下穿高速公路通道施工交通安全方案

1創(chuàng)業(yè)路下穿衡棗高速通道工程交通安全組織方案湖南省建筑工程集團(tuán)總公司二〇一五年元月一、工程簡介

本工程是祁東經(jīng)濟(jì)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?yàn)榻鼥|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(diǎn)位于科技路與創(chuàng)業(yè)路交叉口附近。交點(diǎn)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：3

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。

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頂進(jìn)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：

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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(qiáng)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(qiáng)風(fēng)化泥巖上，頂進(jìn)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(qiáng)風(fēng)化泥巖。

地勘鉆孔平面位置圖如下：89工程地質(zhì)剖面圖101112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(yùn)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(qiáng)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。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(yùn)營，采用超前支護(hù)、中繼間頂進(jìn)的方法進(jìn)行施工。在衡棗高速公路西北側(cè)設(shè)置頂進(jìn)工作坑，頂進(jìn)方向由創(chuàng)業(yè)路小樁號方向往大樁號方向頂進(jìn)。

在完成衡棗高速公路路基防護(hù)施工后開始通道框架結(jié)構(gòu)的頂進(jìn)。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：施工總平面布置圖1415施工總進(jìn)度計劃

本工程施工總進(jìn)度按照合同工期為240天，施工總進(jìn)度計劃表如下

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(jī)進(jìn)行頂進(jìn)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(jī)械開挖→第一節(jié)與盾構(gòu)頂進(jìn)→二三節(jié)頂進(jìn)通道頂進(jìn)示意圖17四、鋼盾構(gòu)法頂進(jìn)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(jìn)路基支護(hù)進(jìn)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(jìn)施工更具有可靠性，最大限度地減少淺覆蓋層頂進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)的質(zhì)量，更好的保護(hù)既有構(gòu)筑物，本項(xiàng)目擬采用組合式卷鋪隔離鋼板盾構(gòu)機(jī)施工。組合式卷鋪隔離鋼板盾構(gòu)機(jī)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(jìn)開挖支擋系統(tǒng)、隔離卷板卷鋪系統(tǒng)、通道頂進(jìn)減阻和覆蓋層防擾動系統(tǒng)、通道頂進(jìn)系統(tǒng)。盾構(gòu)機(jī)構(gòu)圖20盾構(gòu)正立面圖21

工作原理

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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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。

隔離卷板卷鋪機(jī)構(gòu)示意圖

10、掘進(jìn)刀；11、伸縮動力（油缸）；12、隔離卷板卷筒；15、隔離卷板補(bǔ)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

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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(diǎn)劃線ａ位置，盾構(gòu)掘進(jìn)面同步跟進(jìn)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。

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圖b：伸縮動力11向前推動子盾構(gòu)至前方點(diǎn)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

圖c:在頂進(jìn)動力21的作用下，通道和盾構(gòu)主體向前頂進(jìn)，子盾構(gòu)伸縮框9、隔離卷板卷筒12、掘進(jìn)刀10靜止不動，伸縮動力（油缸）11隨通道和盾構(gòu)主體頂進(jìn)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(jìn)長度△L的一段鋪設(shè)，盾構(gòu)完成了一個頂進(jìn)循環(huán)。

26子盾構(gòu)頂力布置

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子盾構(gòu)是盾構(gòu)中對掘進(jìn)面進(jìn)行有效支護(hù)的主體部分，在不同土層中采用不同的推進(jìn)方式來保持掘進(jìn)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(jìn)。下部16組，每個安16t雙向作用頂2臺僅用于推進(jìn)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(yùn)動也可單獨(dú)運(yùn)動。通道頂推力布置

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盾構(gòu)與通道套接成一體并隨第一節(jié)通道一起前進(jìn)動，共用一套頂進(jìn)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(jìn)第三節(jié)通道，千斤頂反向設(shè)置，隨通道一起移動。通道頂進(jìn)

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試頂無問題后即可進(jìn)行通道頂進(jìn)。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(jìn)。在頂進(jìn)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(jìn)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(jìn)擬采用液壓破碎機(jī)和挖掘機(jī)開挖掘進(jìn)，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(jìn)面坍塌。

一般情況下中心土滯后子盾構(gòu)掘進(jìn)面5m左右。若中心土自穩(wěn)能力不強(qiáng)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(jìn)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(jìn)刀頂面平齊，這樣有利于減小路面的下沉。子盾構(gòu)掘進(jìn)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。30

第三節(jié)通道千斤頂每一頂進(jìn)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(yùn)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(yùn)至后靠背后方，同樣用于壓重，應(yīng)對隨著頂進(jìn)距離增加而變大的頂進(jìn)阻力。頂進(jìn)完成后再轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)，基底開挖的標(biāo)高原則上同通道底板保持一致，但應(yīng)