道路下穿既有高速公路技术方案比选分析

肖 红

(中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

0 前 言

近年来，高速公路的飞速发展极大程度地推动了国内城市化的进程，随着城市功能的不断扩展和完善，高速公路在建设过程中也逐渐显露出一定的问题，主要表现为隔断两侧城市功能区，阻碍了相邻城市的交通发展和经济发展[1]。通过分析交通不畅的原因发现，城市道路和既有高速公路交叉位置是阻碍作用最为明显的位置，较大程度地制约了城市的经济发展。因此，分析道路下穿既有高速公路技术方案是十分有必要的。

1 工程概况

本文涉及项目的高速公路全长为33.84 km，路基宽度为35 m，属于双向6车道，设计时速为120 km/h。应用原有的城市主干道修建规划路段，机动车道两侧分别设置了人行道和非机动车道，该高速公路的道路横断面宽度为43.50 m。在该项目规划路段的中间位置，公路中间和既有高速公路的设计夹角为82°，该路段路面结构为沥青混凝土路面，穿越高速公路路基的主要填充材料为低液限黏土。

2 技术方案拟定

2.1 方案1：U型槽+桥梁

1)方案概况。在公路穿越既有高速公路的位置应用U型槽钢筋混凝土结构进行施工，对于公路来说，既有高速公路就会转变为“桥”。具体的施工流程为：对施工高速公路采用半幅路交通封闭的方式，为了避免路基变形对行车安全造成影响，需要在中央分隔带设置板桩；然后开展半幅桥梁的施工，待该半幅桥梁施工完成后，对另外半幅桥梁展开施工，施工步骤和前半幅一致，最后开展U型槽钢筋混凝土结构的施工，横断面见图1。根据估算，本文涉及项目的工程一共需要3 951万元的预算，施工工期预计为12个月。

2)主要优缺点分析。本文涉及项目在开展施工的过程中，交通较为便利，不管是施工难度，还是施工过程中的风险都相对较小，整体造价水平不高；但是施工过程会对既有高速公路的路基造成一定程度的破坏，需要维持较长时间的单侧交通运营，很难保证节假日的出行能力，另外涉及到的施工工序相对较多。

图1 U型槽+桥梁下穿方案(1/2幅)

2.2 方案2：明挖现浇箱涵结构

1)方案概况。如图2所示，该方案首先采用明挖施工的方法对既有高速公路进行开挖，为了保证正常的通行能力，需要另外修建一条便道，完成开挖施工以后，需要进行浇筑箱涵结构的施工，然后逐渐恢复箱涵结构顶上的既有高速公路路面、路基。该方案预计施工预算额为3 151万元，施工工期预计为6个月。

2)主要优缺点分析。该方案施工较为容易，风险较小，总体造价水平不高，但是施工过程中会对高速公路的路基造成一定程度的破坏，另外，项目周围存在较多的民用建筑，便道修建难度较大，不易协调。

图2 明挖现浇箱涵结构下穿方案(1/2幅)

2.3 方案3：箱涵结构暗顶

1)方案概况。本文涉及项目的结构形式为4孔C35现场预制钢筋混凝土结构箱身形式，其抗渗等级可以达到P8。为了方便施工，同时综合考虑土体的摩擦力，分两个节段开展箱身施工，每节箱身长度为21.50 m。在相邻两节箱身之间设置一个宽度为1 m的后浇带，按横向垂直施工缝对后浇带接缝的一端进行设计，按伸缩缝对后浇带的另外一端进行设计，将同等强度的箱身钢筋和后浇带钢筋连接起来。预估计，该工程总预算为5 181万元，工期预计为8个月，其中3个月为顶进施工的工期。

2)主要优缺点分析。本项目的施工不仅不需要中断实际交通通行，也不会对既有道路路基造成破坏，仅仅需要在施工期间进行适当的交通管制即可，但是该方案造价成本相对较高，需要应用到的技术难度也较大，施工过程中的潜在风险有很多。另外施工过程中会对既有高速公路的路基造成破坏也是不得不考虑的内容。

2.4 方案4：箱涵结构明顶

1)方案概况。应用该方案的过程中，需要采用封闭半幅路交通的方式，完成D24钢便梁的架设后即可恢复交通，然后再以相同的形式开展另外半幅路的D24钢便梁的架设，只要便梁全部架设完成，便能彻底恢复正常的交通，并且将已经预制好的箱型结构顶进到预定的位置，这样一来，高速公路的路基、路面的施工就可以在箱顶上开展。经过计算发现，应用该方案进行施工，控制箱底的压力不能超过133.7 kPa，只有这样才能保证施工满足具体的需求。应用本方案开展施工，边孔非机动车道以及人行道箱身的净宽度为7.5 m，单幅机动车道箱身净宽为12.50 m。箱身结构为C35现场预制钢筋混凝土结构，该结构的抗渗等级可以达到P8，相邻孔之间设置了宽度为10 cm的沉降缝。为了尽可能减少防水处理和后浇带的施工处理，考虑顶进箱身的长度设计为44.0 m。预估计，该项目的预算投资额为4 733万元，总工期预计为9个月，其中3个月为顶进施工的工期。

2)主要优缺点分析。应用该方案开展施工，不需要中断全部的交通，不管是施工难度还是施工过程中的风险都相对较小，但是该方案总体造价水平较高，开展施工的过程中会对高速公路的路基造成破坏，不管是架设钢便梁的过程，还是平移钢便梁的过程，都需要对路幅进行局部围挡，会影响具体的交通通行。

3 方案比选分

通过对方案设计和方案施工技术分析发现，上述的4中方案都可以应用于本项目，具体的对比分析情况见表1。综合考虑既有高速公路的实际交通量，然后对各类施工方案的各类因素进行对比分析，同时也为了降低施工难度和风险，降低整体工程的造价施工水平，经过多个部门的协调和研究，决定应用箱涵结构明顶施工方案开展施工。

表1 下穿高速公路工程方案比较表

4 顶进施工组织设计实现

4.1 施工步骤

顶进施工工艺流程为：

1)在施工路基的两侧开展钻孔桩施工以及止水帷幕施工。

2)组织开挖施工，开挖至基坑底部，开展混凝土底板及后背梁的混凝土浇筑施工。

3)预制箱涵结构。

4)架设施工便梁。

5)开挖便梁下土方。

6)如果设计强度达到100%后，依次进行箱身顶进施工。

4.2 施工注意事项

1)在开展施工的过程中，加强各个部门之间的协调和联系，如果道路施工出现问题，积极沟通，保证所有部门相互配合进行解决，做好施工过程中的交通组织工作，尽可能降低施工过程对既有高速公路交通的影响[2]。

2)以全面清查施工现场各类管线为基础，做好管线防护工作。

3)在开展施工前，必须全面核查各类高程数据，只有保证这类数据精准无误方可开展施工。

4)完成顶进工作坑的开挖施工后，先浇筑滑板，保证滑板表面光滑平整，控制高程误差不能超过3 mm，喷涂适当的润滑剂。

5)在开展施工的过程中，加强对既有高速公路的监测工作[3]，一旦发生应力值失常的情况，立即连续有关部门，积极采取有效的方法进行处理。

5 结束语

本文以实际项目为例，对公路穿越既有高速公路的施工方案进行了全面的、深入的比对和分析。在整个施工设计过程中，方案的选择和设计十分关键，为了保证可以选择最佳的施工方案设计，必须综合考虑整体施工方案、施工成本、施工难度、交通运行、工程环境等各类因素，进一步提高设计方案的可行性。

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