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摘要：结合安徽省合芜高速扩建通江大道公路TJK0+207涵洞工程实例，通过对芜湖地区深水河道中多孔涵洞在拼宽施工过程中工艺研究，为了克服新旧路基沉降不均匀，河道涨水，不能断流，围堰内涌水，旧涵洞漏水等问题，通过运用PHC管桩地基处理、拉伸钢板桩配合土围堰、水下砼封底等工艺组合，做好各个关键细节施工工艺的控制，总结了长江软土地基河道中涵洞拼宽施工工艺的特点，为涵洞拼宽设计和施工技术规范提供建议，同时也为涵洞拼宽在类似地形条件下的施工提供施工经验。
关键词：涵洞拼宽 钢板桩围堰 水下混凝土封底 深水河道
随着中国交通事业的发展，原有道路已经不能满足日益增长交流量的需要，越来越多的公路需要改扩建，而涵洞作为公路的重要组成部分，涵洞的拼宽施工工艺显得尤为重要。公路改扩建过程中涵洞拼宽已经有几十年的发展历史，工艺较为成熟，但是深水河道淤泥地质中多孔涵洞拼宽并不多见。尤其在长江中下游附近的软土路基区域，河道纵横交错，常年不断流，流速较快，早期的公路设计为降低造价，跨越河道的结构物都是设计为多孔涵洞，如今面临不断增长的交通压力，公路需要扩建，为了保证新老路基搭接平整，拼宽部分仍设计为涵洞。因此在这种地质条件下，多孔涵洞拼宽就需要克服各种困难，需要通过几种工艺组合，才能保证涵洞拼宽质量，并在合同工期内完成施工任务。
1 工程概况
安徽省合芜高速扩建通江大道公路TJK0+207涵洞，跨越裕溪河支流，该河道宽40米，正常平均水深3米，该区段属于长江北岸平原区，雨量充沛，地形平坦，该地区存在软土，平均厚度24米普遍分布，天然含水率38%-75%，河道内全部淤泥，3米范围全部是淤泥。此涵洞原为5*5+4.5的箱涵，采用6*5的箱涵两侧拼宽接长原涵洞，植筋后进行接长涵洞施工，新旧涵洞接长处采用变形缝处理，扩建部分涵洞底面与原涵洞齐平，确保涵洞顺接。拼宽处涵洞位置需要进行软基处理，地基采用预制管桩PHCA400（95）管桩处理，桩平行于涵洞正三角形布置。涵洞附近分三段处理，设计有效桩长不变，调整桩间距，中间加密区为2.4米，两端过渡区为2.7米，一般路堤段桩距为3米。加密区采用高强土工格室装碎石回填密实，高强土工格室指标：4*12.5m，抗拉强度大于200MPa，断裂伸长度小于15%。
2 施工工序
施工初期，原计划将河道截流，然后进行涵洞施工。后来经过调查该河道上游有一家大型化工厂，定期需要往河道里排水，在河道流向下游处设置大型泵站，通过泵站定期将河道水流抽至坝上的裕溪河来降低水位，因此导致河道不能断流，该涵洞只能按四个小半幅分四次施工，在施工同时，满足上游化工厂排水需求。涵洞分区施工顺序1-3-2-4
涵洞施工工序安排
施工区域回填土修筑平台-管桩施工-围堰施工-开挖基坑-管桩检查-桩帽施工-垫层施工-涵洞钢筋加工及安装-浇筑底板-侧板和顶板钢筋加工-模板安装-侧板和顶板浇筑-一字墙施工-养生-台背回填
3 现场施工难点
3.1围堰施工
在前期围堰施工过程中，为降低成本，采用土围堰拦水。现场保留两孔涵洞流水，从第三个涵洞口处修筑堤坝，沿河流方向修筑围堰22米，围堰高处水位1米。在基坑开挖过程中，由于该地处属于软土地质，出现围堰开裂，土体随着开挖深度加深下沉严重，并且大量渗水，无法继续施工。
综合现场实际情况，现场改变围堰方案，由土围堰变成拉伸钢板桩围堰。由于正常钢板桩围堰需要设置多道内支撑，但是基坑内涵洞需要施工，需要足够工作面，因此现场决定不设内支撑，在原有土围堰基础上，把堤坝加宽加高，在堤坝用内侧用12米长拉伸钢板桩支护，节省时间和空间。
围堰有了拉伸钢板桩支护，在开挖工程中，软土堤坝没有出现下沉，拉伸钢板桩接缝密实，也有效的阻止渗水，而且钢板桩高出水面2米，即使在涵洞施工过程中出现河道涨水，也能保证围堰整体稳定性。
3.2挖掘机清淤
当基坑开挖至河床位置时，底部全部是淤泥，赶上雨季施工时，为保证挖机不沉陷至淤泥中，正常行走施工，两台挖机各自配备4块4*1.6m的钢板，挖掘机履带在钢板上行走，将基坑淤泥清理至管桩顶面。
3.3管桩桩帽和碎石垫层施工
管桩开挖出桩头后，立即进行静载试验，检验合格后，开始进行桩帽施工。是在施工过程中，有个别管桩顶底标高高出设计高程时，需要进行截桩处理。在涵洞1区施工时，旧涵洞沉降缝处渗水严重，需要用玻璃胶等防水材料堵水，然后在拼宽涵洞的洞口铺砌外留集水坑，用水泵抽水，保证基坑内没有积水后再进行桩帽砼施工，待桩帽砼完成后按设计要求，铺设50cm碎石垫层。
3.4涵洞拼宽施工
碎石垫层施工完成后，就可以按照常规工艺进行箱涵施工。由于该涵洞是分两次施工，为了保证新老涵洞顺接，在旧涵洞立面位置植入钢筋。在箱涵施工时，严格按照规范要求留好沉降缝。
3.52区基坑砼封底
1区涵洞施工完成后，将河道内水流改至从1区涵洞，保证河道正常流水。按照1区涵洞施工方式做好钢板桩围堰和管桩施工平台，管桩施工完成后，挖机开挖基坑。在开挖时，当挖到桩帽位置后，发现已经完成的1区涵洞和老涵洞的底板位置出现大量涌水，现场增加4个大功率水泵，水深始终在1.2米左右，导致无法进行下步施工。经过现场调查，出现涌水的原因是基坑和围堰外的河道水面高差达3米，已经完成的涵洞底板下碎石垫层深水严重，河道里的水米通过碎石垫层渗入2区基坑内，而且随着基坑内水位下降，坑内外水压增大，基坑内涌水也越大。
为了封住基坑内多处涌水位置，借鉴桥梁承台深水封底施工工艺，现场利用料斗和导管进行水下砼封底。在封底前，严格控制基坑底面标高和封底后砼顶面标高，确定砼方量。浇筑前，保持坑内外水平面一致，防止涌水位置由于内外水压力稀释封底砼。浇筑时，保证砼连续浇筑，封底一次成型，导管浇筑时，安排人员控制砼顶面标高。封底砼终凝后，开始抽水，趁砼强度还没有上来前，进行基坑顶面找平，保证涵洞作业面平整。
3.6台背回填
该地区软土路基处涵洞台背处设计方案为管桩，两端过渡区为2.7米，一般路堤段桩距为3米。加密区采用高强土工格室装碎石回填密实，在施工过程中，需要将管桩桩顶设置为台阶状布置，否则涵洞基坑开挖时，基坑周边软土会下沉，往基坑方向位移，产生巨大推力，该段落管桩受到挤压会出现偏移。通过将管桩按台阶状布置，分台阶回填碎石，压实后，保证涵洞台背不会出现沉降。
4、软土地质和深水河道内涵洞施工建议
公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）中关于22.7关于涵洞接长需要进行补充：原涵洞经过多年沉降已经稳定，拼宽涵洞基础需要结合现场地质条件，采取合适的地基处理方式，保证新旧涵洞均匀沉降。
建议对桥涵规范12章进行补充：目前规范中有土石围堰，结合本涵洞现场条件，可以采用土石围堰和拉伸钢板桩相结合的方式，充分利用两个围堰的优点，因为有土围堰在钢板桩外围，承担一部分水压力，钢板桩内部就不需要设置内支撑，为涵洞基坑节省了空间，还能降低成本，节约时间；
拉伸钢板桩自身锁扣处咬合紧密，可以起到有效隔水效果，弥补土石围堰渗水严重的特点。
建议公路路基技术规范中6.3.15关于静压管桩的建议需要补充：静压管桩桩顶桩帽砼施工质量控制在实际过程中容易被忽视，需要进行严格要求，目前在路基和桥涵规范中未曾提及。桩帽的施工工艺和桩帽间材料如何填充都是质量控制薄弱环节，需要在规范中严格要求。
对软土涵洞拼宽的设计提出建议：涵洞拼宽过程中软基处理是质量控制关键，目前软土拼宽路基处理都是采用静压管桩，但是在设计桩帽时，本涵洞桩帽间距过大，由于管桩间是淤泥，因此在桩帽完成后，桩帽间填充是个难题，无论采用碎石、片石、或素土回填，都会出现填充料下沉，淤泥被挤压出来，因此建议涵洞拼宽时，桩帽砼设计成一个整体，涵洞过渡段和普通路基段多个管桩共用一个桩帽，桩帽间不留间距，只设沉降缝。
5、结语
该文所举的实例为安徽省芜湖地区软土路基河道内涵洞拼宽中采用施工工艺，通过对此类条件下施工过程中的工艺控制，将土石围堰和钢板桩围堰相结合，借鉴承台钢围堰水下砼封底技术，同时对其在具体施工过程中遇到的难题进行阐述，并提出了解决方案。根据本涵洞施工现场经验，对桥涵和路基规范提出了补充建议，也设计单位的管桩桩帽间距提出建议，为在以后同地形条件下的推广和使用及相关设计和施工规范的完善有较为重大的意义。随着经验的累计和设计的完善，以后深水河道内涵洞的施工工艺更加成熟，既能节省成本，进度也能加快，质量将得到进一步提高。
论文作者:王恒研1,郭志超2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/7
标签：涵洞论文; 围堰论文; 河道论文; 基坑论文; 钢板论文; 封底论文; 管桩论文; 《防护工程》2017年第29期论文;