刘少辉
中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610066
摘要：随着城市道路建设的不断发展，在既有的道路中进行下穿施工，以减少对周围环境的冲击影响，已逐渐形成工程施工技术领域的共识。本文以成都市双流区滨河路下穿成雅高速公路工程为例，重点探讨超大管棚支护的形式、结构，以及下穿施工对高速公路地表沉降影响的措施。可为类似的下穿公路施工做参考。
关键词：超大管棚支护 下穿 高速公路
1、概述
随着城市和道路建设的不断发展，在既有建筑物及道路中进行下穿施工，减少对周围环境的冲击影响，已逐渐形成工程施工技术领域的共识。下穿暗挖施工地表沉降问题是致力解决的技术难题。
目前国内浅埋暗挖地层稳定措施主要包括：超前锚杆支护、超前小导管预注浆支护、超前管棚支护、等。对于下穿城市道路、铁路、公路的箱涵，在必须保证既有道路正常运营的情况下进行施工，多采用顶管法。顶管施工是继盾构之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、地下构筑物等。
在既有高速公路路面以下增设16m×8.5m的超大箱涵，要求零沉降保持高速公路运行，施工中必须采用有效的预支护技术减少下穿箱涵施工对既有道路的影响，目前现有超前预支护技术均不能满足施工需求。
通过采用超大管棚支护技术，避免了常规管棚对既有路面的影响，在钢管内进行钢筋混凝土桩体灌注，形成钢筋混凝土钢管桩，具有高强度刚度及稳定性，避免了管棚施工期间的下沉挠度问题，满足涵体施工期间高速公路路面零沉降要求，该项技术目前在国内尚属首例。
2、工程概况
本工程位于成都市双流区内，滨河路下穿成雅高速段属于滨河路打通的重要一部分，道路起于双流区川大南路东南侧，终止于已建滨河路西北侧，道路横穿成雅高速，斜交角度为42。，道路红线宽度25m，道路全长375.7m。成雅高速公路在此处为双向6车道，交通运输繁忙、车流量大，不宜采用明挖法施工。
3、管棚支护形式
由于受线路条件的限制，下穿成雅高速公路采用2—16*8.5m框架形式，如下图所示。
在确保不破坏既有公路路面结构的前提下，管棚顶层钢管必须在同一个平面内，而不能采用常用的拱形结构。综合以上分析，管棚支护采用门式结构。通过计算分析，管径采用8OOmm钢管，管材选用低碳高强钢管。
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4、施工方法和工艺
超大钢管桩超前预支护技术是在无水均质的高速公路路基中，沿超大箱涵开挖外轮廓线顶入钢管，管内人工出土贯穿路基后，在管内置入钢筋笼并灌注混凝土，相邻的钢管桩体相互插销咬合形成刚性矩形棚。
4.1 施工工艺
现场调查→工程降水→工作坑开挖→后背制作→测量放样→钢管制作铺设→顶进设备安装→钢管顶进→监控量测→钢筋笼安装→钢管桩混凝土灌注→钢管桩预支护成棚→箱涵土体开挖→箱体浇筑→箱室顶板注浆→拆除加固设施→施工完成。
4.2施工准备
工程降水、工作坑开挖，工作坑形成后对工作面及时采用喷混凝土封闭。后背制作、测量定桩位，设置观测点，钢管制作、顶进设备安装调试。
所述测量放线定桩位包括在工作坑掌子面测量标出箱涵开挖轮廓线，测量定出钢管桩位，用钢筋作好桩位标志，并编好每个桩号。
4.3钢管顶进施工
水平钢筋混凝土钢管桩采用内径800mm壁厚14mm的高强钢管，每节钢管3m，节与节之间接缝采用在钢管内加固焊接。经检查顶进设备各部分处于良好状态，即可进行试顶进，根据试顶情况调整各项参数，调整后可正常顶进施工，采用人工方式在管内出土。
（1）工程降水、工作坑开挖
在工作坑开挖前，应根据土质情况选择合适的排水方式，之后进行工作坑开挖，开挖尺寸根据单节顶进钢管确定，工作坑开挖后对工作面及时采用喷混凝土封闭，防止工作面坍塌，并在工作坑底内设置明沟排水，确保工作坑内不积水。
（2）后背制作、测量放样
后背墙作为顶推装置的后座支撑结构，包括桩基础、后背墙、混凝土底座、斜支撑，在钢管桩施工前需提前浇筑完成。
测量放线定桩位：在工作面测量标出桩位，用钢筋作好桩位标志，并编号每个桩位。在施工部位顶部道路上设置不少于3个点的监测点，在后续施工中进行持续观测，看其是否发生沉降。
（3）钢管顶进施工
① 将钢管固定在滑道上，顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。
② 工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态，即可进行试顶进，根据试顶情况调整各项参数，调整后可正常顶进施工。
③ 钢管顶进进尺要严格控制，采用人工开挖，绳索牵引小车出渣，每开挖5～10cm顶进一次，在开挖过程中如遇较大的卵石或孤石，采用风镐破除，不能硬顶。
4.4钢筋笼安装、钢管桩混凝土浇筑
（1）在钢管顶进完成后，安装钢筋笼浇筑混凝土。单节钢筋笼长度根据工作坑的尺寸确定，采用吊车吊装至钢管一端的孔口，在另一端用卷扬机牵引钢丝绳将钢筋笼拉入钢管内，之后接第二节钢筋笼直至钢筋笼安装完成。
（2）钢管桩混凝土浇筑采用混凝土泵车泵送，在钢管一端泵送，钢管另一端封闭，在顶部留一个出气孔，直至混凝土填充满钢管。
（3）顶管顺序：上部采用从中间往两边顶进，两侧采用从底部往上部顶进，直至钢管桩预支护成棚。
4.5按照顺序支护成棚
超大管棚支护顺序：上部桩从中间往两边顶进，两侧桩对称从底部往上部顶进，直至钢管桩预支护成棚。
4.6箱涵施工
（1）箱涵浇筑标准节宜采用每节3～4m的形式，可根据钢管的长度进行适当调整。
（2）箱涵开挖采用人工配合机械开挖，每开挖一节，为保证掌子面的稳定，及时采用喷混凝土将掌子面封闭，防止掌子面坍塌，具体开挖详见下图。
（3）在箱涵第一节施工完毕且第一节箱涵混凝土强度不小于90%时，才可进行第二节土层开挖，之后土层开挖及箱涵浇筑可连续施工，每开挖一节及时浇筑一节；在箱涵倒数第三节、第二节施工完毕且箱涵混凝土强度不低于90%时，才可进行下一节箱涵开挖施工。
（4）箱涵浇筑完成后，对箱室顶部进行回填灌浆，确保箱室顶板无孔洞。
5、结语
与常规支护技术相比，超大管棚支护下穿高速技术具有以下特点：
超大管棚钢筋混凝土钢管桩群可形成一个有效的封闭的支撑面，且其刚度能有效的降低其支撑结构物的沉降（甚至可达到0沉降的效果）；
对于长距离的水平钢管桩群可利用自身刚度达到支撑效果，在钢管桩群内部箱涵施工过程中不需要另外的支撑体系也能满足安全施工的需要。
参考文献：
［1］中交第一公路工程局有限公司..JTG/T F50—2011公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2011.
［2］谭鹏.采用大孔径管棚支护下穿高速公路施工技术[J].铁道标准设计，2013（10）.
论文作者:刘少辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
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