明挖通道下穿既有高速桥梁的安全施工措施

郑 轶 雄

(太原市市政池渠设施管理处，山西 太原 030012)

1 工程概况

玉门河快速化改造工程沿岸道路定位为城市次干道，西起西山煤电厂，东至滨河西路，单侧长度11.06 km，规划红线宽15 m，绿线宽15 m，设计时速30 km/h～40 km/h。河道全线将实施雨水、污水分流改造，在河道重要出口全部增建截污管道，入河污水全部由地下管线接入城市污水系统处理。

项目在普国路附近设置地下通道下穿普国路及西环高速，避免了玉门河南北沿岸道路和普国路之间的交通冲突，提高各自的运行效率及安全。该下穿通道南岸起止点桩号YSK4+967.888～YSK5+154.888，结构形式：敞开段(76 m)+暗埋段(60 m)+敞开段(51 m)；北岸起止点桩号YNK4+931～YNK5+154，结构形式：敞开段(55 m)+暗埋段(104 m)+敞开段(64 m)。南北两侧各设置2排单向3.25 m车道，两侧路缘带宽0.25 m，安全带宽度0.25 m，合计横向净宽8 m。根据地道通行车辆，限界高度为3.5 m。由此机动车道单孔建筑限界为8 m×3.5 m。

太原绕城高速西环段西矿街特大桥为跨越西矿街、迎泽大街及玉门河所设，位于迎泽大街西段，交叉段位于西矿街特大桥三号桥，桥梁中心桩号为K27+554.6，右前夹角均为90°。上部结构均为14-30 m装配式预应力混凝土连续小箱梁；下部结构桥墩采用钢筋混凝土柱式墩，桥台为肋板台，墩台基础均为桩基础，桥梁全长423.6 m。

玉门河快速化改造工程沿岸道路在普国路附近设置地下通道下穿普国路及西环高速，北岸下穿通道与西矿街特大桥交叉段落为YNK5+010.485～YNK5+036.93。

另在西环高速下设计有新建拓宽堤防挡墙，以保证玉门河流畅通，并在下穿通道附近设计有雨污水、电力、热力等综合管线，管径不一。

2 施工方案设计

2.1 现状调查

由于公路、城市道路为立交形式，给各自的运营不造成直接的影响，但不排除潜在的安全隐患还是存在的，现把新建城市道路下穿高速公路孔跨处需要进行安全性调查的方面总结如下：

1)太原绕城高速西矿街特大桥桥孔处桥梁现有桥面排水情况；

2)太原绕城高速西矿街特大桥桥孔处桥梁防撞设施；

3)太原绕城高速西矿街特大桥孔跨处桥梁现有防抛网情况；

4)通道、河道挡墙、综合管线与桥梁具体位置关系。

2.2 根据调查现状进行施工方案设计

1)太原绕城高速西矿街特大桥桥孔处桥梁现有桥面排水情况。

桥面排水系统是桥梁结构中的附属工程，如果设计的不合理，就会造成桥面排水系统的失效和损坏，进而很容易引起桥面沥青铺装层和桥面伸缩缝的破坏，同时对桥面行车的舒适性和安全性也会有影响，因此桥面的雨水能否顺利排出对桥下的构筑物也会有潜在的影响；由于桥下新建城市道路为城市快速道路，封闭运营，对雨水有更高的防护要求，因此，桥梁上排水不能影响桥下道路的正常运行。

经现场调查，西矿街特大桥采用排水设施为：设置桥面横向坡度向桥两侧汇水，在箱梁翼缘处每隔5 m设置泄水孔，通过泄水孔直接排至地面；此种排水方式对下穿的城市道路运营影响较大。因此建议封闭交叉段孔跨泄水孔，或采取集中汇集排水的方式引至城市道路外侧排放。

2)太原绕城高速西矿街特大桥桥孔处桥梁防撞设施。

防撞护栏作为桥梁上的重要安全设施，对桥梁安全通信起着重要的作用，它是桥面系的重要组成部分，目的是防止失控车辆越出桥梁边界翻至桥下，避免车辆因翻至桥下造成二次损伤，同时防撞护栏对高速公路行车安全、行车舒适度、高速公路景观也有着一定的影响。

从现有的防撞设施来看，防撞护栏基本完好无损，能满足正常的高速公路行车需求。由于其特殊的安全功能和长期外露的特点，建议防撞护栏要做定期检查，以避免发生防撞护栏失效而给其下穿城市道路运营带来安全隐患。

3)太原绕城高速西矿街特大桥孔跨处桥梁现有防抛网情况。

桥上高速行驶的机动车辆容易激起碎屑物飞至桥下，容易给桥下的城市道路正常运营造成潜在的安全伤害，因此设置符合规定的安全网是保证桥下道路正常运营的一个重要方面，也是防止碎屑和零碎物坠落的一个安全保障。

根据《公路路线设计规范》11.7.4条第八款规定主要公路下穿时，主要公路为高速公路、一级公路时，跨线桥必须设置防撞护栏和防护网。本项目为城市快速路工程，可参照高等级公路的规定执行。经现场调查，西矿街特大桥上跨已设置满足《公路路线设计规范》的防护网。

4)通道、河道挡墙、综合管线与桥梁具体位置关系。

下穿通道、河道挡墙、综合管线等开挖均在既有西矿街特大桥竖向受力结构桥柱及桩基周边进行，由于开挖作业等扰动周围土体，将对桥梁竖向受力造成不良影响，影响上部桥梁的正常使用，甚至可能造成坍塌等更加严重的后果。

根据现场的实际测量，对下穿通道、河道挡墙、综合管线等结构及构筑物等开挖边界进行了统计，考虑到预留作业面及施工空间，开挖边界距已有桥梁桩体的最不利位置为5.19 m，大于国家规范要求的2.5倍桩径，满足要求。

对于开挖距离较近的位置，不能采用放坡方式进行边坡支护，故采用全断面开挖法，避免开挖过程中土体垮塌以及两侧不均匀受力，对桥梁结构造成破坏，因桩体周围不能承受机械动载，故放弃传统钢板桩式的直壁维护，采用浇筑钢筋混凝土挡墙作为直壁支护。详情见图1。

3 下部主要施工方法简述

3.1 基坑开挖

进场施工前，先搭设围挡封闭防护好施工现场。进行原始数据的采集，设置监测网点，成立施工指挥小组，对全体施工人员进行技术交底，检查施工机械，在开挖过程中先放出开挖边线，破除原有路面结构，然后由专人指挥由西向东分层开挖，土方及时外运，不得堆弃在施工区域，每开挖一层进行测量观测，检测土体及桥梁结构变化，同时喷锚防护紧跟进行，确保边坡安全，在距离结构5 m范围内需要采用挡墙防护，由西向东先按照每段5 m分段开挖分段浇筑挡墙的方式进行，待强度达到100%后及时完成墙后回填，在开挖到设计标高后在坑底设置排水沟和集水井，防止下雨对基底浸泡导致承载力无法满足要求。基坑开挖采用人工配合机械开挖，基坑分层开挖、边开挖边支护一次成型。

3.2 主体结构主要施工方法

基础开挖完成后及时施工混凝土垫层及防水层，避免下雨基础遭雨水的浸泡，影响地基承载能力，垫层施工完成后及时进行底板施工，按照开挖顺序分段开挖分段施工，形成流水作业，底板完成后进行侧墙及顶板施工，暗埋段全部采用侧墙、顶板一次性施工的作业方式进行，缩短工期同时减少施工缝，确保结构整体性，对结构受力有一定好处。侧墙、顶板混凝土施工强度达到100%后，及时进行通道两侧土的回填和路面恢复施工。

侧墙需回填部分土应在主体的混凝土强度达到100%设计强度以后再进行。回填时要对称分层回填，人工示意打夯机进行分层夯实，每层厚度不得大于30 cm，压实度需要达到设计要求。待回填完成以后，及时对路面进行施工，待强度达到设计要求以后，进行下一阶段施工。

3.3 河道堤防主要施工方法

河道施工根据基坑开挖的施工顺序分段进行。在下穿结构施工同时河道挡墙也同步施工，以确保同步施工完成后能够及时回填，施工顺序为开挖基坑→浇筑垫层→浇筑基础→浇筑墙身→拆模回填。

由于河道基础位于河道内基坑深度为2.5 m以内，开挖时采用放坡。采用边开挖边施工，以免下雨基坑遭到河水倒灌，挡墙施工采用大块钢模板一次浇筑到顶，节约工期，在进行挡墙施工期间要对桥梁结构做好防护工作，采用搭设临时围挡形式进行，并安排专人监督指挥，确保桥梁结构不会遭到碰撞破坏。详情见图2。

侧墙需回填部分土应在主体的混凝土强度达到100%设计强度以后再进行。待回填完成以后，及时对路面进行施工，待强度达到设计要求以后，进行下一阶段施工。

3.4 综合管线主要施工方法

综合管线根据基坑开挖的施工顺序分段进行。各段内管道安装的顺序组织平行流水作业，遵循先深后浅，有压管道让无压管道的施工方式，以加快施工进度。

在进行管道施工前召集所有管线单位进行协调，制定切实可行的施工计划，制定每家施工单位的施工时间，同时在满足规范要求的前提下对管道位置进行合理优化调整，尽量远离桥梁结构，以免开挖基槽时对桥梁结构造成影响，同时所有管道按照流水施工，由深到浅，能同槽施工的同槽施工，节省工期。在每道管线施工完成后及时按照要求进行回填人工夯实，直至全部管道施工完成。

4 沟槽周边沉降及位移监测

开挖过程中不间断对基坑边坡、邻近桥墩位移及沉降进行观测，如出现形变过大立即停止施工，并上报甲方、设计院，制定相应补救措施，待形变稳定后继续施工。

为确保施工期间桥梁架结构的安全，要全程对施工现场及结构进行检测，以监测其位移变化情况，为结构安全提供基础数据，监测方式和过程极其重要。检测主要分为基坑开挖期间周围土体和桥梁结构的水平和垂直位移情况。基坑监测点主要布置在开挖基坑上边线以内2 m位置，间隔5 m设置一个，均采用钢筋水泥桩制作，埋深1 m确保牢固。在桩中心设置十字监测点，桥梁结构检测点设置在外露系梁上，采用加十字点形式，每个系梁两侧设置一个点，采用高精度全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移。开挖期间每隔3 h检测一次。每次测量2次以上，如位移量在5 mm范围内，说明无明显位移可以继续施工。如果位移超过5 mm，需要立刻停止施工查明原因，确保安全后再继续施工。在施工期间安排专人对护坡结构以及基坑周围土体、桥梁结构进行不间断巡视，发现异常及时向指挥小组上报。

5 结语

施工通道下穿既有桥梁工程施工过程中，通过正在施工及已有桥梁各方面交叉因素的综合考虑，在施工过程中加强质量控制，使其符合工程设计及国家规范的相关要求。通过对各个交叉位置的节点进行安全施工设计，施工方便，加快了施工进度，保证了施工质量，提升了施工效率。