新建城市道路穿越既有高速公路方案比选研究

殷金象

（南京紫城工程设计有限公司，江苏 南京 211100）

近年来，随着城市经济的发展以及城市空间的扩展，越来越多的城市道路须穿越高速公路，高速公路为交通主动脉，如何尽量减少工程施工对高速公路交通通行的影响，同时确保工程安全性和经济性，这是笔者研究的重点。目前，应用较为广泛的穿越方式有2种：桥梁上跨既有高速公路、通道下穿既有高速公路。

1 城市道路上跨穿越

采用桥梁上跨穿越高速公路时，方案阶段应重点考虑以下因素：桥梁跨径、桥型方案及施工方案。考虑到高速公路为交通主干动脉，应优先采用对道路通行影响较小的方案，施工期间应采用安全可靠的交通保障措施。

1.1 一孔跨越

以悬浇连续梁为例，主桥采用悬臂浇筑施工，工艺成熟，为目前常规施工方案，安全质量有保证。为保证悬臂浇筑施工期间不影响行车安全，在悬臂浇筑施工区域搭设型钢防护棚，两侧安装防落网，可完全阻隔施工期间的碎石或杂物掉入行车道。悬臂浇筑时须对施工区域高速公路进行交通管制，如适当限速等。

1.1.1 优缺点分析

采用一孔跨越的优点：对高速公路的交通影响小；悬臂施工对高速影响时间一般约3个月，时间长但影响程度小，协调工作小。缺点：桥梁梁高有点高，略显笨重，经济性差。

1.2 两孔跨越

以装配式预应力混凝土箱梁为例，采用架桥机进行架设安装，施工工艺成熟，施工安全和质量均能保证。

1.2.1 优缺点分析

优点：1）箱梁集中预制，标准化程度高，施工便捷迅速，质量容易控制；2）施工工期短；3）桥梁建筑高度较低，经济性好。

缺点：1）中分带设墩期间须封闭高速公路左右幅超车道，对高速公路的交通有一定影响且时间长；同时，中分带桩柱施工前须与相关部门协调，对中分带下通信管线避让保护；2）跨路孔架梁期间须短期封闭高速公路半幅交通，对高速公路的交通影响较大；3）协调难度较大。

1.2.2 施工期交通组织

施工过程中有2个节点须对高速公路进行交通管制，施工期间累计影响高速公路交通约1个月左右。1）中分带内施工桩基与墩柱，封闭左、右幅快车道30d，可征用紧急停车带，以满足双向四车道通行；2）当箱梁架设至跨高速公路孔时，考虑安全性，高速公路须采用单幅通行，即封闭高速公路单幅道路，然后架设该幅上跨孔箱梁，通行车辆改道至另一幅通行，保证单幅双向两车道通行。架梁一般须封闭高速公路左、右幅道路各1d。

2 城市道路下穿穿越

地方城市道路下穿高速公路一般应选择在已有桥梁下通过，但桥下道路的填挖施工会对已有桥梁产生不利影响。当选择从路基段穿越时，可采用路改桥（抬或不抬已有高速纵断面2种方法）或箱涵顶进穿越。

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2.1 利用已有桥穿越

利用已有桥穿越，可节省投资，但桥下道路在施工以及运营期间对既有桥墩可能造成一定安全隐患，须加强对既有桥梁的验算、监测，影响主要体现在以下几个方面：1）桥下道路路基填筑作用于邻近桥墩桩基产生负摩阻力，该负摩阻力为附加荷载，随着桥下道路路基的填筑施工而产生，填土高度越高，负摩阻力越大，通车运营后，达到最大并趋于稳定。对软弱土地基，负摩阻力影响较为明显。2）桥下道路路基填筑堆土产生作用于既有桥墩的水平土压力，该荷载导致墩柱弯矩加大，改变既有墩柱的受力状态，须加强既有桥墩的复核验算，另外路基填筑方式对水平土压力影响较大，桥墩两侧路基宜逐层对称填筑，尽量减少水平土压力的影响。3）应防止运营期间车辆撞击桥墩，造成桥梁损坏。须在既有桥墩两侧设置防撞设施，以抵抗车辆撞击。

2.2 路改桥穿越

2.2.1 路改桥并抬高高速纵断面

该方案局部抬高既有高速公路路基，具有安全可靠、质量可控以及施工简单等特点。该方案在加高时须做好纵断面设计、路基沉降控制、不均匀沉降控制、高速保通等。一般可通过增加路改桥的桥梁长度，减少桥头路基填土高度，达到控制沉降的要求。保通方案可采用临时辅道全幅施工或半幅施工半幅通行的方案。半幅施工方案影响高速正常通行约 6个月以上，主要工艺如下：1）中分带内施工应采用支护措施，防止半幅开挖导致路基塌方。施工过程中须进行交通管制。2）施工桥梁基础及上下部结构。桥梁施工完毕后，解除半幅路交通管制。3）重复以上步骤施工另半幅桥梁，待桥梁完工后，掏挖下部土体，进行桥下路基路面施工。

路改桥方案优点是造价较低，施工期交通组织较简单，施工难度和风险可控。缺点是须开挖高速公路路基施工，施工工序较多，道路交通影响时间较长，工期约为6个月。

类似工程实例：1）苏州常昆高速公路路改桥。2）南京六合区园东西路下穿宁淮高速公路，3）河南安汤快速路穿越南林高速公路。

2.2.2 路改桥不抬高高速纵断面

该方案与抬高纵断面比相对简单，对高速公路影响小，但桥下道路如果净高不够须进行下挖，城市道路视下挖深度不同而采用u槽或挡墙结构。

2.2.3 路改桥设计要点

路改桥设计要点：1）从路基段下穿应选择地形起伏小，地质条件相对较好对运营影响较小的位置穿越。2） 既有高速公路如存在拓宽规划，改造的桥梁方案须考虑后期扩宽的可实施性。3）考虑尽量减少施工期对高速公路路基稳定的影响，宜优先选择开挖量较少的墩台方案。高速公路两侧桥墩，应考虑美观，优先采用全钢护筒护壁施工。4）应查清施工现场的各种管线，合理确定施工方案，做好管线的防护。5）施工期间应加强与高管部门的沟通、协调，做好施工期间的交通组织方案。6）施工期间须加强对高速公路的监控、监测 ，桥下道路开挖宜进行支护并且与桥墩保持一定的安全距离，若变形或应力值失常，应及时采取有效措施，并通知相关部门。

2.3 顶进下穿

2.3.1 箱型结构明顶方案

封闭半幅道路交通，在一条被封闭的道路内敷设钢梁进行施工，交通车辆转换改道至外半幅时即可重新通行，待钢梁全部敷设完毕后即能重新恢复一条道路交通，按以上步骤封闭、架设一条另半幅钢梁，在整个钢梁敷设工程完毕后交通即可恢复正常。再将高速公路旁的一个工作道坑内预制好的箱形构造物顶进入至其所预定的位置（以下简称“明顶”），最后重新施工高速公路的箱顶、路面。重复以上步骤，直到整个装配箱体被全部顶进并安装到位，见图1所示。经初步估计，施工周期大约1个半月左右[2]。

图1 明顶方案施工步骤图

主要优缺点分析：该方案优点是对道路交通影响相对较小，且施工风险相对较小；主要缺点是工程造价相对较高，钢便梁架设及平移须多次变化围挡范围，施工步骤和工序相对较多。

2.3.2 箱型结构暗顶方案

该设计方案将在高速公路道路侧开挖工作平台，在该平台内部分预制箱型构件，先对高速公路道路基础采取加固措施（也可以考虑采用大管棚超前灌浆进行加固），再依次将每孔箱形构件顶进至其预定的位置（简称"暗顶"），见图2所示。其中顶进期约为1个月[1]。

图2 暗顶方案施工步骤图

主要优缺点分析：该方案的优点是无须开挖既有高速路基，且能保证施工期间道路交通通行，仅需适当交通管制；缺点是造价相对较高，施工难度及施工风险相对较大，对高速公路路基稳定性有一定程度的影响，须对高速公路路基实施适当的监控、监测。明顶与暗顶方案对比分析详见表1。

表1 明顶与暗顶方案对比表

2.3.3 箱涵半幅开挖快速顶进

箱涵采用半幅明挖顶进施工，该技术工艺直观，操作简便，与半幅开挖现浇方案比可有效缩短交通管制时间。通常交通组织方式为半幅交替借道行驶，具体流程如下：1）在高速中分带打入支护桩，同时预制箱型通道和路基之外的滑板；2）箱型通道预制完成后，开挖掉半幅路基；3）浇筑好剩余的滑板，顶推中间箱通；4）所有箱通顶推就位后，浇筑现浇层混凝土，恢复路面。将高速另外半幅交通转换至已完成的箱通的半幅，去除高速中分带的支护桩；5）用同样的方法施工另外半幅的箱通。

主要优缺点分析：采用半幅明挖快速顶进的施工方艺优点如下。 1）采用半幅开挖，使顶进技术更容易控制，降低了施工质量风险。避免了不开挖顶进时一些潜在的隐患，从而保证了行车的安全性。2）施工工艺直观性强，操作简便，利于顶进控制和纠正过程偏差。实现准确就位。3）施工中采用密排钢板桩防护通车一侧路基，确保了重载交通下的路基稳定；降低了施工质量风险。缺点是半幅交替开挖对高速通车影响大，交通管制时间长。

3 结论

新建城市道路与既有高速的交叉方案选择非常关键，也是影响高速路运营安全的重要因素，因此必须做好充分的论证与研究，选择合理可行的穿越方案。方案的确定需要综合考虑地形，地质条件，施工难易度，施工风险；对已有高速的影响，对周围环境的影响，相关各方协调难度及施工进度，后期运营养护费用等要求。