孔大兴

(江苏省交通规划设计院股份有限公司,江苏南京 210014)



高速公路拼宽改造工程中小型构造物设计

孔大兴

(江苏省交通规划设计院股份有限公司,江苏南京 210014)

摘要:根据高速公路拼宽改造工程的特点,在满足公路设计规范及其功能性要求并考虑施工工艺的可操作性和便捷性的前提下,对3种不同类型小型构造物拼接改造设计方案进行探讨,结合改造设计方案,有针对性地提出了设计及施工中的关键点。

关键词:涵洞;拼宽改造工程;明通道;沉降缝;植筋技术

随着社会经济的快速发展,交通量迅速增长,很多高速公路在建成不久其服务水平就明显下降,许多地区交通拥挤,对于公路建设的需求日趋强烈。但考虑到新建高速公路投资大、耗时长、占用土地资源多等原因,许多地区更倾向于在原有高速公路的基础上进行改扩建。高速公路改扩建工程主要包括路基拼宽改造、桥涵拼宽改造及互通服务区拼宽改造等方面。小型构造物作为高速公路中桥涵专业的一部分,虽然单个小型构造物规模小、造价低,但由于其数量较多,而且与老百姓日常生活密切相关,其设计和施工是整个高速公路改扩建工程能否成为优质民生工程的关键所在。该文就高速公路涵洞通道拼宽改造的设计思路及设计方案进行探讨。

1 改造设计前期工作

从业主单位收集原高速公路竣工图设计文件作为项目初步的改造方案依据,现场采集原涵洞及通道的特征点实测数据作为改造设计的基础数据。

对原涵洞和通道,应实测洞口内径特征点的准确位置(坐标),并采集顶和底的高程,以上采集的点位尽量联测中平高程(如图1所示)。

2 设计思路

最大限度地利用原有工程是改扩建工程的基本要求。由于高速公路的改扩建既要改善其服务水平、提高其服务功能,又要充分利用原有的公路资源,最大限度地利用现有工程,尽可能减少拆迁数量、节约土地资源,较好地体现以人为本、注重环保的设计理念,原则上对需要拼宽改造的小型构造物尽量采取加固改造措施后拼宽利用,仅个别构造物由于结构病害严重或根据规划调整等其他原因需拆除重建。高速公路改扩建工程中小型构造物改造设计思路总的来说有以下几方面:

(1)在没有特殊要求的情况下采用与原有涵洞及通道一致的结构形式和断面进行拼接设计。

(2)原明通道在接长时需保证接长后箱顶最小填高处满足沥青面层设计厚度。

(3)在满足设计要求及公路功能性的前提下,尽量考虑施工工艺的可操作性和便捷性。

图1 涵洞横断面测量位置

3 改造设计方案

3.1 新老构造物采用设置沉降缝方式拼接

改建项目中大部分小型构造物采用这种改造设计方案。这种拼接方式是在新老构造物交界处设置一道沉降缝,缝宽1～2 cm,中间用沥青麻絮或其他有弹性的防水材料填塞,原涵洞洞口翼墙、锥坡、隔水墙、帽石等相关部件拆除(如图2所示)。

为防止结构物出现不均匀沉降而产生不规则裂缝,预先设置规则的沉降缝,使缝两侧的构造能自由沉降,既能满足结构物变形要求,又能防止水分渗漏。沉降缝必须贯穿包括基础在内的整个断面,且断面应整齐、方正,基础和涵身或浆砌墙身上下不得交错。

图2 小型构造物沉降缝方式拼接示意图(单位:m)

3.2 新老构造物采用植筋方式拼接

该改造设计方案一般用于接长部分较短的箱形明通道中。以某高速公路联网收费改建工程中一处箱形通道拼宽设计为例:该箱形通道处于增设主线收费站的路基渐变段范围内,通道需拼接的长度为129 cm。由于接长部分长度较小,同时考虑到该通道为明通道,若设置沉降缝,新老通道产生的不均匀沉降会使新老构造物交界处路面出现较明显的错缝现象,故采用植筋方式拼接。拼接施工时先拆除原通道洞口翼墙、帽石及锥坡等,并将明通道最外侧的搭板拆除,根据实际拼宽长度新建搭板。通道拼接平纵面设计如图3所示。

图3 小型构造物植筋方式拼接平纵面示意图(单位:m)

图4 植筋示意图(单位:m)

植筋施工工艺一般分为7个工序(如图4所示):1)定位。根据设计图的配筋位置及数量,错开原结构钢筋位置。2)钻孔。根据布孔位置,使用冲击电钻钻孔,要求孔径及孔深根据植筋技术规范计算得出。3)洗孔。用毛刷套上加长棒伸至孔底,来回反复抽动,把灰尘、碎渣带出,再用压缩空气吹出孔内浮尘,吹完后用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁,保证孔内清洁和干燥。4)注胶填孔。采用质量合格的植筋胶从里往外有序注入,注胶达到80%即可,孔内注满胶后立即植筋。植筋前用钢丝刷反复刷钢筋植入部分,清除锈污,再用酒精或丙酮清洗。钻孔内注完胶后,把经除锈处理的钢筋立即放入孔口,慢慢单向旋入(不可中途逆向反转),直至钢筋伸入孔底。5)固化养护。钢筋植入后,在强力植筋胶完全固化前不能振动钢筋。6)抗拔试验(抽检)。在植筋施工前,对所用钢筋及植筋胶进行现场拉拔试验,确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求。7)接长部分洞身钢筋绑扎及砼浇筑。

3.3 分离式基础盖板通道拼接方案

原通道结构类型为箱形结构,拼接部分采用盖板结构,这种情况在高速公路改扩建工程中也经常出现(如图5所示)。

图5 盖板拼接箱形通道示意图(单位:m)

采用分离式基础盖板为简支结构,盖板可预制后吊装安装,分离式基础的施工可避免因立模浇筑砼及基础开挖造成道路临时中断。由于连接高速公路两侧的道路可能是该区域居民出行活动的交通主干道,若以箱形结构拼接,在基础开挖、整体框架钢筋绑扎及立模浇筑砼时势必造成交通中断,会对当地居民日常出行造成很大影响。因此,在这种较为重要的道路穿越处宜采用盖板结构拼接,将影响降到最低。

4 设计及施工中的关键点

(1)原明通道拼接时,在保证接长部分箱顶最小填高的原则下,为了不降低净空标准,通常采用降低洞口被交道标高的方式保证净空,这样容易导致排水不畅、洞口积水现象,这是在接长设计中需要注意的问题。

(2)在明通道采用沉降缝拼接设计方案中,拼接部分的涵底纵坡与原通道部分相差过大时,施工过程中一旦不注意,可能会使通道顶板处沉降缝张口过大,导致封内无法有效填充,这也是特别需要注意的关键点。

5 结语

高速公路拼宽改造项目中小型构造物往往数量较多且密切关系到老百姓的日常生活,其加宽改造设计应仔细和实用,体现以人为本。该文从功能性、施工可操作性及满足规范要求出发,提出高速公路拼宽改造工程中小型构造物设计的总体思路,根据现场实际情况,提出3种不同小型构造物拼接改造设计方案,对高速公路项目中小型构造物拼接改造设计具有指导意义和参考价值。

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收稿日期:2015-11-23

中图分类号:U449.1

文献标志码:A

文章编号:1671-2668(2016)02-0208-03