穿越跨越并行涉路专项设计及施工方案

穿越跨越并行涉路专项设计及施工方案1工程概况及涉路类型划分某省道S203线提升改造工程全长12.6km，设计标准为一级公路，设计时速80km/h，路基宽度25.5m。本工程涉路段对应既有公路为G30连霍高速K1423+200~K1423+800段、既有G345国道K129+300~K129+450段，共包含并行、穿越、跨越三种涉路类型，具体参数如下：1.1既有公路技术参数G30连霍高速涉路段为双向八车道，设计时速120km/h，整体式路基宽度42m，沥青混凝土路面宽度38.5m，设计轴载BZZ-100，年平均日交通量（AADT）为48200pcu/d，路基填料为粉质黏土，路基压实度96%，地基承载力特征值180kPa。既有G345国道涉路段为双向两车道，设计时速60km/h，路基宽度12m，沥青混凝土路面宽度9m，AADT为12500pcu/d，要求通行净空≥5.0m。1.2涉路类型划分（1）并行段：新建S203路线与G30连霍高速K1423+200~K1423+800段并行，全长600m，新建路基左边缘距离G30连霍高速右侧护栏最小净距12m，属于临近高速并行施工段，需严格控制路基开挖对既有高速的扰动。（2）穿越段：新建S203路线在K8+120处采用分离式短隧道下穿G30连霍高速，隧道轴线与高速轴线夹角为82°，隧道顶距离高速路基底面最小净距8.2m，属于浅埋穿越施工段。（3）跨越段：新建S203路线在K8+650处采用预应力混凝土连续箱梁桥跨越G345国道，桥梁轴线与国道轴线夹角为90°，设计桥下净空5.5m，满足国道通行要求，属于上跨跨越施工段。2专项设计2.1并行段涉路专项设计针对并行段临近高等级公路、开挖扰动大的特点，设计以“控制变形、保障稳定”为核心，具体设计如下：（1）边坡防护设计：靠近G30连霍高速一侧新建路基边坡采用悬臂式桩板墙防护，桩径1.2m，桩中心间距2.5m，桩长12~16m（嵌岩深度不小于4m），桩身采用C30混凝土，面板厚度0.2m，C25混凝土浇筑；板身每2m×2m间距设置φ10cm泄水孔，泄水孔背后设置30cm厚级配碎石反滤层，防止边坡渗水失稳。（2）排水设计：桩板墙外侧（靠近高速一侧）设置矩形截水沟，截水沟采用C25混凝土浇筑，截面尺寸为宽0.6m×深0.8m，截水沟起点接入山体汇水沟，终点接入G30连霍高速既有排水系统，衔接处设置5m长C25混凝土防冲刷铺砌，厚度30cm，防止汇水冲刷高速路基。（3）安全防护设计：施工期在G30连霍高速右侧护栏外设置混凝土防撞墩，防撞墩规格为1m×1m×1m，间距5m，采用C30混凝土浇筑，表面粘贴三级反光标识；按照GB5768-2017《道路交通标志和标线》要求设置警示标志，高速来车方向1600m处设置“前方施工预告标志”、1000m处设置限速80km/h标志、500m处设置限速60km/h警告标志，施工区末端设置解除限速标志。（4）变形控制标准：施工期G30连霍高速路基单日沉降≤0.5cm，累计沉降≤2cm；单日水平位移≤0.1cm，累计水平位移≤5cm，超出预警值立即停工处置。2.2穿越段下穿涉路专项设计本穿越段为浅埋下穿高速，采用“管幕预支护+注浆加固+复合式衬砌”设计方案，具体如下：（1）管幕预支护设计：沿隧道开挖轮廓环向布置φ108cm螺旋焊管，壁厚14mm，钢管中心间距35cm，单根钢管长度48m，从隧道北侧工作井水平顶进，钢管间设置锁口连接，锁口间隙注水泥浆封堵，防止地下水渗入；顶进完成后钢管内注M30水泥浆填充，提高整体刚度。（2）路基预加固设计：管幕施工前，对G30连霍高速路基进行注浆预加固，加固范围为隧道顶以上2m至高速路面以下，注浆孔间距1.5m×1.5m，呈梅花形布置，注浆采用水泥水玻璃双液浆，配合比为水泥:水:水玻璃=1:1:0.3，注浆压力控制为0.3~0.5MPa，避免压力过大隆起路面，加固后要求路基承载力不小于180kPa。（3）隧道主体设计：分离式隧道，单洞净空断面为宽14m×高9m，两洞净距18m，采用复合式衬砌：初期支护为30cm厚C25喷射混凝土，配合φ25超前锚杆（长4.5m，间距0.5m）、I25a工字钢钢架（间距0.5m/榀）；二次衬砌为60cm厚C35钢筋混凝土，抗渗等级P8，满足地下水防渗要求。（4）变形控制标准：施工期G30连霍高速路面累计沉降≤3cm，累计隆起≤2cm，线路纵坡变化≤0.5%，满足高速行车安全要求。2.3跨越段上跨涉路专项设计本跨越段上跨G345国道，采用3×30m预应力混凝土连续箱梁设计，具体如下：（1）桥跨及主体设计：桥跨布置为(29+30+29)m预应力混凝土连续箱梁，中跨30m跨越G345国道，桥梁总宽度24m，横向布置为0.5m护栏+11.25m行车道+0.5m中央分隔带+11.25m行车道+0.5m护栏，与路基同宽；箱梁采用单箱双室截面，梁高1.6m，顶板厚0.28m，底板厚0.22m，腹板厚0.4~0.6m，采用C50预应力混凝土，预应力钢束采用φs15.2低松弛钢绞线，标准强度1860MPa；下部结构采用柱式墩，直径1.4m，桩基础直径1.8m，桩长35m，两座主墩分别布置在G345国道南北两侧路肩外，不占用国道行车空间。（2）安全防护设计：主墩靠近国道一侧设置菱形钢筋混凝土防撞护墩，护墩尺寸为长2.5m×宽1.5m×高1.2m，采用C30钢筋混凝土浇筑，表面粘贴反光膜；桥梁全桥设置防抛网，防抛网高度2.2m，采用低碳钢丝焊接网，网格尺寸5cm×5cm，防止杂物掉落国道影响行车安全；桥面排水设置纵向排水管，将桥面汇水引入桥头两侧排水沟，不直接排入国道路面。（3）参数控制：桥下净空5.5m，满足国道5.0m的净空要求，桥梁设计荷载为公路-Ⅰ级，满足现行规范要求。3施工总体部署3.1施工组织管理成立涉路施工专项管理小组，由项目经理任组长，项目总工任副组长，配置专职交通安全管理人员3名，交通协管员8名，所有人员均经交通运输主管部门涉路安全培训考核合格，持证上岗；开工前已与高速运营管理单位、路政部门、交通警察部门签订安全管理协议，依法办理涉路施工许可，明确各方安全管理责任。工期安排：总工期180天，其中并行段桩板墙及路基施工60天，穿越段主体施工120天，跨越段主体施工90天，采用流水作业，先行施工并行段截水沟及桩板墙，同步开展穿越段工作井和跨越段基础施工，合理压缩工期，减少对既有路的影响。3.2交通导改方案（1）并行及穿越段（G30连霍高速）：本工程施工均在高速红线外作业，不占用高速行车道，导改方案为：在高速来车方向按规范设置分级警示标志，施工区边缘设置间距1m的防撞桶、间距2m的反光锥隔离施工区域，保留高速所有车道正常通行，安排交通协管员24小时值守，动态排查安全隐患。（2）跨越段（G345国道）：本工程采用“门洞支架法”施工，保留国道双向通行，导改方案为：在国道来车方向1000m设置前方施工预告标志，500m设置限速40km/h标志，200m设置施工警告标志，门洞两侧设置防撞墩，门洞上方设置5.5m限高标志，保留国道9m宽行车道，满足双向通行要求，不需要断交或半幅导改。3.3施工准备技术准备：核对既有公路地下管线资料，G30连霍高速涉路段有1道通信管线、1道输油管线，距离并行段施工区最近距离8m，已做好标记及防护；G345国道涉路段路肩下有1道DN300给水管道，已完成改移至施工区外，所有管线产权单位已确认交底。物资准备：提前备足应急物资，包括沙袋500袋、水泥100t、注浆设备2套、反光标志30套、应急发电机2台、应急救援车辆2台，建立与路政、交警、管线产权单位的24小时联动通讯机制。4分项工程施工工艺4.1并行段施工工艺施工顺序：截水沟施工→桩板墙施工→分层路基开挖→边坡防护→附属工程施工。（1）桩板墙施工采用旋挖钻成孔，间隔跳打施工，即每施工1根桩跳过1根桩施工下一根，避免连续成孔扰动既有高速路基，成孔后1小时内必须下放钢筋笼并浇筑混凝土，每根桩施工完成后养护7天，方可施工相邻桩。（2）路基开挖严格遵循“分层开挖、开挖一级防护一级”的原则，每层开挖厚度不超过2m，严禁一次性开挖到底，开挖过程中每日开展2次既有高速变形监测，变形超出预警值立即停止开挖，采取卸载反压措施。（3）截水沟必须在路基开挖前施工完成，提前形成排水系统，避免雨水浸泡施工区和既有高速路基。4.2穿越段下穿施工工艺施工顺序：工作井施工→管幕顶进→路基注浆加固→CRD法隧道开挖→初期支护→二次衬砌→洞门施工。（1）工作井采用沉井法施工，工作井设置在距离高速护栏25m的新建路线左侧，下沉过程中每1米监测一次沉井倾斜和位移，倾斜率控制在0.5%以内，到位后及时浇筑底板封底。（2）管幕采用水平定向钻顶进施工，每顶进1m测量一次轴线偏差，总偏差控制在5cm以内，顶进完成后及时注水泥浆填充钢管，提高管幕整体承载力。（3）注浆加固遵循“先外后内、低压慢注”的原则，先施工加固区周边的注浆孔，再施工内部孔，注浆压力严格控制在0.3~0.5MPa，防止压力过大隆起高速路面，注浆完成后采用钻芯法检测加固效果，承载力满足要求后方可开挖。（4）隧道开挖采用CRD法分4个区块开挖，每个区块开挖进尺不超过0.5m，开挖完成后立即施作初期支护并闭合成环，施工期间每2小时监测一次高速路面变形，变形超过预警值立即停工封闭工作面，进行注浆补强。（5）初期支护变形稳定后（连续7天沉降速率小于0.5mm/d）方可施作二次衬砌，采用整体模板台车浇筑，保证衬砌平整度和密实度，抗渗等级符合设计要求。4.3跨越段上跨施工工艺施工顺序：桩基础施工→桥墩施工→门洞支架搭设→满堂支架搭设→支架预压→模板安装→钢筋绑扎→箱梁浇筑→预应力张拉→压浆封锚→支架落架→附属工程施工。（1）桩基础施工采用旋挖钻作业，施工出渣当日清运，所有材料堆放均在施工红线内，严禁占用国道行车道，施工区周边设置防护网，防止杂物掉落国道。（2）门洞支架设计：门洞净宽9m、净空5.5m，承重结构采用三排321型贝雷片，纵梁采用I45a工字钢，立柱采用φ600mm钢管，壁厚10mm，立柱基础为2m×2m×0.5mC25混凝土，立柱周边设置1.2m高混凝土防撞墩，粘贴反光标识。（3）支架预压：满堂支架搭设完成后，采用沙袋堆载预压，预压荷载为箱梁自重的1.1倍，预压时间不少于7天，连续3天沉降速率小于1mm/d、总沉降量小于2cm，即为预压合格，方可进行底模施工。（4）箱梁浇筑分两次进行，第一次浇筑底板和腹板，第二次浇筑顶板，浇筑过程中对称下料，避免支架产生不均匀变形。（5）预应力张拉：当混凝土强度达到90%设计强度、弹性模量达到100%设计模量后，方可进行张拉，张拉采用对称张拉工艺，以张拉力控制为主，伸长量校核，伸长量偏差控制在±6%以内，张拉完成后48小时内完成压浆封锚，压浆压力控制在0.5~0.7MPa。（6）落架遵循“从跨中向墩顶、对称分级卸载”的原则，逐步降低支架标高，避免箱梁产生过大应力集中，落架完成后及时拆除门洞支架，清理国道路面，恢复原有路容路貌。5监测与安全应急保障5.1变形监测体系（1）监测点布置：并行段沿G30高速路肩每20m布置1个沉降监测点，每50m布置1个水平位移监测点；穿越段沿高速路面每10m纵向布置1个沉降点，横向每5m布置1个，共3排；既有地下管线每50m布置1个位移监测点；跨越段支架每10m布置1个沉降监测点，国道每20m布置1个路基监测点。（2）监测频率：并行段施工期间每日监测2次，穿越段施工期间每2小时监测1次，变形稳定后每日监测1次；跨越段施工期间每日监测1次。所有监测数据及时整理分析，超出预警值立即启动应急预案。5.2交通安全保障（1）所有进入施工区的人员必须穿戴反光背心，严禁擅自进入既有公路行车道；所有标志标牌严格按照GB5768-2017规范设置，夜间施工每50m设置1个警示红灯，亮度满足要求。（2）专职安全员每日巡查标志标牌、防护设施，损坏、移位的立即更换加固，大风、暴雨过后全面排查，消除安全隐患；严禁在既有公路路面堆放任何施工材料、机械设备，所有物品均堆放在施工红线内。（3）与路政、交警部门建立联动机制，遇交通拥堵、交通事故立即配合疏导处置。5.3应急处置（1）成立应急救援队，配置20名救援人员、2台应急车辆，开工前组织1次涉路应急演练，施工期间每2个月组织1次演练，完善应急流程。（2）常见险情处置：①既有路变形超标：立即停止施工，疏散施工人员，对变形区域采取反压、注浆加固措施，及时通知高速运营管理和交警部门，必要时配合封闭车道，处置完成经检测合格后方可复工；②交通事故：发生涉及施工区的交通事故，立即报警，保护现场，配合交警救援和交通疏导；③管线破损：若不慎破坏既有管线，立即