、養(yǎng)護(hù)期較長，保通通道交通轉(zhuǎn)換工期長，無法滿足建設(shè)單位要求的通車節(jié)點(diǎn)目標(biāo)要求，為縮短工期，施工單位項(xiàng)目部向建設(shè)單位提出了將橋梁變更為大跨徑箱涵的申請，經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理及設(shè)計(jì)多次溝通討論，并報(bào)上級(jí)主管部門審查同意后，將原橋梁方案變更為大跨徑箱涵方案。

2.2.2 方案2：大跨徑箱涵結(jié)構(gòu)上跨

變更后采用在主線與E 匝道交叉處設(shè)置一大跨徑鋼筋混凝土箱涵，斷面尺寸1 孔10.25×6 m，長40 m，頂板、底板、側(cè)墻均厚1.1 m，分8 個(gè)節(jié)段施工。 澆注箱身混凝土分兩階段施工，先澆注箱底至邊墻下梗肋頂部， 當(dāng)?shù)装屙艔?qiáng)度達(dá)到70%以上后，再綁扎上部鋼筋，澆注邊墻及頂板混凝土，邊墻與底板混凝土接榫（即縱向施工縫）處必須鑿毛，清洗干凈，再澆上部混凝土。 注意頂板或底板的混凝土必須一次澆注，各邊墻的施工縫適當(dāng)錯(cuò)開，避免在同一水平面上。 下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)情況：由上至下為素填土，殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗閃長巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖，對1～8 節(jié)段箱涵擴(kuò)大基礎(chǔ)基底以下2 m 范圍內(nèi)進(jìn)行換填碎石并增設(shè)鋼筋網(wǎng)處理。 擴(kuò)大基礎(chǔ)施工前，應(yīng)進(jìn)行填前壓實(shí)，一般土質(zhì)地段其壓實(shí)度應(yīng)不小于90%， 按30 cm 一層分層碾壓，可采用加大噸位的重型壓路機(jī)碾壓、強(qiáng)夯或沖擊碾壓對地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理， 使地基填土得到最大的密實(shí)度，提高路堤整體性和強(qiáng)度。以處理完地基作為涵基持力層， 地基承載力要求不小于0.3 MPa。擴(kuò)大基礎(chǔ)沿涵身縱向按澆筑長度小于10 m 分批澆筑，沿涵身縱向應(yīng)設(shè)置沉降縫，其間距與箱涵沉降縫一致。 箱涵布置見圖5。

圖5 方案2 箱涵布置圖

變更設(shè)計(jì)施工完成后現(xiàn)場照片見圖6， 目前已通車1 年多，運(yùn)營良好，未出現(xiàn)安全事故。

圖6 箱涵現(xiàn)場照片

2.2.3 方案1 與方案2 比較

變更前后方案對比如下：（1）施工難度對比：原設(shè)計(jì)采用橋梁結(jié)構(gòu)上跨E 匝道，需設(shè)置預(yù)制廠預(yù)制27 片梁片，且需進(jìn)行36 根灌注樁基礎(chǔ)的施工，待下部結(jié)構(gòu)施工完成后，需采用架橋機(jī)架設(shè)梁片，施工工期預(yù)計(jì)115 d，變更設(shè)計(jì)后的大箱涵方案，無需進(jìn)行灌注樁基礎(chǔ)的施工，待地基處理完成后直接進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工，施工工期為50 d，工期縮短了65 d（57%），變更后減少了臨時(shí)用地且施工難度更簡單、施工周期大大縮短；（2）造價(jià)對比：原設(shè)計(jì)建安費(fèi)約為610 萬元，變更后的大箱涵方案建安費(fèi)為535 萬元，相較方案1 減少了75 萬元，降幅12%，造價(jià)略有降低；（3）行車對比：原設(shè)計(jì)匝道視線相對更好，行車更加舒適、安全，變更后由于箱涵為全封閉結(jié)構(gòu)，且匝道半徑較小，視線相對較差，行車舒適性、安全性相對較差。 綜上，變更后造價(jià)降低，大大縮短工期，可滿足建設(shè)單位要求的通車節(jié)點(diǎn)目標(biāo)要求，但由于箱涵為全封閉結(jié)構(gòu)，且匝道半徑較小，視線相對較差，行車舒適性、安全性相對較差，需加強(qiáng)護(hù)欄、標(biāo)志標(biāo)線等交安設(shè)施的設(shè)置。

3 結(jié)語

根據(jù)武夷新區(qū)至沙縣高速S2 合同段公路工程埔上互通大箱涵設(shè)計(jì)及國高網(wǎng)福銀高速公路南平市塔前互通式立交工程主線橋變更箱涵設(shè)計(jì)兩個(gè)工程案例，得出以下結(jié)論：在互通區(qū)地形特殊，無法設(shè)置單孔橋梁，需采用多孔橋梁時(shí)，或項(xiàng)目施工工期短，需加快施工進(jìn)度時(shí)，可考慮用大跨徑箱涵代替橋梁，以降低工程造價(jià)及縮短施工周期，但由于箱涵為全封閉結(jié)構(gòu)，且匝道半徑較小，視線相對較差，行車舒適性、安全性相對較差，建議箱涵設(shè)置在直線段或者曲線半徑較大處，當(dāng)設(shè)置在曲線半徑較小處時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)護(hù)欄、標(biāo)志標(biāo)線等交安設(shè)施的設(shè)置。