摘要 根據(jù)武漢市城市總體規(guī)劃，左岸大道以路基的形式下穿武漢繞城高速公路橋梁?？紤]武漢繞城高速遠(yuǎn)期改擴(kuò)建的實(shí)施條件，下穿道路設(shè)計(jì)方案在地上建筑界限及地下管線布設(shè)均應(yīng)滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。另外，設(shè)計(jì)方案還要考慮預(yù)留遠(yuǎn)期繞城高速橋梁擴(kuò)建的實(shí)施條件，項(xiàng)目施工期間繞城高速橋梁結(jié)構(gòu)的安全問題也要引起重視。文章通過優(yōu)化橋下軟基的設(shè)計(jì)方案及施工工藝、局部調(diào)整道路斷面設(shè)計(jì)、完善橋上及橋下安全防護(hù)設(shè)施、優(yōu)化橋下照明設(shè)計(jì)以及進(jìn)行專項(xiàng)安全評估等方式，保證了繞城高速的運(yùn)營安全。

關(guān)鍵詞 路基；下穿；公路；橋梁

中圖分類號 U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）23-0103-03

0 引言

作為城市濱江景觀大道，其道路平面、橫斷面設(shè)計(jì)往往根據(jù)地方規(guī)劃進(jìn)行布設(shè)，受高速公路橋下空間制約，橋下道路設(shè)計(jì)需要結(jié)合橋墩布設(shè)進(jìn)行局部調(diào)整。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行平面、橫斷面設(shè)計(jì)的同時必須滿足城市道路使用功能的需求[1]，包括建筑界限、行車視距、市政管線布設(shè)、橋下排水、安全防護(hù)設(shè)施等。值得注意的是，橋下道路位于軟基段落，需要進(jìn)行特殊處理，軟基處理[2]方案既要考慮橋下作業(yè)空間，又要確保施工期間高速公路橋梁使用安全。

1 工程概況

左岸大道是以交通功能為主，兼具交通、景觀、游憩綜合功能的濱水快速干道，是武漢經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)沿江綜合發(fā)展軸的交通動脈和形象窗口。同時，也是確保華中科技大學(xué)軍山校區(qū)首期項(xiàng)目于2024年9月建成投入使用的城市主干道。

左岸大道（楓林六路～興七路）項(xiàng)目（簡稱“左岸大道大軍山段”）起于楓林六路，止于興七路，平行于長江，整體呈南北走向，全長約5.6 km，紅線寬度50～70 m，雙向八車道，道路等級為城市主干路，設(shè)計(jì)車速60 km/h。其中，在樁號K0+111～K0+153左右下穿京港澳高速軍山長江大橋西端引橋，與橋梁正交。采用路基形式下武漢穿繞城高速，路基寬度為55 m，與繞城高速正交，交叉樁號：左岸大道K0+136（繞城高速K175+135），繞城高速上部構(gòu)造為兩孔30 m現(xiàn)澆箱梁，12#橋墩位于左岸大道路基中央分隔帶（8 m），橋墩兩側(cè)設(shè)置波形護(hù)欄防撞，11#、13#橋墩位于道路兩側(cè)紅線外，橋下凈空大于13m，左岸大道效果圖如圖1所示。

2 路基下穿橋梁設(shè)計(jì)理念

2.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級：城市主干路；

（2）設(shè)計(jì)速度：主線60 km/h，輔道40 km/h；

（3）車道數(shù)：主線雙向八車道；

（4）通行凈空：主線通行凈空不低于5.0 m，高架橋下輔道及調(diào)頭通行凈空不低于4.5 m，小汽車掉頭通行凈空不低于3.5 m；

（5）車道寬度：3.5 m/3.25 m；

（6）停車視距：70 m；

（7）路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ-100；

（8）道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)時的設(shè)計(jì)年限：20年；

（9）地震基本烈度：Ⅵ級；地震動峰值加速度a=0.05 g；橋梁抗震設(shè)防分類為乙類；抗震設(shè)計(jì)方法為C類；橋梁抗震措施等級按七級設(shè)防。

2.2 制約設(shè)計(jì)方案的主要因素

城市道路設(shè)計(jì)方案首先要滿足城市總體規(guī)劃，道路平縱橫指標(biāo)也要滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，下穿高速節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案也要兼顧施工方面的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)方案要確保施工期間既有高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)安全。另外，橋下作業(yè)空間有限，施工方案要具備可實(shí)施性，橋梁上下安全防護(hù)措施要到位，城市道路與繞城高速之間作為獨(dú)立的基礎(chǔ)設(shè)施主體，在設(shè)計(jì)使用期間不能出現(xiàn)相互干擾，橋下視距要開闊、通行順暢、安全防護(hù)措施到位。為確保設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性，設(shè)計(jì)方案需要經(jīng)繞城高速主管部門的書面批準(zhǔn)，施工圖設(shè)計(jì)前需要對節(jié)點(diǎn)方案進(jìn)行施工安全評估[3]，根據(jù)安全評估結(jié)論來指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工方案。

3 設(shè)計(jì)方案關(guān)鍵技術(shù)探究

3.1 橋下道路斷面空間布設(shè)分析

橋下道路橫斷面紅線寬度為55 cm，繞城高速12#橋墩位于道路中間綠化帶內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)段落斷面中間帶寬度只有5 m，而12#橋墩承臺寬度就有6.7 m，如果按照標(biāo)準(zhǔn)斷面布設(shè)，橋墩承臺將位于機(jī)動車道正下方，施工期間附加荷載對承臺樁基影響較大，通車運(yùn)營后汽車荷載直接通過承臺傳遞至樁基，增加橋墩的附加荷載。根據(jù)收集的相關(guān)資料，12#橋墩樁基原設(shè)計(jì)為摩擦樁，周邊土體存在軟弱地質(zhì)層，施工期間安全風(fēng)險(xiǎn)較大，荷載直接作用于承臺正上方會影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。橋下凈空高度大于13 m，滿足規(guī)范要求，但橋下軟基處理方案應(yīng)滿足施工作業(yè)空間，橋下空間布設(shè)斷面如圖2所示。

3.2 下穿道路設(shè)計(jì)方案

3.2.1 橫斷面設(shè)計(jì)

為保證中分帶橋墩的使用安全，同步預(yù)留新建軍山長江公鐵兩用大橋引橋布設(shè)橋墩條件，對下穿道路中分帶寬度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，左岸大道從繞城高速至楓林七路區(qū)間中分帶寬度均加寬至8 m，能滿足新建軍山長江公鐵兩用大橋引橋布設(shè)橋墩條件。

3.2.2 軟基處理方案

受橋下施工空間限制，橋下承臺邊緣5 m范圍以外采用高壓旋噴樁進(jìn)行軟基處理，設(shè)計(jì)采用高壓旋噴樁的原因如下。

（1）施工凈空高度要求：高壓旋噴樁的施工凈空高度要求較低，一般在3 m左右，而水泥攪拌樁的施工凈空高度要求較高，需要滿足攪拌軸的上下左右移動空間，在現(xiàn)有橋梁下施工，凈空高度為13 m，高壓旋噴樁的凈空要求更符合實(shí)際情況。

（2）在理論上，如果旋噴樁的施工符合規(guī)范，并且距離橋墩承臺凈距5 m以上，對橋墩的安全影響是比較小的。旋噴樁施工完成后，土體中的超孔隙水壓力會逐漸消散，導(dǎo)致土體發(fā)生一定程度的收縮，但這個收縮量通常比較小，不會對橋墩等建筑物產(chǎn)生較大的影響。此外，旋噴樁施工完成后，可以在旋噴樁的頂部設(shè)置排水設(shè)施，以避免超孔隙水壓力對橋墩等建筑物的影響。

（3）在實(shí)際工程中，還需要考慮一些其他的因素，如土質(zhì)情況、施工設(shè)備的精度、操作人員的素質(zhì)等，這些因素都可能對橋墩的安全產(chǎn)生一定的影響。因此，在旋噴樁施工過程中，只要嚴(yán)格控制施工參數(shù)和按照操作規(guī)程進(jìn)行施工，加強(qiáng)施工期監(jiān)測，確保工程的安全和質(zhì)量，對橋梁承臺、橋墩安全幾乎沒有影響。

（4）在靠近橋墩處布置土壓力監(jiān)測點(diǎn)，旋噴樁施工期間加強(qiáng)土壓力監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果動態(tài)反饋調(diào)整施工參數(shù)，確保旋噴樁施工對橋樁的附加壓力不大于10 kPa。

高壓旋噴樁噴射有效樁徑60 cm，樁長按穿透軟土層進(jìn)入持力層不少于1 m來進(jìn)行控制，建議采用單管法施工，噴射注漿壓力不小于20 MPa，流量80～120 L/min，高壓旋噴樁采用的普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級應(yīng)不低于42.5 MPa，水泥漿液水灰比1∶1，設(shè)計(jì)用灰量不少于180 kg/m，樁體28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求≥1.5 MPa。高壓旋噴樁處理平面如圖3所示。

3.2.3 高壓旋噴樁施工

該項(xiàng)目下穿高速凈空受限路段軟基處理采取單管高壓旋噴樁處治，設(shè)計(jì)樁徑60 cm，呈正三角形布置，中至中間距1.7 m，樁頂設(shè)0.5 m厚級配碎石褥墊層，層內(nèi)鋪設(shè)一層土工格柵。施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備—測量定位—機(jī)具就位—鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高—旋噴開始—提升旋噴注漿—旋噴結(jié)束成樁。

質(zhì)量檢測：質(zhì)量檢驗(yàn)在旋噴注漿結(jié)束28 d后進(jìn)行，檢驗(yàn)樁的數(shù)量不小于已經(jīng)完成樁數(shù)的0.5%，不合格者進(jìn)行補(bǔ)噴，施工質(zhì)量檢測項(xiàng)目如表1所示。

3.2.4 地下管線設(shè)計(jì)

為保證管道施工及運(yùn)營期不對繞城高速造成影響，對下穿范圍管線進(jìn)行了平面避讓設(shè)計(jì)。道路左側(cè)通信管道距離承臺邊緣最小凈距為2.36 m，右側(cè)電力管道距離承臺邊緣最小凈距為2.7 m。給水、雨水、污水管距離承臺邊緣凈距均大于5 m[4]。

（1）給水管線：調(diào)整距離承臺5.0 m以上，給水管道需整體移至機(jī)動車道，導(dǎo)致后期自來水檢修影響道路機(jī)動車通行能力。

（2）電力和通信管線：需要經(jīng)常穿線拉線，其檢查井宜設(shè)置在人行道或非機(jī)動車道，不宜設(shè)置在機(jī)動車道上面，可對電力與通信檢查井向道路中心適當(dāng)平移，適當(dāng)增加管線與承臺間的水平距離。

3.2.5 橋下照明設(shè)計(jì)

高速公路橋下凈空約13 m，燈桿高于高架橋，需考慮燈光對既有京港澳高速行車眩光的影響，此段道路機(jī)動車道進(jìn)行了展寬（單幅機(jī)動車道寬度接近20 m），12 m路燈照明效果無法達(dá)到要求?？紤]燈桿距離繞城高速橋邊有約12 m，16 m中桿燈安裝燈具時可把燈具仰角適當(dāng)調(diào)下，避免對橋上產(chǎn)生眩光。

3.2.6 安全設(shè)施設(shè)計(jì)

（1）橋墩警示標(biāo)涂裝

對武漢繞城高速的橋墩做警示標(biāo)涂裝，左右幅共計(jì)6個橋墩。警示標(biāo)涂裝可以在能見度較低，或是夜晚的時分起到警醒提示作用，有效降低事故發(fā)生率。

（2）波形梁護(hù)欄

對武漢繞城高速的橋墩兩側(cè)增加波形梁護(hù)欄[5]，防止車輛撞擊橋墩，確保道路使用階段京港澳高架橋墩的安全。

（3）防落網(wǎng)

在武漢繞城高速兩側(cè)增設(shè)防落網(wǎng)，設(shè)置長度為左岸大道寬度并各向路外分別延長15 m。

4 橋梁安全性評價

根據(jù)道路施工圖設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合該項(xiàng)目與高速公路的相互位置關(guān)系，道路與橋梁交叉安全性評價結(jié)論如下。

（1）擬建道路地上設(shè)施及地下管線均未侵入高速公路硬路肩范圍，且繞城高速橋梁梁底距離道路設(shè)計(jì)標(biāo)高凈距13.5 m。擬建道路及設(shè)施未侵入高速公路建筑限界（凈高要求≥5 m），滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）及相關(guān)規(guī)范的要求。

（2）擬建道路采用路面的形式正交下穿繞城高速橋梁，中間帶橋墩寬度1.5 m，承臺寬度6.7 m，而中分帶預(yù)留8 m寬，左岸大道運(yùn)營期間對既有橋梁影響較小。

（3）對武漢繞城高速的橋墩兩側(cè)增加波形梁護(hù)欄，防止車輛撞擊橋墩，確保道路使用階段繞城高速橋墩的安全；在武漢繞城高速兩側(cè)增設(shè)防落網(wǎng)，設(shè)置長度為左岸大道寬度并各向路外分別延長15 m；對武漢繞城高速的11#、12#、13#橋墩做警示標(biāo)涂裝。擬建橋梁附屬安全設(shè)施滿足《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81—2017）的相關(guān)要求。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)方案，采用有限元進(jìn)行模擬分析，確保施工及運(yùn)營期間繞城高速橋墩周邊的地面變形滿足規(guī)范要求。

（5）根據(jù)《涉路工程安全評價規(guī)范》（DB42/T2002—2023）3.2.1條規(guī)定，既有公路橋梁結(jié)構(gòu)的樁頂水平位移需小于3 mm，經(jīng)有限元驗(yàn)算樁頂水平位移均符合要求。

（6）根據(jù)《涉路工程安全評價規(guī)范》（DB42/T2002—2023）3.2.1條規(guī)定，既有公路橋梁結(jié)構(gòu)因不均勻沉降而產(chǎn)生的附加縱坡不應(yīng)大于0.1%。經(jīng)有限元計(jì)算，該橋附加縱坡遠(yuǎn)小于該控制值。

綜上所述，橋梁運(yùn)營期間安全滿足公路行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)論

根據(jù)收集的繞城高速高架橋竣工圖設(shè)計(jì)資料，結(jié)合實(shí)地勘察和測量分析，將既有高速公路橋梁按照實(shí)際空間坐標(biāo)疊加到設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)師對影響下穿方案的各種控制因素進(jìn)行綜合研究分析，在滿足道路通行功能的同時，對市政管線的布設(shè)方案也進(jìn)行了充分論證，保證設(shè)計(jì)方案均能滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，另外，施工期及運(yùn)營期市政道路與高速公路之間的相互影響是制約整個方案的決定性因素，根據(jù)安全評估及相關(guān)施工規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)師對下穿范圍軟基處理進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì)，采用了對橋梁影響較小的高壓旋噴樁施工工藝，能夠保證施工期及運(yùn)營期安全。因此，該項(xiàng)目采用的路基下穿繞城橋梁設(shè)計(jì)方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、可實(shí)施性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范：CJJ37—2012（2016年版）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2016.

[2]公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則：JTG/TD31-02—2013[S].北京：人民交通出版社， 2013.

[3]涉路工程安全技術(shù)評價規(guī)范：DB42/T2002—2023[S].北京：人民交通出版社， 2023.

[4]城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范：GB 50289—2016[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2016.

[5]公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D81—2017[S].北京：人民交通出版社， 2017.