新建高速公路涉路工程的安全性评价分析

吴志敏，康舒颜

(广东华路交通科技有限公司，广州 510420)

0 引言

目前，我国高速公路建设里程逐年上升，其发展势头离不开经济强有力的支撑。在建设过程中，新建高速公路难免跨越山谷、河流以及现有高速公路等不同地理特征，尤其在跨越高速公路是安全隐患较大、也是亟待解决的问题。现有公路技术规范与相应的技术标准对涉路工程涉及较少，且缺乏一套行之有效的体系。因此，往往在开展有关涉路工程工作时，由于缺少较为详细的规范要求，执行起来相对困难。为保证新建高速公路涉路工程的安全，需对涉路工程进行全面深入的分析，减少涉路工程施工存在的安全隐患，同时在后期运营中降低安全风险。

针对上述问题，本文以新建花莞高速公路跨京珠高速公路涉路工程为例，对各方提供的设计方案与施工方案，结合现行规范要求，对各项安全指标进行评价分析，确保各项指标符合规范以及现场施工要求，为施工与运营安全提供有力保障。

1 工程概况

花莞高速公路为双向六车道，设计时速100km/h，路基宽度33m，现跨越京珠高速公路，所跨线桥总共五座，如图1所示。其中主线桥跨越部位采用T型梁，其他4座匝道桥采用钢箱梁进行跨越。京珠高速公路目前为双向六车道，设计时速100km/h，路基宽度为33.5m。为了满足未来交通的需求，将由双向六车道扩建至双向八车道。

图1 花莞高速公路跨京珠高速公路平面

主线桥上部结构采用跨径(35m+35m)的预制T梁上跨京珠高速公路；桥梁基础为混凝土钻孔桩，其中45#墩和47#墩位于京珠高速公路路基边坡上，下部结构为圆柱桥墩+暗埋系梁；46#墩位于京珠高速公路中央分隔带处，下部结构为薄壁桥墩+暗埋承台。A、B、C、D四条匝道桥通过路基拼宽和桥梁上跨与京珠高速公路相接形成互通枢纽，其中A、B、C、D匝道上部结构以钢箱梁结构形式上跨京珠高速公路，且在京珠高速公路中央分隔带处设薄壁桥墩。

2 设计方案安全性评价

根据现有公路设计规范要求，对涉路工程设计方案进行安全评价分析。本文分别从交叉角度、建筑界限、扩建后对现有高速公路的影响以及视距等方面对其进行分析，对设计方案存在的安全问题进行探讨，为完善设计方案提供建议。

2.1 交叉型式评价

根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)和《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)，本项目交叉属于“高速公路与高速公路交叉”，本工程采用的是枢纽互通式立体交叉的交叉型式，满足规范要求。

2.2 跨越工程与公路交叉角度

在金盆互通立交范围内，跨越工程所包含的主线桥、A 匝道桥、B 匝道桥、C 匝道桥和D 匝道桥分别以不同的斜交角度上跨京珠高速公路，具体内容见表1。

表1 各跨越桥与京珠高速公路交叉角度

根据公路设计规范规定，金盆枢纽互通各跨线桥与京珠高速公路的交叉夹角虽不满足规范要求，但通过适当增大桥梁跨径、改变中间墩的角度与被交路平行，可保证行车安全要求。

2.3 变速车道长度

根据公路设计规范对变速车道长度的规定，采用主线设计速度对互通式立交变速车道长度进行评价，其各匝道变速车道长度见表2。

表2 金盆互通立交变速长度

注：-表示未设置变速车道

结合规范要求，金盆互通立交的变速车道长度满足现行规范要求。

2.4 京珠高速公路远期扩建的影响评价

京珠高速公路远期将由双向六车道扩建至双向八车道，其道路宽度由33.5m变为41.0m。其中涉路工程为金盆互通立交范围内的5座跨线桥，扩建后跨越工程净空与净宽将会发生相应变化，因此要对京珠高速公路远期扩建进行影响评价。

2.4.1 设计预留扩建宽度取值评价

京珠高速公路现状路基宽度为33.5m，双向六车道，路基各组成部分为：行车道宽2×3×3.75m、硬路肩宽2×3m、中间带宽3.5m、土路肩宽2×0.75m。设计时速为100km/h。京珠高速公路远景扩建为双向八车道，路幅宽度为41.0m：行车道宽2×4×3.75m、硬路肩宽2×3m、中间带宽3.5m、土路肩宽2×0.75m。

根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)第6.4.2 条第2 款“高速公路整体式路基双向八车道以上路段，宜设置左侧硬路肩，其宽度应不小于2.5m”。根据该条款，八车道标准路基横断面总宽度应为41m，硬路肩宽度为2×3m，未考虑设置左侧硬路肩。

2.4.2 互通立交跨线桥对京珠高速公路扩建影响评价

按照远期宽度设计后，结合金盆立交平面布置图，除对各跨线桥产生影响外，还发现A匝道桥22#～38#墩与E匝道桥18#～20#墩上方桥面已侵入扩建后的京珠高速公路路基范围内，因此核查各侵入桥下净空以及各墩柱是否侵入京珠高速公路路基。

通过核查发现，京珠高速公路扩建为8车道时，A匝道桥中28#～33#墩净空高度将不满足规范要求，34#～37#墩桥面高程低于京珠高速公路路面高程，38#墩(桥台)已在京珠高速公路路基范围内，需进行拆除重建。为了减少扩建的拆除量，建议拆除27#～38#墩11跨，并结合扩建后的路基进行有效衔接。而扩建后的京珠高速公路路基边缘已侵入E匝道桥18#～20#墩柱，需对17#～20#墩三跨进行拆除重建。

2.5 建筑界限评价

针对各桥梁跨越处的净空高度，本文根据给定的路面高程与设计高程对各跨越处的净空高度进行了计算，其结果见表3。

表3 各桥梁跨越京珠高速公路的净空高度

结合规范要求，经核查上跨京珠高速公路桥梁位置，净高均未侵入京珠高速公路现状建筑限界，满足规范要求。

2.6 视距

视距是保证公路安全的一项重要设计指标。公路沿线应有足够的视距，使驾驶员能及时察觉潜在的危险，并做出适当的反应。金盆互通主线桥以及4座匝道桥上跨京珠高速公路所在区域线型为直线段，不处在变坡点范围内，且5座跨越桥梁墩柱离京珠高速公路路面边缘较远，不存在影响视距的事故隐患因素。

根据评价分析，金盆互通主线桥及4座匝道桥不影响上跨区域视距，该区域视距良好，满足相关规范要求。

3 施工方案安全性评价

结合标准规范等依据，分析和评价本项目的施工方案对京珠高速公路质量和安全的影响。施工方案必须符合相关规范的要求，施工时应确保施工安全。

金盆互通立交涉京珠高速公路区域施工方案主要为5座桥梁上跨施工，桥梁上跨共有1座主线桥以及4座匝道桥。桥梁上跨区域为中间带落墩，其中，主线桥上跨部分为预制T梁，而4座匝道桥上跨部分为钢箱梁。本文主要对桩基施工、承台施工、墩身施工、预制T梁、钢箱梁吊装施工及临时支架稳定性进行评价。

3.1 桩基施工

金盆互通立交桩基成孔采取冲击钻施工方案。泥浆池布置在京珠高速公路外侧，设置泥浆池，泥浆经过滤、沉淀后用泥浆泵循环至桩孔内，保证泥浆循环利用。出浆池、沉淀池通过沟槽连通，利用泥浆泵向外排渣，桩孔上层的泥浆经事先开挖好的沟槽流入沉淀池，保证泥浆循环利用，降低对临时通行车辆的不利影响。

3.2 承台施工

承台施工时，将开挖京珠高速公路的路基，施工方案中未对此处承台施工提供明确的开挖防护措施。施工中可采取两种开挖方式：垂直开挖和放坡开挖。

如采取放坡开挖，按照基坑开挖边坡率1:1计算，主线桥及匝道桥开挖面上方宽度分别为7.28m、7.68m、6.96m、8.06m及7.96m。京珠高速公路超车道路基部分将被挖除，放坡开挖会带来两种负面影响，第一是基坑的回填质量得不到保证，因为小面积基坑回填无法用机械设备进行碾压，回填碎石可能会造成新老路基的不均匀沉降；第二是延长了临时封闭高速公路的时间，对高速公路的安全运营产生不利影响，也破坏了原有高速公路路基的完整性。

3.3 墩身施工

在承台施工完成后，应尽快进行墩身的施工。墩身施工时，随时观测墩身的变形，并进行相应的调整，以保证墩身的几何形状符合设计要求。

经过核查，墩柱施工方案比较常规，占用现有公路范围较小。对已经安装好的立柱钢筋骨架，在安装模板前应有临时稳定措施，防止倾倒，影响交通；对高度大于9m 的墩身钢筋，应安装风缆，使其保持稳定。

3.4 预制T梁架设施工

互通内主线桥上跨既有高速京珠高速公路，采用预制T梁一跨跨越京珠高速公路。架设采用1台WQJQ30-150 型三角桁架双导梁架桥机完成。T梁运输采用运输车，两端用钢丝和支撑杆在两端固定牢靠，运输至架桥机尾部喂梁处。T梁安装过程中采用半幅架设。

经核查，上跨京珠高速公路预制T梁采用架桥机架设法，工法成熟，技术可靠，架梁安全性高；架设施工时采用封闭半幅交通的改道方式，对桥下交通影响较小。但架桥机应采用有效的限位装置，在轨道有效行程范围内设置缓冲器及端部止挡。

3.5 临时支架稳定性

A、B、C、D匝道均采用钢管柱支架作为搭设钢箱梁支撑，其中A、B匝道采用φ600mm钢管作为支架的主要立柱结构，φ420mm钢管作为连接系。顶部设置2I40a作为分配梁，分配梁上根据钢梁截面分段口设置千斤顶和临时垫座来完成钢梁的拼装调整。支架底口根据地基的实际情况采用桩基础或扩大基础处理，底口需要设置防撞墩。

C、D匝道采用用φ600mm钢管作为支架的主要立柱结构，φ420mm钢管作为连接系。顶部设置2I40a作为分配梁，分配梁上根据钢梁截面分段口设置千斤顶和临时垫座来完成钢梁的拼装调整。支架底口根据地基的实际情况采用桩基础或者扩大基础处理，底口需要设置防撞墩。

对于各跨越匝道桥(A、B、C、D)的临时支墩进行了详细计算，包括对临时支墩受力、稳定性以及基础(型钢、混凝土和打入桩)等方面的计算。经计算可以得出，A～D匝道桥钢箱梁临时支墩各构件强度、刚度、稳定性满足受力要求，确保了施工安全。在临时支架稳定性验算中，受压稳定系数较大，支墩安全可靠；型钢、混凝土以及打入桩基础验算中，型钢、混凝土基础考虑不对称荷载的情况下，基底压力满足要求，而打入桩基础承载力高于最不利反力。因此，临时支墩各构件的强度、刚度以及稳定性能均满足施工要求，支架搭设方案可满足金盆枢纽互通立交A、B、C、D匝道桥钢箱梁拼装施工要求。

4 结语

涉路工程安全是公路建设工程领域的热点与难点之一。本文根据规范标准和相关道路交通安全技术，对设计方案中交叉型式评价、交叉角度、变速车道长度、京珠高速公路远期扩建对安全的影响、视距技术指标等进行安全评价分析，同时对施工方案中的桩基施工、承台施工、墩身施工、预制T梁及临时支架稳定性等技术指标进行了安全评价，并对现有的方案提出了对策与建议，为后期施工安全提供了相应的安全技术保障，提升了施工安全管理质量与水平。