下穿高速公路通道施工交通安全方案

下穿高速公路通道施工交通安全方案第一頁，共41頁。一、工程簡介

本工程是祁東經(jīng)濟開發(fā)區(qū)歸陽工業(yè)園創(chuàng)業(yè)路穿越衡棗高速頂涵，走向為近東南-西北向，與衡棗高速的交角約82.7°。

創(chuàng)業(yè)路與衡棗高速相交處的創(chuàng)業(yè)路樁號為K1+239.83，衡棗高速樁號里程約為K73+056（G72泉南高速樁號K859+100）。交叉節(jié)點位于科技路與創(chuàng)業(yè)路交叉口附近。交點處，創(chuàng)業(yè)路的線型為直線，衡棗高速線型為緩和曲線。

創(chuàng)業(yè)路通道位置地形平面圖如下：第二頁，共41頁。3第三頁，共41頁。

衡棗高速路基寬度為26m，標(biāo)準(zhǔn)寬度的整體式路基，路基邊坡為1:1.5,該段高速公路處于半填半挖區(qū)，路基體基本為未擾動的泥巖。

4第四頁，共41頁。

頂進通道為2-13.5m通道，通道凈高7.10m，長度36.4m。兩通道之間凈間距1.5m。通道的頂板面位于路面2.33～2.66m以下。通道結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：

5第五頁，共41頁。

地形地貌情況

區(qū)內(nèi)原地形地貌為典型的剝蝕殘丘，現(xiàn)在場地基本已被開挖平整，高程變化在72～109米之間6第六頁，共41頁。二、工程地質(zhì)概況7

根據(jù)湖南核工業(yè)巖土工程勘察設(shè)計研究院《祁東縣歸陽工業(yè)園創(chuàng)業(yè)路工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報告書》，本線路內(nèi)地層基本為山體開挖后裸露的強風(fēng)化，中風(fēng)化泥巖，部分區(qū)域有0.2～1.2米的殘積土，地基承載力較高。通道基底位于棕紅色強風(fēng)化泥巖上，頂進地段地質(zhì)情況由上至下依次為高速公路路面結(jié)構(gòu)層，強風(fēng)化泥巖。

地勘鉆孔平面位置圖如下：第七頁，共41頁。8第八頁，共41頁。9工程地質(zhì)剖面圖第九頁，共41頁。10第十頁，共41頁。11第十一頁，共41頁。12根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，本通道施工區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)作用，鉆孔控制范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造及新構(gòu)造運動跡象。場地和地基是穩(wěn)定的，適宜于本通道工程建設(shè)。除較淺的表層耕表土外，以下地層順序分別為第四系粉質(zhì)粘土（承載力200KPa）、白堊系強風(fēng)化泥巖（承載力400KPa）、中風(fēng)化泥巖（承載力1000KPa），可作為基礎(chǔ)持力層。

擬建場地類別按《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56-2012）、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定為Ⅱ類場地。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（BG18306-2001）、《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ004-89）及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（BG50011-2010），場地抗震烈度為Ⅵ度區(qū)，設(shè)計地震動加速度為0.05g，設(shè)計特征周期為0.35s，勿需設(shè)防。第十二頁，共41頁。三、總體施工方案13

本通道下穿衡棗高速公路，為不影響衡棗高速公路的正常運營，采用超前支護、中繼間頂進的方法進行施工。在衡棗高速公路西北側(cè)設(shè)置頂進工作坑，頂進方向由創(chuàng)業(yè)路小樁號方向往大樁號方向頂進。

在完成衡棗高速公路路基防護施工后開始通道框架結(jié)構(gòu)的頂進。為減少對衡棗高速公路的不利影響，本通道采用分離式，左右各分為三節(jié)，單節(jié)最大頂力控制在36000KN以內(nèi)。左右兩通道平行預(yù)制在高速公路路基西北側(cè)，后背座按設(shè)計圖，地下布置抗滑樁，抗滑樁上設(shè)承臺以及鋼筋混凝土后背座，再在其后夯填普通土，借助后背將通道頂入高速公路路基。

施工總平面布置圖如下：第十三頁，共41頁。施工總平面布置圖14第十四頁，共41頁。15施工總進度計劃

本工程施工總進度按照合同工期為240天，施工總進度計劃表如下第十五頁，共41頁。

施工工藝

16本通道采用組合式隔離鋼板卷鋪框架盾構(gòu)機進行頂進施工，以確保高速公路路面的平整度和整體穩(wěn)定性。施工工藝流程：

通道預(yù)制→試頂→通道幾何尺寸修整→搭設(shè)作業(yè)平臺與跑道→盾構(gòu)基底處理→盾構(gòu)墩柱安裝→盾構(gòu)主梁安裝→子盾構(gòu)箱制作安裝→盾構(gòu)外殼制作安裝→盾構(gòu)內(nèi)輔助系統(tǒng)安裝-→子盾構(gòu)、立柱前土方人工開挖→中心土機械開挖→第一節(jié)與盾構(gòu)頂進→二三節(jié)頂進第十六頁，共41頁。通道頂進示意圖17第十七頁，共41頁。四、鋼盾構(gòu)法頂進18

鋼盾構(gòu)法是在保留傳統(tǒng)頂涵施工方法工藝的基礎(chǔ)上，對通道頂進路基支護進行了大改革，用鋼構(gòu)支撐架來保持開挖面坡比，提高了施工的安全性和適用性，特別是對于大跨度通道通道頂進施工更具有可靠性，最大限度地減少淺覆蓋層頂進施工過程中對公路路基的擾動。

創(chuàng)業(yè)路下穿的衡棗高速公路，其地質(zhì)情況為：強風(fēng)化泥巖，棕紅色，泥質(zhì)或砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀或土狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極發(fā)育，裂隙面具鐵錳質(zhì)浸染，巖質(zhì)軟，可折斷或捏碎，遇水易軟化，泥化，久露易崩解。根據(jù)設(shè)計要求，其通道頂進后高速公路路面的工后下沉不得大于20mm。根據(jù)這一地質(zhì)情況和下沉量控制要求，為確保高速公路下沉控制滿足要求和通道頂進的質(zhì)量，更好的保護既有構(gòu)筑物，本項目擬采用組合式卷鋪隔離鋼板盾構(gòu)機施工。第十八頁，共41頁。組合式卷鋪隔離鋼板盾構(gòu)機構(gòu)成19

主要由以下系統(tǒng)組成：土體支擋系統(tǒng)、子盾構(gòu)掘進開挖支擋系統(tǒng)、隔離卷板卷鋪系統(tǒng)、通道頂進減阻和覆蓋層防擾動系統(tǒng)、通道頂進系統(tǒng)。第十九頁，共41頁。盾構(gòu)機構(gòu)圖20第二十頁，共41頁。盾構(gòu)正立面圖21

第二十一頁，共41頁。工作原理

22

隔離卷板卷筒安置于子盾構(gòu)伸縮框內(nèi)，使隔離卷板緊跟掘進刀之后仰向定位鋪設(shè)于盾構(gòu)及通道頂部，有效隔離了盾構(gòu)（通道）與上部覆蓋層（土體）的直接接觸；由于潤滑脂涂布器在隔離卷板的下方涂布潤滑脂，減阻隔離卷板通過潤滑脂與隔離鋼板接觸，從而大幅度減小了頂進阻力；隔離卷板尾部固定體將其尾部限制定位，由于隔離卷板的拉結(jié)作用及它與土體摩擦阻力作用，隔離卷板通過尾部固定體與上方覆蓋層形成整體，有效避免了覆蓋層隨通道頂進的跟隨移動，有效的保證了覆蓋層上方的結(jié)構(gòu)物免遭破壞；隔離卷板鋪設(shè)后不存在對上部土體的二次擾動，因此采用本方法能有效控制高速公路下沉。第二十二頁，共41頁。

隔離卷板卷鋪機構(gòu)示意圖

10、掘進刀；11、伸縮動力（油缸）；12、隔離卷板卷筒；15、隔離卷板補充焊接架；16、隔離卷板尾部固定體；17、隔離卷板；19、潤滑脂涂布器；25、可調(diào)軸承座；26、隔離卷板導(dǎo)向槽

23第二十三頁，共41頁。

隔離卷板卷鋪過程狀態(tài)示意圖

圖a：子盾構(gòu)內(nèi)開挖前方土體至點劃線ａ位置，盾構(gòu)掘進面同步跟進開挖等量距離。此時隔離卷板尾部已固結(jié)于隔離卷板尾部固結(jié)體16。

24第二十四頁，共41頁。

圖b：伸縮動力11向前推動子盾構(gòu)至前方點劃線ａ，同步帶動隔離卷板卷筒12向前移動，由于隔離卷板尾部固結(jié)于尾部固定體16，所以此過程中隔離卷板17通過導(dǎo)向槽26、隔離卷板卷筒12仰向定位鋪設(shè)于盾構(gòu)與覆蓋層土體之間25第二十五頁，共41頁。

圖c:在頂進動力21的作用下，通道和盾構(gòu)主體向前頂進，子盾構(gòu)伸縮框9、隔離卷板卷筒12、掘進刀10靜止不動，伸縮動力（油缸）11隨通道和盾構(gòu)主體頂進而收縮。至子盾構(gòu)伸縮框9回到初始狀態(tài)，隔離卷板17完成了頂進長度△L的一段鋪設(shè)，盾構(gòu)完成了一個頂進循環(huán)。

26第二十六頁，共41頁。子盾構(gòu)頂力布置

27

子盾構(gòu)是盾構(gòu)中對掘進面進行有效支護的主體部分，在不同土層中采用不同的推進方式來保持掘進面的穩(wěn)定。本盾構(gòu)設(shè)計為29組子盾構(gòu)，上部水平布置13組，下部垂直布置4柱，每柱4組合計16組。上13組子盾構(gòu)，每個安30t雙向作用頂2臺來保證切土與減阻拖板的推進。下部16組，每個安16t雙向作用頂2臺僅用于推進子盾構(gòu)。58個千斤頂由1套液壓站操縱控制，29組子盾構(gòu)可同步運動也可單獨運動。第二十七頁，共41頁。通道頂推力布置

28

盾構(gòu)與通道套接成一體并隨第一節(jié)通道一起前進動，共用一套頂進系統(tǒng)，兩個中繼間每個中繼間配備16臺320t千斤頂，通道末端的16臺320t液壓雙向頂負(fù)責(zé)推進第三節(jié)通道，千斤頂反向設(shè)置，隨通道一起移動。第二十八頁，共41頁。通道頂進

29

試頂無問題后即可進行通道頂進。子盾構(gòu)入土后，將隔離卷板17固結(jié)與隔離卷板尾部固定體16上，然后，依次循環(huán)頂進。在頂進到快出洞時，讓前方的土方開挖空間留有一定的余量，適當(dāng)減小每次的頂進量，以避免將前方土體頂裂造成對既有結(jié)構(gòu)物的破壞。

盾構(gòu)組合支架之間的石方開挖掘進擬采用液壓破碎機和挖掘機開挖掘進，按墩柱上的1:1.1剪力板線開挖，為確保安全，盾構(gòu)組合支架間的開挖必須留有核心土，以防止掘進面坍塌。

一般情況下中心土滯后子盾構(gòu)掘進面5m左右。若中心土自穩(wěn)能力不強時，可放緩開挖坡度。中心土的支撐，有兩個主要作用：1)承受上部荷載；2)平衡側(cè)向土壓力。盾構(gòu)內(nèi)掘進每次循環(huán)開挖量以0.2米為宜，子盾構(gòu)頂部開挖應(yīng)盡可能做到與掘進刀頂面平齊，這樣有利于減小路面的下沉。子盾構(gòu)掘進刀間的盾構(gòu)縱梁處，向上挖成凸弧形，以防止上方覆蓋土體與盾構(gòu)的直接接觸。盾構(gòu)兩側(cè)適當(dāng)超挖，寧超不欠，以防止通道兩側(cè)發(fā)生卡死現(xiàn)象。第二十九頁，共41頁。30

第三節(jié)通道千斤頂每一頂進行程到位后，應(yīng)接長傳力柱，傳力柱的穩(wěn)定受力應(yīng)予以重視，同時把通道內(nèi)所挖土體運至傳立柱上方堆積壓重，即有效防止傳力柱起拱，又可以減少作用在后座的壓力。其余土石方運至后靠背后方，同樣用于壓重，應(yīng)對隨著頂進距離增加而變大的頂進阻力。頂進完成后再轉(zhuǎn)運至棄土區(qū)。

基底清出整平后，應(yīng)仔細(xì)檢查地基土層性質(zhì)，確定地基承載力是否滿足應(yīng)力要求，如果承載力不夠，則應(yīng)采取相應(yīng)的地基加固措施。如基底有水，則應(yīng)作好基底排水及降水，嚴(yán)禁帶水頂進，基底開挖的標(biāo)高原則上同通道底板保持一致，但應(yīng)根據(jù)通道頂進后的高程偏差情況進行超欠挖處理，以達到糾偏的目的。第三十頁，共41頁。施工注漿

31

在框構(gòu)前端入土1米后開始進行減阻注漿工序，漿料為觸變泥漿（澎潤土:水=1:3），加強施工頂進中的潤滑，以減少磨擦，注漿部位為頂部及兩側(cè)，減阻注漿與頂進同步進行。通道兩側(cè)及頂部注漿在盾構(gòu)側(cè)板預(yù)留注漿孔進行。

頂進完成后，在邊墻、頂板、基礎(chǔ)及路基加固采用水泥-水玻璃漿液注漿，進行補強注漿及止水，填補超挖空間，密實路基。第三十一頁，共41頁。頂進控制

32記錄與觀測：

在后背以后的某一位置設(shè)立觀測儀器，每頂完一個行程，且不得超過1米，對通道進行中線和水平的檢查，并作好記錄，及時糾正頂進過程中出現(xiàn)的偏差。中線的控制：

在頂進過程中，油頂按通道受力的軸線均勻布置于通道底板尾部，使整個通道受力均勻，左右頂程保持一致，挖土應(yīng)兩側(cè)對稱，盡量做到兩側(cè)土壓力均衡，勤觀測和檢查，找出偏差趨勢和出現(xiàn)偏差原因，及早處理，其處理方法為（以沿頂進方向為準(zhǔn)）：當(dāng)左側(cè)偏移時，千斤頂?shù)淖髠?cè)緩慢頂進，而右側(cè)的千斤頂鎖定油壓，直到符合測量的中線為止，右側(cè)則相反；水平控制：

在頂進過程中控制好底部基礎(chǔ)的挖土，防止“抬頭”和“扎頭”的現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)“抬頭”時，可以適當(dāng)采取底部超挖的辦法來進行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)“扎頭”時，采取欠挖基礎(chǔ)土方或通過基礎(chǔ)處理，壓入木樁或砼塊，采用調(diào)節(jié)前盾構(gòu)座來消除出現(xiàn)的偏差。第三十二頁，共41頁。施工監(jiān)測

33激光動態(tài)監(jiān)測：在每一孔通道頂進時的基坑兩側(cè)和中間位置各裝激光發(fā)射器一座，光束對準(zhǔn)通道內(nèi)壁上設(shè)置的水平線全程監(jiān)測。軸線監(jiān)測亦采用激光與通道內(nèi)頂板軸線重合法進行；并做好初始與中途檢測記錄，以此作為盾構(gòu)糾偏依據(jù)。水平監(jiān)測：在通道內(nèi)設(shè)置12個觀測點，每天六次的常規(guī)監(jiān)測；盾構(gòu)的監(jiān)測：在盾構(gòu)的前后設(shè)置一水平中線點，框箱每進一個行程對其進行水平、中線的監(jiān)測，并對測量成果予以分析，及時發(fā)現(xiàn)及解決問題，做好行走軸線圖記錄。高速公路監(jiān)測:在高速公路路基、路面上，通道前后各50m范圍內(nèi)設(shè)置觀測樁點，觀測公路的變化情況。

頂進設(shè)備監(jiān)測:在頂進中注意觀察油壓的變化情況，并作好記錄，對出現(xiàn)異常予以分析解決。中繼間監(jiān)測:在中繼間建立觀測點，注意前后的變化；以便對施工頂進方案進行調(diào)整。第三十三頁，共41頁。五、高速公路交通安全方案341、對衡棗高速公路的防護措施

⑴

高速公路防護欄及防拋網(wǎng)

為保證衡棗高速公路的運營安全及通道施工作業(yè)的安全，在衡棗高速公路通道范圍內(nèi)兩側(cè)土路肩各設(shè)置60m長的鋼筋混凝土防撞墻。防撞等級根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTGD81-2006）為SA級。防撞墻基礎(chǔ)鋼筋植入路基內(nèi)，墻身高度為1.2m，其中路面以上1.1m。防撞墻以5m分段，分段砼處設(shè)縫，縫寬0.5cm。

在防撞墻上設(shè)置防拋網(wǎng)片，采用φ70×3鋼管支柱預(yù)埋在防撞墻上，網(wǎng)片采用45×20焊接網(wǎng)。防拋網(wǎng)在衡棗高速公路通道范圍內(nèi)兩側(cè)防撞墻上各設(shè)置39m長。第三十四頁，共41頁。⑵高速公路路基邊坡防護樁

35

在頂進施工過程中，為防止頂進出口時由于頂板的摩擦力過大而帶動高速公路的整體位移及路面的局部拉裂，從而導(dǎo)致高速公路開裂變形影響行車安全，在框架橋通道進出口高速路基邊坡處設(shè)置路基防護樁，防護樁采用直徑1.25m人工挖孔樁，沿高速方向間距1.9m設(shè)置，樁頂設(shè)置冠梁，斷面尺寸為1.25×0.6m。

由于通道頂覆蓋層很薄，為防止頂推通道的過程中，通道頂以上的高速公路路基、路面結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向位移，在通道出口位置，現(xiàn)有衡棗高速路基邊坡上設(shè)置頂進出口止推梁，止推梁斷面尺寸為1.25×1.5m。止推梁兩端樁基直徑1.25m，中間為直徑1.0m，樁長16m。第三十五頁，共41頁。⑶小導(dǎo)管注漿和管棚

36

為保證止推梁與高速路基緊密貼合，同時增強出口端路基的橫向抗壓性，對止推梁頂?shù)幕靥钔吝M行壓實并注漿。注漿采用42mm的超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管分豎直方向與斜向，沿高速公路方向交替布置，每排間距0.6m，壓漿力控制在0.3~0.5MPa，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：終壓下注漿量小于0.1L/min，持壓10min。

由于高速公路K73+080處1-4.0m蓋板涵距離通道較近，為確保高速公路正常行車和施工安全，頂進箱涵之前，在箱涵部位上方施作超前長大管棚支護，管棚采用φ108mm的鋼管，每根管棚長34m，鋼管豎向中心距40cm。施工時根據(jù)現(xiàn)場情況酌情而定，亦可采用對該處路基土進行注漿加固的方案。第三十六頁，共41頁。二、施工期間高速公路的交通組織37

鋼盾構(gòu)頂進時高速公路不封閉交通，但施工段需要限速40km/h通行，因為通道頂距離路面最少時僅有2.3m，為減少路面變形對行車安全的影響，需要在路面采取封閉車道，車輛限速通行的交通組織措施。即頂進時當(dāng)鋼盾構(gòu)前進到某一車道下方時，該條車道即臨時封閉，實行單向單車道通行到頂進施工完成，并限速通過，以確保交通與施工安全。具體車道封閉步驟是：右幅緊急停車道、右幅行車道、右幅超車道、左幅超車道、左幅行車道、左幅緊急停車道。

以通道頂進通