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1创业路下穿衡枣高速通道工程交通安全组织方案湖南省建筑工程集团总公司二〇一五年元月一、工程简介本工程是祁东经济开发区归阳工业园创业路穿越衡枣高速顶涵，走向为近东南-西北向，与衡枣高速的交角约82.7°。创业路与衡枣高速相交处的创业路桩号为K1+239.83，衡枣高速桩号里程约为K73+056（G72泉南高速桩号K859+100）。交叉节点位于科技路与创业路交叉口附近。交点处，创业路的线型为直线，衡枣高速线型为缓和曲线。创业路通道位置地形平面图如下：3衡枣高速路基宽度为26m，标准宽度的整体式路基，路基边坡为1:1.5,该段高速公路处于半填半挖区，路基体基本为未扰动的泥岩。4顶进通道为2-13.5m通道，通道净高7.10m，长度36.4m。两通道之间净间距1.5m。通道的顶板面位于路面2.33～2.66m以下。通道结构尺寸如下图所示：5地形地貌情况区内原地形地貌为典型的剥蚀残丘，现在场地基本已被开挖平整，高程变化在72～109米之间6二、工程地质概况7•根据湖南核工业岩土工程勘察设计研究院《祁东县归阳工业园创业路工程地质详细勘察报告书》，本线路内地层基本为山体开挖后裸露的强风化，中风化泥岩，部分区域有0.2～1.2米的残积土，地基承载力较高。通道基底位于棕红色强风化泥岩上，顶进地段地质情况由上至下依次为高速公路路面结构层，强风化泥岩。•地勘钻孔平面位置图如下：89工程地质剖面图101112•根据地质详勘报告，本通道施工区内未发现不良地质作用，钻孔控制范围内未发现断裂构造及新构造运动迹象。场地和地基是稳定的，适宜于本通道工程建设。•除较浅的表层耕表土外，以下地层顺序分别为第四系粉质粘土（承载力200KPa）、白垩系强风化泥岩（承载力400KPa）、中风化泥岩（承载力1000KPa），可作为基础持力层。拟建场地类别按《市政工程勘察规范》（CJJ56-2012）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）有关标准，确定为Ⅱ类场地。•根据《中国地震动参数区划图》（BG18306-2001）、《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）及《建筑抗震设计规范》（BG50011-2010），场地抗震烈度为Ⅵ度区，设计地震动加速度为0.05g，设计特征周期为0.35s，勿需设防。三、总体施工方案13•本通道下穿衡枣高速公路，为不影响衡枣高速公路的正常运营，采用超前支护、中继间顶进的方法进行施工。在衡枣高速公路西北侧设置顶进工作坑，顶进方向由创业路小桩号方向往大桩号方向顶进。•在完成衡枣高速公路路基防护施工后开始通道框架结构的顶进。为减少对衡枣高速公路的不利影响，本通道采用分离式，左右各分为三节，单节最大顶力控制在36000KN以内。左右两通道平行预制在高速公路路基西北侧，后背座按设计图，地下布置抗滑桩，抗滑桩上设承台以及钢筋混凝土后背座，再在其后夯填普通土，借助后背将通道顶入高速公路路基。•施工总平面布置图如下：施工总平面布置图1415施工总进度计划•本工程施工总进度按照合同工期为240天，施工总进度计划表如下施工工艺16•本通道采用组合式隔离钢板卷铺框架盾构机进行顶进施工，以确保高速公路路面的平整度和整体稳定性。•施工工艺流程：•通道预制→试顶→通道几何尺寸修整→搭设作业平台与跑道→盾构基底处理→盾构墩柱安装→盾构主梁安装→子盾构箱制作安装→盾构外壳制作安装→盾构内辅助系统安装→子盾构、立柱前土方人工开挖→中心土机械开挖→第一节与盾构顶进→二三节顶进通道顶进示意图17四、钢盾构法顶进18•钢盾构法是在保留传统顶涵施工方法工艺的基础上，对通道顶进路基支护进行了大改革，用钢构支撑架来保持开挖面坡比，提高了施工的安全性和适用性，特别是对于大跨度通道通道顶进施工更具有可靠性，最大限度地减少浅覆盖层顶进施工过程中对公路路基的扰动。•创业路下穿的衡枣高速公路，其地质情况为：强风化泥岩，棕红色，泥质或砂质结构，块状或土状构造，节理裂隙极发育，裂隙面具铁锰质浸染，岩质软，可折断或捏碎，遇水易软化，泥化，久露易崩解。根据设计要求，其通道顶进后高速公路路面的工后下沉不得大于20mm。根据这一地质情况和下沉量控制要求，为确保高速公路下沉控制满足要求和通道顶进的质量，更好的保护既有构筑物，本项目拟采用组合式卷铺隔离钢板盾构机施工。组合式卷铺隔离钢板盾构机构成19主要由以下系统组成：土体支挡系统、子盾构掘进开挖支挡系统、隔离卷板卷铺系统、通道顶进减阻和覆盖层防扰动系统、通道顶进系统。盾构机构图20盾构正立面图21工作原理22•隔离卷板卷筒安置于子盾构伸缩框内，使隔离卷板紧跟掘进刀之后仰向定位铺设于盾构及通道顶部，有效隔离了盾构（通道）与上部覆盖层（土体）的直接接触；由于润滑脂涂布器在隔离卷板的下方涂布润滑脂，减阻隔离卷板通过润滑脂与隔离钢板接触，从而大幅度减小了顶进阻力；隔离卷板尾部固定体将其尾部限制定位，由于隔离卷板的拉结作用及它与土体摩擦阻力作用，隔离卷板通过尾部固定体与上方覆盖层形成整体，有效避免了覆盖层随通道顶进的跟随移动，有效的保证了覆盖层上方的结构物免遭破坏；隔离卷板铺设后不存在对上部土体的二次扰动，因此采用本方法能有效控制高速公路下沉。隔离卷板卷铺机构示意图10、掘进刀；11、伸缩动力（油缸）；12、隔离卷板卷筒；15、隔离卷板补充焊接架；16、隔离卷板尾部固定体；17、隔离卷板；19、润滑脂涂布器；25、可调轴承座；26、隔离卷板导向槽23隔离卷板卷铺过程状态示意图图a：子盾构内开挖前方土体至点划线ａ位置，盾构掘进面同步跟进开挖等量距离。此时隔离卷板尾部已固结于隔离卷板尾部固结体16。24图b：伸缩动力11向前推动子盾构至前方点划线ａ，同步带动隔离卷板卷筒12向前移动，由于隔离卷板尾部固结于尾部固定体16，所以此过程中隔离卷板17通过导向槽26、隔离卷板卷筒12仰向定位铺设于盾构与覆盖层土体之间25图c:在顶进动力21的作用下，通道和盾构主体向前顶进，子盾构伸缩框9、隔离卷板卷筒12、掘进刀10静止不动，伸缩动力（油缸）11随通道和盾构主体顶进而收缩。至子盾构伸缩框9回到初始状态，隔离卷板17完成了顶进长度△L的一段铺设，盾构完成了一个顶进循环。26子盾构顶力布置27子盾构是盾构中对掘进面进行有效支护的主体部分，在不同土层中采用不同的推进方式来保持掘进面的稳定。本盾构设计为29组子盾构，上部水平布置13组，下部垂直布置4柱，每柱4组合计16组。上13组子盾构，每个安30t双向作用顶2台来保证切土与减阻拖板的推进。下部16组，每个安16t双向作用顶2台仅用于推进子盾构。58个千斤顶由1套液压站操纵控制，29组子盾构可同步运动也可单独运动。通道顶推力布置28•盾构与通道套接成一体并随第一节通道一起前进动，共用一套顶进系统，两个中继间每个中继间配备16台320t千斤顶，通道末端的16台320t液压双向顶负责推进第三节通道，千斤顶反向设置，随通道一起移动。通道顶进29•试顶无问题后即可进行通道顶进。子盾构入土后，将隔离卷板17固结与隔离卷板尾部固定体16上，然后，依次循环顶进。在顶进到快出洞时，让前方的土方开挖空间留有一定的余量，适当减小每次的顶进量，以避免将前方土体顶裂造成对既有结构物的破坏。•盾构组合支架之间的石方开挖掘进拟采用液压破碎机和挖掘机开挖掘进，按墩柱上的1:1.1剪力板线开挖，为确保安全，盾构组合支架间的开挖必须留有核心土，以防止掘进面坍塌。•一般情况下中心土滞后子盾构掘进面5m左右。若中心土自稳能力不强时，可放缓开挖坡度。中心土的支撑，有两个主要作用：1)承受上部荷载；2)平衡侧向土压力。盾构内掘进每次循环开挖量以0.2米为宜，子盾构顶部开挖应尽可能做到与掘进刀顶面平齐，这样有利于减小路面的下沉。子盾构掘进刀间的盾构纵梁处，向上挖成凸弧形，以防止上方覆盖土体与盾构的直接接触。盾构两侧适当超挖，宁超不欠，以防止通道两侧发生卡死现象。30•第三节通道千斤顶每一顶进行程到位后，应接长传力柱，传力柱的稳定受力应予以重视，同时把通道内所挖土体运至传立柱上方堆积压重，即有效防止传力柱起拱，又可以减少作用在后座的压力。其余土石方运至后靠背后方，同样用于压重，应对随着顶进距离增加而变大的顶进阻力。顶进完成后再转运至弃土区。•基底清出整平后，应仔细检查地基土层性质，确定地基承载力是否满足应力要求，如果承载力不够，则应采取相应的地基加固措施。如基底有水，则应作好基底排水及降水，严禁带水顶进，基底开挖的标高原则上同通道底板保持一致，但应根据通道顶进后的高程偏差情况进行超欠挖处理，以达到纠偏的目的。施工注浆31•在框构前端入土1米后开始进行减阻注浆工序，浆料为触变泥浆（澎润土:水=1:3），加强施工顶进中的润滑，以减少磨擦，注浆部位为顶部及两侧，减阻注浆与顶进同步进行。通道两侧及顶部注浆在盾构侧板预留注浆孔进行。顶进完成后，在边墙、顶板、基础及路基加固采用水泥-水玻璃浆液注浆，进行补强注浆及止水，填补超挖空间，密实路基。顶进控制32•记录与观测：•在后背以后的某一位置设立观测仪器，每顶完一个行程，且不得超过1米，对通道进行中线和水平的检查，并作好记录，及时纠正顶进过程中出现的偏差。•中线的控制：•在顶进过程中，油顶按通道受力的轴线均匀布置于通道底板尾部，使整个通道受力均匀，左右顶程保持一致，挖土应两侧对称，尽量做到两侧土压力均衡，勤观测和检查，找出偏差趋势和出现偏差原因，及早处理，其处理方法为（以沿顶进方向为准）：当左侧偏移时，千斤顶的左侧缓慢顶进，而右侧的千斤顶锁定油压，直到符合测量的中线为止，右侧则相反；•水平控制：•在顶进过程中控制好底部基础的挖土，防止“抬头”和“扎头”的现象，当出现“抬头”时，可以适当采取底部超挖的办法来进行调整，当出现“扎头”时，采取欠挖基础土方或通过基础处理，压入木桩或砼块，采用调节前盾构座来消除出现的偏差。施工监测33•激光动态监测：在每一孔通道顶进时的基坑两侧和中间位置各装激光发射器一座，光束对准通道内壁上设置的水平线全程监测。轴线监测亦采用激光与通道内顶板轴线重合法进行；并做好初始与中途检测记录，以此作为盾构纠偏依据。•水平监测：在通道内设置12个观测点，每天六次的常规监测；•盾构的监测：在盾构的前后设置一水平中线点，框箱每进一个行程对其进行水平、中线的监测，并对测量成果予以分析，及时发现及解决问题，做好行走轴线图记录。•高速公路监测:在高速公路路基、路面上，通道前后各50m范围内设置观测桩点，观测公路的变化情况。•顶进设备监测:在顶进中注意观察油压的变化情况，并作好记录，对出现异常予以分析解决。•中继间监测:在中继间建立观测点，注意前后的变化；以便对施工顶进方案进行调整。五、高速公路交通安全方案34•1、对衡枣高速公路的防护措施•⑴高速公路防护栏及防抛网•为保证衡枣高速公路的运营安全及通道施工作业的安全，在衡枣高速公路通道范围内两侧土路肩各设置60m长的钢筋混凝土防撞墙。防撞等级根据《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81-2006）为SA级。防撞墙基础钢筋植入路基内，墙身高度为1.2m，其中路面以上1.1m。防撞墙以5m分段，分段砼处设缝，缝宽0.5cm。•在防撞墙上设置防抛网片，采用φ70×3钢管支柱预埋在防撞墙上，网片采用45×20焊接网。防抛网在衡枣高速公路通道范围内两侧防撞墙上各设置39m长。⑵高速公路路基边坡防护桩35•在顶进施工过程中，为防止顶进出口时由于顶板的摩擦力过大而带动高速公路的整体位移及路面的局部拉裂，从而导致高速公路开裂变形影响行车安全，在框架桥通道进出口高速路基边坡处设置路基防护桩，防护桩采用直径1.25m人工挖孔桩，沿高速方向间距1.9m设置，桩顶设置冠梁，断面尺寸为1.25×0.6m。•由于通道顶覆盖层很薄，为防止顶推通道的过程中，通道顶以上的高速公路路基、路面结构发生横向位移，在通道出口位置，现有衡枣高速路基边坡上设置顶进出口止推梁，止推梁断面尺寸为1.25×1.5m。止推梁两端桩基直径1.25m，中间为直径1.0m，桩长16m。⑶小导管注浆和管棚36•为保证止推梁与