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(jiǎn)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(hào)為K1+239.83，衡棗高速樁號(hào)里程約為K73+056（G72泉南高速樁號(hào)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：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(dòng)的泥巖。

4第四頁，共41頁。

頂進(jìn)通道為2-13.5m通道，通道凈高7.10m，長(zhǎng)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(chǎng)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(jì)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(bào)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：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(bào)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(dòng)跡象。場(chǎng)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(chǎng)地類別按《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56-2012）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定為Ⅱ類場(chǎng)地。

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（BG18306-2001）、《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004-89）及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（BG50011-2010），場(chǎng)地抗震烈度為Ⅵ度區(qū)，設(shè)計(jì)地震動(dòng)加速度為0.05g，設(shè)計(jì)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(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(hào)方向往大樁號(hào)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(duì)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(jì)圖，地下布置抗滑樁，抗滑樁上設(shè)承臺(tái)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(jìn)度計(jì)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(jì)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(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(tái)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)第十六頁，共41頁。通道頂進(jìn)示意圖17第十七頁，共41頁。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(duì)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(duì)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(duì)公路路基的擾動(dòng)。

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(jì)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。第十八頁，共41頁。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(dòng)系統(tǒng)、通道頂進(jìn)系統(tǒng)。第十九頁，共41頁。盾構(gòu)機(jī)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(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(rùn)滑脂涂布器在隔離卷板的下方涂布潤(rùn)滑脂，減阻隔離卷板通過潤(rùn)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(dòng)，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(duì)上部土體的二次擾動(dòng)，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(jī)構(gòu)示意圖

10、掘進(jìn)刀；11、伸縮動(dòng)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(rùn)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(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(shí)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(dòng)力11向前推動(dòng)子盾構(gòu)至前方點(diǎn)劃線ａ，同步帶動(dòng)隔離卷板卷筒12向前移動(dòng)，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(jìn)動(dòng)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(dòng)，伸縮動(dòng)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(zhǎng)度△L的一段鋪設(shè)，盾構(gòu)完成了一個(gè)頂進(jìn)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(duì)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(jì)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(jì)16組。上13組子盾構(gòu)，每個(gè)安30t雙向作用頂2臺(tái)來保證切土與減阻拖板的推進(jìn)。下部16組，每個(gè)安16t雙向作用頂2臺(tái)僅用于推進(jìn)子盾構(gòu)。58個(gè)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(dòng)也可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。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(jìn)動(dòng)，共用一套頂進(jìn)系統(tǒng)，兩個(gè)中繼間每個(gè)中繼間配備16臺(tái)320t千斤頂，通道末端的16臺(tái)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(dòng)。第二十八頁，共41頁。通道頂進(jìn)

29

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(shí)，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(duì)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(shí)，可放緩開挖坡度。中心土的支撐，有兩個(gè)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。第二十九頁，共41頁。30

第三節(jié)通道千斤頂每一頂進(jìn)行程到位后，應(yīng)接長(zhǎng)傳力柱，傳力柱的穩(wěn)定受力應(yīng)予以重視，同時(shí)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(duì)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)根據(jù)通道頂進(jìn)后的高程偏差情況進(jìn)行超欠挖處理，以達(dá)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(jìn)行減阻注漿工序，漿料為觸變泥漿（澎潤(rùn)土:水=1:3），加強(qiáng)施工頂進(jìn)中的潤(rùn)滑，以減少磨擦，注漿部位為頂部及兩側(cè)，減阻注漿與頂進(jìn)同步進(jìn)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(jìn)行。

頂進(jìn)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(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿及止水，填補(bǔ)超挖空間，密實(shí)路基。第三十一頁，共41頁。頂進(jìn)控制

32記錄與觀測(cè)：

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

在頂進(jìn)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(gè)通道受力均勻，左右頂程保持一致，挖土應(yīng)兩側(cè)對(duì)稱，盡量做到兩側(cè)土壓力均衡，勤觀測(cè)和檢查，找出偏差趨勢(shì)和出現(xiàn)偏差原因，及早處理，其處理方法為（以沿頂進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn)）：當(dāng)左側(cè)偏移時(shí)，千斤頂?shù)淖髠?cè)緩慢頂進(jìn)，而右側(cè)的千斤頂鎖定油壓，直到符合測(cè)量的中線為止，右側(cè)則相反；水平控制：

在頂進(jìn)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(shí)，可以適當(dāng)采取底部超挖的辦法來進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)“扎頭”時(shí)，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(cè)

33激光動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：在每一孔通道頂進(jìn)時(shí)的基坑兩側(cè)和中間位置各裝激光發(fā)射器一座，光束對(duì)準(zhǔn)通道內(nèi)壁上設(shè)置的水平線全程監(jiān)測(cè)。軸線監(jiān)測(cè)亦采用激光與通道內(nèi)頂板軸線重合法進(jìn)行；并做好初始與中途檢測(cè)記錄，以此作為盾構(gòu)糾偏依據(jù)。水平監(jiān)測(cè)：在通道內(nèi)設(shè)置12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每天六次的常規(guī)監(jiān)測(cè)；盾構(gòu)的監(jiān)測(cè)：在盾構(gòu)的前后設(shè)置一水平中線點(diǎn)，框箱每進(jìn)一個(gè)行程對(duì)其進(jìn)行水平、中線的監(jiān)測(cè)，并對(duì)測(cè)量成果予以分析，及時(shí)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(cè):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(cè)樁點(diǎn)，觀測(cè)公路的變化情況。

頂進(jìn)設(shè)備監(jiān)測(cè):在頂進(jìn)中注意觀察油壓的變化情況，并作好記錄，對(duì)出現(xiàn)異常予以分析解決。中繼間監(jiān)測(cè):在中繼間建立觀測(cè)點(diǎn)，注意前后的變化；以便對(duì)施工頂進(jìn)方案進(jìn)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(duì)衡棗高速公路的防護(hù)措施

⑴

高速公路防護(hù)欄及防拋網(wǎng)

為保證衡棗高速公路的運(yùn)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(zhǎng)的鋼筋混凝土防撞墻。防撞等級(jí)根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD81-2006）為SA級(jí)。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(zhǎng)。第三十四頁，共41頁。⑵高速公路路基邊坡防護(hù)樁

35

在頂進(jìn)施工過程中，為防止頂進(jìn)出口時(shí)由于頂板的摩擦力過大而帶動(dòng)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(jìn)出口高速路基邊坡處設(shè)置路基防護(hù)樁，防護(hù)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(jìn)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(zhǎng)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(shí)增強(qiáng)出口端路基的橫向抗壓性，對(duì)止推梁頂?shù)幕靥钔吝M(jìn)行壓實(shí)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(jìn)箱涵之前，在箱涵部位上方施作超前長(zhǎng)大管棚支護(hù)，管棚采用φ108mm的鋼管，每根管棚長(zhǎng)34m，鋼管豎向中心距40cm。施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況酌情而定，亦可采用對(duì)該處路基土進(jìn)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(jìn)時(shí)高速公路不封閉交通，但施工段需要限速40km/h通行，因?yàn)橥ǖ理斁嚯x路面最少時(shí)僅有2.3m，為減少路面變形對(duì)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(jìn)時(shí)當(dāng)鋼盾構(gòu)前進(jìn)到某一車道下方時(shí)，該條車道即臨時(shí)封閉，實(shí)行單向單車道通行到頂進(jìn)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(jìn)通