既有高速公路通道涵净空改造技术

阙杜胜

摘  要：在高速公路改扩建工程中，既有高速大部分通道涵无法满足现有施工机械的通行要求，而在通行问题中通道净空问题尤为突出。在确保高速正常运营的前提下，如何增大既有通道涵的净空，显得尤为重要。现根据龙岩厦蓉高速公路扩建工程项目既有高速通道净空改造技术进行分析总结。

关键词：既有高速;通道涵;净空改造

中图分类号：U412.36+6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）22-0149-03

Abstract： In the expressway reconstruction and expansion project， most of the existing high-speed passageway culverts cannot meet the traffic requirements of the existing construction machinery， and the channel clearance problem is particularly prominent in the traffic problems. Under the premise of ensuring the normal operation of high speed， how to increase the clearance of the existing channel culvert is particularly important. This paper analyzes and summarizes the clearance reconstruction technology of the existing high-speed passage in the expansion project of Xiamen-Chengdu Expresswayin Longyan.

Keywords： existing high speed; channel culvert; clearance reconstruction

1 工程概况

厦蓉高速公路（G76福建龙岩段） K70+943通道涵4m（净跨径）×3.5m（净高），长27.03m为龙岩市新罗区适中镇通往该镇溪柄村交通唯一通道，通道涵基础采用C25钢筋砼基础，基础上下均铺设钢筋网，上层采用φ12@20cm;下层采用φ16@20cm布设，C15片石砼墙身，C25混凝土预制盖板。地基承載力大于设计值184kPa，通道涵共分为五节，设置4道沉降缝，采用麻丝沥青嵌缝隙，基础与墙身预埋筋按纵向间距为0.5m，每侧墙身位置横向三排布设，净保护层为5cm，分别埋入底板0.25m，插入墙身0.25m。涵背回填部分则是采用压浆注水泥浆加固处理。

2 净空改造思路

K70+943涵洞净高为3.5m，而砼运输罐车净高为4m无法由该涵洞进入新建乌石山隧道进口施工区域供应砼，净空加高主要是对原先人行分离铺砌及基础进行改造降低使净空达到4.2m高，行车道宽度为3m。

3 安全计算

结合既有高速管养单位提供的现状涵洞资料，经过现场充分完整的调查，取得足够的基础资料。

3.1 计算工况

工况一：假设基础中部断开，验算涵洞下方地基承载力是否满足要求。

工况二：假设基础中部未断开，破除50cm后验算涵洞下基础抗压是否满足要求，由于土体压力作用于结构下侧1/3处，因此按最不利情况所有土体压力作用于涵洞下基础上计算。

工况三：假设基础中部未断开，破除50cm后验算涵洞基础隆起稳定性。

3.2 结构计算

3.2.1 工况一

汽车计算荷载等级按汽车-超20级，后轮施加重力为280kN，汽车制动力不计，按照施加于单个涵洞翼墙上计，涵洞容重按照钢筋混凝土25kN/m3计，原地基承载力fa取185kPa。

根据基础地面承载力计算公式Pk=（Fk+Gk）÷A≤fa[3]，按伸缩缝断开处计算基础地面承载力Pk=115.6kPa<185kPa，因此地基承载力满足要求。

本计算结果按照涵洞基础内侧襟边宽度0.25m计，因此当涵洞基础内侧襟边宽度为0.25m即可满足地基承载力要求。

3.2.2 工况二

计算荷载为墙后回填土体净土压力与汽车制动力效应的组合，其中汽车制动力按照公路-I级汽车荷载制动力标准值不小于165kN计。总应力σ=σh（静止土压力强度）+σq（汽车制动力产生的压应力）=86124N/m2

3.2.3 工况三

按挂车-120计算，均布荷载长度取值为6.4m。根据文献[4]第4.2.4条规定，支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，代入参数计算抗隆起稳定性为7.659>一级支护结构的抗隆起安全系数Khe=1.8，因此涵洞破除50cm后基底隆起稳定性满足规范要求。

根据以上计算，涵洞净空加高施工方案满足施工要求。

4 净空增高施工工艺

4.1 施工前准备

（1）将施工方案及计算书等资料按要求报送高速公路管养单位，得到批准后方可进场施工。

（2）在通道涵进出口300m范围内原村道路设置安全施工标示及减速慢行等施工安全警示牌，确保原村道行车安全。

（3）与镇、村政府提前沟通，通过村广播提醒村民途径施工路段时需减速慢行。

（4）在每节通道涵的盖板及两侧墙身布设监测点，以便在施工过程中监测通道涵顶部沉降及两侧收敛位移。

（5）在通道涵进出口上方即既有高速路面上，以通道涵轴线为中心沿高速两侧2m间距各布设5个沉降观测点。

4.2 施工工艺

4.2.1 旧路面破除

破除施工开始时，设置专职安全员对施工路段交通布控，对往溪柄村行人及车辆进行交通指挥，间歇性通行，确保交通通行。

采用小型挖掘破碎机先对涵洞进出口10～15m范围内的衔接段路面进行破除，再对原涵洞内人行分离铺砌路面进行破除，采用装载机对破碎混凝土块进行铲运装车，将混凝土块拉运至指定弃土场。

4.2.2 通道监测

安排技术人员对高速路基及路面进行经常性巡查，对布设的监测点早晚监测一次，确认有无对既有高速产生不利影响，如若出现不利影响应立即停止路面破除施工作业，采用其他破除方式。

4.2.3 地基加固

洞内路面破除清理完毕后，对原涵洞基础进行地基加固处理，布设直径为50mm的钢花管作为压浆孔，长度为2.5m～3.5m，采用径向1.5m×1.5m梅花形布设。成孔后对钻孔孔深及角度进行检测，合格后方可插入注浆钢花管（注浆管开孔间距300mm）。浆液采用纯水泥浆液，注浆水泥采用P.042.5袋装普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为1：（0.8～1），水灰比可根据现场注浆难易程度在规定范围内进行调节，注浆设计压力为0.4MPa， 浆液注入量采取压力～流量双控法。

4.2.4 左半幅基础破除

洞内路面破除清理完毕后，为最大限度地减少对地层的扰动，破除基础前沿纵向对通道涵基础进行切缝，切缝按距左幅墙身边缘0.5m、2.0m、3.5m分别进行布设，受限于QF-400型切缝机最大切缝深度，切缝与破除交替分四次进行，每次深度为0.12m，总切缝深度按0.48m进行控制。

对原涵洞左半幅基础进行破除，破除深度0.5m，宽度1.5m（预留两边50cm基础襟边不破除），同样采用小型轮式挖掘破碎机进行分1.5m半幅破除，破除时严格控制破击角度，从洞口基础水平破击进涵洞，严禁垂直破击，并人工配合对原涵洞基础钢筋进行氧割切除。

4.2.5 左半幅路面浇筑

基础破除完毕后，采用人工对原基础的表面进行凿毛，确保老混凝土接合面处凹凸差不小于6mm的粗糙面后，布设20cm×20cm直径Φ16的钢筋网片，在破除底部往上水平5cm处植入直径Φ16间距20cm钢筋，植入深度为30cm，增加基礎抗压强度，避免在以后施工过程中对老涵洞基础造成破坏，植筋使用双组合高强黏结剂，将钢筋插入孔内后，反复旋转插入拔出，直至附在钢筋上的胶体表面没有灰尘为止。在黏结剂固化前避免扰动钢筋，以免影响锚固效果。

路面混凝土浇筑时采用纵向1.5m宽半幅施工，确保道路通行，路面混凝土初凝后覆盖土工布进行洒水养生，养生时间不少于7d。

4.2.6 右半幅基础破除及浇筑

待左半幅路面强度达到设计强度后，将行车道改为已浇筑完成的左半幅钢筋砼路面通行。采用同左半幅相同的施工步骤完成右半幅基础破除及浇筑。

4.2.7 路面刻槽

为使新浇筑路面有足够的摩擦力，保证路面构造深度满足使用要求，保障行车安全，在全幅路面施工完成并对新浇筑路面进行清理后，使用路面刻槽机按3mm（深）×3mm（宽）×15mm（间距）对路面进行硬刻槽，刻槽完成后立即将路面冲洗干净。

4.2.8 恢复排水设施

路面刻槽完成后，在50cm襟边基础上采用M7.5机制砂砖砌筑25*30cm矩形单面拦水墙，形成排水沟恢复原先排水系统，保留原先涵洞人行分离排水形式。

4.2.9 安装限高门架

改造完成后在通道涵进出口10m位置设置直径为10cm钢管限高门架，防止在改造后使用过程中超高车辆对通道涵盖板造成刮伤损坏，并在施工使用完毕后对原涵洞进行原状恢复人行分离路面。

5 检测结果数据分析

5.1 洞内外观察

对涵洞洞内外观察未发现异常现象。

5.2 监测成果整理与分析

该涵洞两侧盖板沉降及墙身收敛的累计值及变化趋势如表1。

5.3 结论

从对涵洞的两侧墙身收敛、盖板下沉监测数据来看盖板下沉变形速率总体不大，变形速率均小于0.2mm/d;两侧墙身收敛变形速率较小，两侧墙身收敛变形速率0.2mm/d。结合监测情况及现场情况，判断该涵洞已处于基本稳定状态。以上分析表明，通道涵净空改造施工方案合理，所采用的技术措施对保证通道两侧路基稳定及通道上方高速公路的安全运营取得了良好的效果。

6 结束语

在高速公路扩建工程中，对既有高速通道涵改造施工过程中，涵洞改造施工过程中，为保证既有高速公路的运营安全，合理选择加固防护技术措施，严控地层变形是工程的关键。因此在施工前必须对既有高速公路进行详细调查和勘测，对施工方案进行研究和审核。在施工过程中，必须严格对监测数据进行对比，严格把关，确保既有高速公路运营的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]JTG D61-2005.公路圬工桥涵设计规范[S].

[2]JTG D60-2015.公路桥涵设计通用规范[S].

[3]GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[4]JGJ 120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[5]孙霞，李瑛琦.旧路加宽涵洞的开发与设计[J].辽宁交通科技，2005（10）.