浅谈既有高速公路箱涵接长钢波纹管施工方案

浅谈既有高速公路箱涵接长钢波纹管施工方案摘要：新建高速公路枢纽工程与既有高速公路相接,往往需要对既有高速公路的既有涵洞进行接长施工。结合太原西北二环高速施工中既有箱涵的接长，总结出既有高速公路箱涵接长钢波纹管涵的施工方案。实践证明，方案切实有效，可实施性高，施工安全、快速，为涵洞的接长施工提供了一种新的借鉴思路。关键词：高速公路，箱涵接长，钢波纹管涵，施工方案0引言新建高速公路枢纽工程与既有高速公路相接，除采用上跨或下穿的交叉连接方式外，还经常需要对既有高速公路的既有涵洞进行接长施工。接长的涵洞施工往往会干扰既有高速公路上行车的正常行驶，且影响时间长。选择合适的接长方案，对降低施工安全风险、缩短施工周期、确保行车安全、降低成本均有重要意义[1]。依托对太原西北二环高速公路西凌井枢纽与既有高速公路相接的过程中一座既有箱涵需要接长进行研究，探讨既有高速公路箱涵接长钢波纹管的接长施工方案。1工程概况新建西凌井枢纽作为太原西北二环高速中的北二环高速起点，位于太原市阳曲县西凌井乡约5公里外的扫峪村南，是与既有太佳高速衔接的T型交叉枢纽。此枢纽东距太佳高速西凌井互通4.4km，西距太佳高速丰润互通51.7km，北距北二环高速泥屯互通17.8km，整体采用迂回T型方案。北二环高速与既有太佳高速相接，北作为主交通流方向，枢纽范围内既有太佳高速采用主线分合流的方式与新建北二环高速主线相接，北二环主线上跨匝道。西凌井枢纽主要服务于既有太佳高速公路与新建北二环高速公路的交通流转换[2]。太佳高速设计速度为80km/h，为双向四车道断面，路基宽度为24.5m。互通范围内对太佳高速进行改线，采用匝道与主线相接。太佳高速改造范围为TJK22+850～TJK24+780，互通范围内太佳高速路基宽度为25.5m。互通平面布置示意图如下：图1西凌井枢纽与太佳高速互通交叉平面图2方案选择西凌井枢纽主线路基与既有太佳高速共线、拼宽，在既有高速TJK23+081.396有一处1-4×4m排水涵洞，如图2所示。原设计为在既有TJK23+081.396涵洞右侧(太佳南侧)接长箱涵10.2米，涵顶覆土7.25米，如图3所示。西凌井枢纽与太佳高速交叉，产权单位要求新建四车道保通便道，该保通便道位于既有太佳高速南侧。受涉路手续、保通便道征拆影响，进地缓慢，工期压力大，西凌井枢纽已成为本项目控制性工程；同时，按照产权单位要求，为避免拆除既有涵洞八字墙后长时间暴露，影响既有高速运营安全，涵洞接长需快速完成。钢波纹管涵作为近年来的新型工艺产品，设计、生产较为简单，均为标准的模块化应用，生产周期短。现场主要为拼装施工，不需要大型施工设备，安装方便，施工工期短，也可减少对周边环境的扰动。同时该处既有涵洞只为排水设计，在不具备通行的情况下，对接长涵的形状要求不高。因此决定，拆除既有涵八字墙后，迅速设置转接井，接长涵改用施工速度较快的钢波纹管涵；原设计TJK23+081.396的1-4×4m箱涵改为1-5m钢波纹管涵，加快施工速度。图2

TJK23+081.396箱涵布置图图3原设计涵洞接长立面图图4现箱涵接长端洞口3施工工艺既有高速公路箱涵接长钢波纹管涵施工工艺流程具体如下：施工准备→测量放样→防护施工→既有涵洞附属结构拆除→基坑开挖→基底处理→转接井施工→钢波纹管涵管节拼装→附属施工→涵背回填3.1施工准备对现场既有涵洞的坐标、出入口高程、流水面坡度、与线路夹角等进行复测，并与设计数据进行对比，如有偏差，及时联系业主、设计、监理单位，确定处理措施。施工前对涵洞接长范围内的管线和地下构造物进行调查，并及时与相关产权单位取得联系，进一步核实管线的类型、埋深、走向，在地面做好标记，与产权单位共同确定迁移和保护措施，安排专人监控。3.2测量放样按照设计文件提供的数据测出接长涵洞平面位置及出入口高程，根据测量结果及施工图纸要求对现场进行调查，以核实涵洞的平面位置、涵长及出入口标高是否与现场相符。3.3防护施工既有涵洞八字墙实测墙高5m。拆除过程中为了确保既有太佳高速行车安全，避免既有涵洞八字墙等结构物拆除过程中造成周边路基塌陷，需对既有涵洞周边的高速公路路基进行防护，根据现场的实际情况，决定采用插打钢板桩的方法对路基边坡进行防护。既有涵洞的钢板桩防护范围横向为从既有高速公路路基边坡的坡脚到既有涵洞八字墙后1m处；纵向为八字墙外两侧2米范围做防护，并在其边坡上及空隙处堆码土袋，总体上要减少拆除过程中对既有路基的扰动。防护钢板桩采用9m规格，60cm间距布置，是否加密打入依据现场实际地质情况进行决定。因设转接井施工，基础厚度为1.2m，故钢板桩需打入转接井基础以下不小于1m或打不动为止，即为钢板桩打入深度。运至施工现场的钢板桩，需要先检查合适后再进行编号使用。施工前用红漆在钢轨桩上划分刻度，以便在插打的过程中控制打入深度。准备工作完成后，将钢板桩桩运至指定位置，锤击沉入。插打采用入土深度和贯入度双标控制，当贯入度已达到控制贯入度，应再捶击100mm或者捶击30～50击，如无异常变化时，一般可以说不是遇到障碍物等情况，此时桩尖标高与设计要求的标高相差不大时，即可停锤。3.4既有涵洞附属结构拆除既有涵洞八字墙的拆除在钢板桩布置完成后快速进行。拆除为自上而下的顺序进行，小型炮锤拆除为主，人工配合为辅。八字拆除过程中，做好防护仍是第一要素，在之前既有高速公路上原有的防撞隔离墩、警示标志的基础上，还要有专人进行盯控，夜间也要设置爆闪灯、反光标牌等,以便夜间从视觉方面对过往车辆进行提示。拆除施工前还需对既有涵洞八字墙周边的边坡结合沉降观测记录判断是否存在失稳的前兆，拆除过程中若发现有边坡失稳等现象则立即停止施工，立即撤离，同时做好交通管制的准备，采取对应措施解决完成后再进行施工。密切关注天气情况，尽量选择在雨天前拆除完成，避免不了时则需对相关部位采取防水覆盖、坡脚堆放砂袋等措施。3.5基坑开挖基坑采用机械开挖、人工清底，四周各边放宽1m，预留支立底板模板位置及作业宽度。机械开挖至距坑底30cm时采用人工开挖，挖至换填设计标高后，快速开始基底换填。若避免不了雨期施工的情况下，在坑底四周设30×50cm排水沟。3.6基底处理本涵天然地基为粉土，设计要求地基承载力不低于150KPa。

本项目隧道洞渣较多，多为中风化白云质灰岩，抗压强度高，可作为基底换填使用。因此按换填隧道洞渣进行基础处治，处治厚度按1.4m控制，转接井基础两侧按超出基础20cm进行换填，分层压实。要求压实系数不小于0.96，然后再对地基进行承载力检测。经检测地基承载力满足设计要求后，方可进行基础施工，3.7转接井施工转接井施工与钢波纹管涵管节拼装同步开始。基底处理完成后，测量放样定位出转接井与接长涵洞口处的基础位置，钢筋绑扎并浇筑混凝土完成基础施工。之后开始转接井台身的钢筋绑扎以及接长涵洞口处的管节拼装。待洞口处的管节拼装完成后，转接井台身以及八字墙支模，完成混凝土浇筑。转接井设计为盖板涵，因此盖板为单独预制。考虑受现场场地限制，无法原地现浇，因此决定本区域内的涵洞盖板统一在开阔场地统一预制，最后再运至现场吊装，完成转接井的施工。以上钢筋及混凝土的施工质量均需规范及相关验收标准的要求。

图5转接井及接长涵洞口处立面图3.8钢波纹管涵管节拼装测量放样出涵管整体的位置、中心轴线、中心，检查放样范围内涵管底部平整度、标高及基础预拱度的设置是否符合设计及规范要求。以中心轴线、中心为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸,直至涵管进出口两端;第二张板叠在(搭接长度为50cm)第一张板上面，对正连接孔。螺栓由内向外插入螺孔，对面套上垫圈螺母，用套筒扳手预紧螺母[3]。拼装环形圈由下向上顺次拼装;搭接部分上板覆盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后用螺栓由内向外插入螺孔，用套简扳手预紧螺母。安装完毕后，在管内外均匀涂刷两道沥青，沥青可为热沥青或乳化沥青,沥青涂层的总厚度应不小于1mm。3.9附属施工附属施工主要为洞口的八字墙、翼墙施工，按照设计通用图施工洞口处的八字墙、端墙，确保结构物的尺寸和夹角没有问题，钢筋及混凝土的施工质量均需规范及相关验收标准的要求。注意八字墙、端墙应按2x2m的间距布置泄水孔，泄水孔为内径10cm，壁厚3～5mm的PVC管。3.10涵背回填涵管侧面、顶面回填料是结构重要的组成部分，其参与结构共同受力，回填料、压实度、施工方法必须按设计要求严格执行。涵背回填应分层摊铺，逐层压实，顶面水平，压实前每层厚度不宜大20cm，达到设计要求的压实度后再摊铺下一层。涵管两侧的回填施工宜尽量同时对称进行或者从结构的一侧到另一侧交替铺设填料。交替施工时，两侧的高度差不应大于单层厚度。压实度系数要求不小于0.96。同时考虑是对原路基的拓宽、既有涵洞的接长，涵管回填可以与路基的拓宽填筑一起进行。老路基与新路基结合处，应从老路堤坡脚向上开挖台阶，高度80cm，宽度1m，同时结合处铺设土工合成材料。4工期及效益对比4.1工期对比结合该项目的施工，对比钢筋混凝土箱涵接长与钢波纹管涵接长的工序，其中防护施工、既有涵洞附属结构拆除、基坑开挖、基底处理、附属施工、涵背回填的工期相同，不同之处在于台身的施工工期。钢筋混凝土箱涵接长施工，垫层施工1天，底板施工4天，侧墙加顶板施工16天，合计工期21天。钢波纹管涵接长施工，转接井施工8天，其中包含转接井基础、台身八字墙以及单独预制的转接井盖板；钢波纹管涵管节安装3天。合计工期11天。根据以上分析，本项目使用钢波纹管涵接长施工可节约10天的工期。4.2效益对比根据调查的市场价格及施工图预算分析，1-4×4m混凝土箱涵造价每延米2.3万元，接长10.2m混凝土箱涵成本23.46万元；直径5m钢波纹管造价每延米约2万元，接长施工8.2m，转接井施工2m，按1-4×4m混凝土箱涵设计施工，合计施工长度10.2m成本为21万元，平均每延米成本2.06万元。综合对比，使用钢波纹管涵接长施工较钢筋混凝土箱涵接长施工每延米造价节省0.24万元。[4]由此可见，当使用钢波纹管涵接长既有箱涵时，接长的长度越长，经济效果越明显。同时当时社会环境受疫情的影响及越来越严格的环保政策，钢筋原材、水泥、沙子等材料时常会供应不及时，进而导致现场窝工，严重影响了总体施工进度。使用钢波纹管涵接长施工，既能不受钢筋混凝土所需材料的影响，不污染环境，也能保证施工质量的前提下，快速施工，不窝工，社会效益显著。5结束语依托于太原西北二环高速施工中既有箱涵的接长，总结出既有高速公路箱涵接长钢波纹管涵的施工方案。实践证明，与钢筋混凝土箱涵接长施工相比，钢波纹管涵接长施工在造价、工期都有着非常大的优势；同时对既有高速的行车安全影响小，安全性高，