繞城互通跨線箱梁的施工與交通組織設(shè)計(jì)

李 友 誼， 金 浪 濤， 萬(wàn) 功 磊

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

該繞城互通式立交跨線橋位于重慶渝北至四川廣安高速公路(重慶段)K3+257.35，跨重慶市繞城高速公路中心樁號(hào)RCK1+178.611，交叉角度為109°7′11.5″。該互通一期工程采用的是“定向”Y型立交，預(yù)留遠(yuǎn)期形成四路交叉的“定向、迂回”式組合立交。該互通擁有匝道8條，上跨線橋2座。上跨線橋分別為D2匝道橋第二聯(lián)和F匝道橋第二聯(lián)，上部結(jié)構(gòu)采用四跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、樁基礎(chǔ)，箱梁混凝土方量分別為816.47 m3、1 220.08 m3，梁高分別為1.8 m、2.2 m，橋長(zhǎng)分別為92 m、134 m，橋?qū)?2 m，翼板長(zhǎng)2.2 m。

2 跨線橋箱梁門洞的設(shè)計(jì)及施工

2.1 跨線橋門洞的設(shè)計(jì)

由于D2匝道橋3～5#墩、F匝道橋4～6#墩跨越繞城高速公路，跨線施工必須確保繞城高速公路雙幅雙向的正常運(yùn)行，故跨高速公路現(xiàn)澆箱梁采用門洞支架施工，并且這兩聯(lián)橋的施工需同時(shí)進(jìn)行，以減短跨繞城施工對(duì)繞城高速交通限制的時(shí)段。門洞支架施工鋼管柱配條形基礎(chǔ)、雙肢I(xiàn)56b工字鋼作為縱梁、I28a工字鋼作為橫梁，在其上鋪設(shè)膠合板，再搭設(shè)碗扣式支架，支架頂鋪設(shè)橫向10 cm×10 cm方木(間距60 cm)，縱向5 cm×10 cm方木(間距25 cm)，方木鋪設(shè)時(shí)接頭位置需錯(cuò)開。鋼管頂部、底部均采用可調(diào)式支撐(頂托和底托)調(diào)節(jié)支架高度。

由于F匝道第二聯(lián)承載力要求較高，操作難度較大，因此，以F匝道橋第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁為主進(jìn)行設(shè)計(jì)，D2匝道橋第二聯(lián)支架設(shè)計(jì)參照?qǐng)?zhí)行。門洞采用三排5 m長(zhǎng)、φ351×12 mm Q235無(wú)縫鋼管作立柱，鋼管縱橋向間距5.8 m，鋼管橫橋向間距6 m；鋼管頂和底設(shè)600 mm×600 mm×30 mm的鋼板。門洞間凈間距為4.5 m，鋼管立柱豎向每隔3 m 設(shè)置水平連接和斜向連接。橫梁采用I56b二拼工字鋼放到大鋼管上，縱梁采用I28a工字鋼，間距為60 cm，置于橫梁上；I28a工字鋼上部采用碗扣式支架搭設(shè)，以方便卸載及調(diào)坡，碗扣式支架采用φ48×35 mm鋼管，立桿間距0.6 m，水平步距0.6 m。F匝道橋第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁布置情況見(jiàn)圖1。

2.1.1 門洞的計(jì)算方法

2.1.2 計(jì)算結(jié)果

(1)底模(竹膠合板)。

圖1 F匝道橋第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁布置圖

強(qiáng)度：應(yīng)力最大值σmax=4.4 MPa，底模容許應(yīng)力[σ]=35 MPa，σmax<[σ]，滿足要求。

剛度：最大撓度ωmax=0.33 mm，容許撓度[ω]= 250/400=0.625(mm)，ωmax<[ω]，滿足要求。

(2)縱向、橫向方木。

強(qiáng)度：縱向、橫向方木應(yīng)力的最大值分別為σmax=3.1 MPa，σmax=5.7 MPa，方木容許應(yīng)力[σ]=13 MPa，σmax<[σ]，滿足要求。

剛度：縱向、橫向方木的最大撓度分別為ωmax=0.6 mm，ωmax=0.18 mm，容許撓度為[ω]= 600/400=1.5(mm)，ωmax<[ω]，滿足要求。

(3)碗扣支架立桿。

φ48×35鋼管立桿穩(wěn)定性計(jì)算：

立桿高度按1.8 m進(jìn)行計(jì)算。參照規(guī)范,取滿堂支撐架立桿長(zhǎng)度計(jì)算附加系數(shù)k=1.155，μ1=1.168，a取0.4 m，步距h為1.2 m；a為立桿伸出頂層水平桿到支撐點(diǎn)的距離，取0.4 。門洞上部立桿高1.8 m，計(jì)算長(zhǎng)度l0直接按頂層立桿段計(jì)算。

計(jì)算長(zhǎng)度l0=k×μ1×(h+2a)= 2.698(m)。

回轉(zhuǎn)半徑i=15.8 mm。

長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i=171。

查規(guī)范得穩(wěn)定系數(shù)=0.243。

(4)縱梁、橫梁工字鋼。

強(qiáng)度：縱梁、橫梁工字鋼應(yīng)力最大值分別為σmax=154.7 MPa，σmax=69.4 MPa，方木容許應(yīng)力[σ]=205 MPa，σmax<[σ]，滿足要求。

剛度：縱梁、橫梁工字鋼的最大撓度分別為ωmax=3.9 mm，ωmax=7.1 mm，容許撓度分別為[ω]= 6 000/400=15(mm)，[ω]= 5 500/400=13.75(mm)，ωmax<[ω]，滿足要求。

(5)鋼管立柱。

長(zhǎng)5 m、φ48×35 mm鋼管立柱強(qiáng)度穩(wěn)定性計(jì)算：

回轉(zhuǎn)半徑i=119.92 mm。

查規(guī)范得穩(wěn)定系數(shù)=0.879。

2.2 支架平臺(tái)預(yù)壓試驗(yàn)

對(duì)支架預(yù)壓以獲取支架彈性變形、非彈性變形、地基沉降值。預(yù)壓采用1.1倍梁體重量荷載預(yù)壓，材料采用沙袋或土袋。混凝土容重取26 kN/m3，澆筑混凝土重量為31 720 kN。預(yù)壓采用三級(jí)分次加載，第一級(jí)加載20 935 kN，第二級(jí)加載27 914 kN，第三次加載34 892 kN；一次卸載，卸載應(yīng)對(duì)稱、均衡、同步實(shí)行。

加載前，在支架頂部的板梁底模上，沿箱梁長(zhǎng)度方向按每跨兩端、跨中、1/4跨處五個(gè)部位，沿箱梁寬度方向按左側(cè)、中心線、右側(cè)、兩側(cè)翼緣五個(gè)部位，共設(shè)置25個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。

加載時(shí)，按照1.1倍梁體重量的60%、80%、100%逐級(jí)加荷觀測(cè)，加載應(yīng)從跨中到支點(diǎn)，從中間到兩邊均勻加載。在壓載過(guò)程中采用水準(zhǔn)儀實(shí)施全天候跟蹤觀測(cè)支架的變形情況并作好記錄，加載完成后，當(dāng)各觀測(cè)點(diǎn)最初24 h的沉降量平均值小于1 mm或最初72 h的沉降量平均值小于5 mm，判定為支架合格。

2.3 跨線箱梁施工程序

(1)門洞及支架搭設(shè)。

(2)底模及側(cè)模安裝。

(3)支架平臺(tái)預(yù)壓。

(4)支座安裝。

(5)底板、腹板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道、鋼絞線安裝。

(6)內(nèi)側(cè)模安裝。

(7)第一次混凝土澆筑。

(8)箱梁頂板底模安裝及人洞留設(shè)。

(9)頂板及翼板鋼筋安裝。

(10)第二次混凝土澆筑。

(11)混凝土養(yǎng)護(hù)。

(12)鋼絞線張拉。

(13)壓漿、封錨。

(14)門洞及支架拆除。

3 施工保通交通組織方案

3.1 跨線箱梁的施工及交通組織順序

右幅門洞及支架搭設(shè)施工→左幅全封閉交通(右幅雙向單道通行)→左幅支架搭設(shè)→底板及側(cè)墻立模、鋼筋制安、混凝土澆筑→頂板立模、鋼筋制安、混凝土澆筑→混凝土待強(qiáng)(防撞墻施工)→左幅封閉交通(左幅支架拆除)→改道左幅、右幅封閉交通→右幅門洞及支架拆除→交通恢復(fù)。

3.2 交通組織方案

3.2.1 交通控制方式

因本段繞城高速公路車輛較少，而本工程有兩處匝道橋梁跨越繞城高速，其中D2匝道橋和F匝道橋在中央分隔帶還有樁基與墩柱施工，因此，為過(guò)往車輛行車和施工安全，本施工路段采用占用超車道、半幅雙通、雙幅雙通、占用應(yīng)急車道等交通組織方式。在繞城高速公路X16+061(K33+347)～X16+111(K33+297)中央隔離帶處新開一口子，開口寬度50 m，再利用X15+090(K34+318)～X15+140(K33+268)處原有開口，寬度亦為50 m作交通改道的進(jìn)出口。先占兩幅超車道進(jìn)行中央分隔帶內(nèi)的樁基施工，再封閉X15+140(K34+268)～X16+061(K33+347)(821 m)右線車道(魚嘴至北碚方向)，改道至左線車道(北碚至魚嘴方向)，實(shí)現(xiàn)單道雙通，進(jìn)行綠化帶內(nèi)D匝道2#橋4#墩、F匝道橋5#墩的墩柱及右線門洞與支架的施工。在右線門洞及鋼管支架搭設(shè)完成后，再封閉X15+140(K34+268)～X16+061(K33+347)(821 m)左線車道(北碚至魚嘴方向)，改道至右線車道(魚嘴至北碚方向)，實(shí)行單道雙通，再進(jìn)行左線鋼管支架的搭設(shè)及現(xiàn)澆梁的施工。所有通行在施工路段的車輛需按提示正確行駛，車輛在通過(guò)施工路段時(shí)禁止停車、超車，限速20 km/h。交通標(biāo)志設(shè)在公路右側(cè)路肩上和作業(yè)區(qū)靠中分帶的一側(cè)，在上游過(guò)渡區(qū)末端設(shè)置電子導(dǎo)向燈。

3.2.2 交通控制的布置

橋梁現(xiàn)澆工程施工的交通控制區(qū)分為六個(gè)部分：警告區(qū)、上游過(guò)渡區(qū)、緩沖區(qū)、作業(yè)區(qū)、下游過(guò)渡區(qū)、終止區(qū)。

警告區(qū):長(zhǎng)度為2 000 m；警告區(qū)內(nèi)設(shè)置“前方2 000 m施工”、“限速60”、“前方1 500 m施工”、“限速60”、“限高門架(限高5 m)”等標(biāo)示牌, 第一個(gè)警告標(biāo)志到下一個(gè)標(biāo)志的距離不得超過(guò)600 m。

上游過(guò)渡區(qū)：長(zhǎng)度為90 m，車輛駛至上游過(guò)渡區(qū)的時(shí)速不超過(guò)40 km/h；上游過(guò)渡區(qū)內(nèi)設(shè)置“車道變窄”、“限速30”以及行駛指示燈等標(biāo)示牌，并沿著過(guò)渡區(qū)每隔5 m設(shè)置錐形交通路標(biāo)。

緩沖區(qū)：長(zhǎng)度為50 m，限速30 km/h；緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)置防沖撞裝置(水馬、防撞墩)，并沿著緩沖區(qū)每隔5 m設(shè)置錐形交通路標(biāo)，上接上游過(guò)渡區(qū)內(nèi)的錐形交通路標(biāo)。

作業(yè)區(qū)：限速20 km/h，作業(yè)區(qū)前面設(shè)置帶警燈的路欄、防撞裝置且周邊設(shè)置交通錐提醒。作業(yè)區(qū)布置還要為工程施工車輛提供安全的進(jìn)出口，出入口應(yīng)設(shè)在順行車方向的下游過(guò)渡區(qū)內(nèi)。

下游過(guò)渡區(qū)：長(zhǎng)度為30 m，限速40 km/h，沿緩沖區(qū)每隔5 m設(shè)置錐形交通路標(biāo)引導(dǎo)。

終止區(qū)：長(zhǎng)度為30 m，限速60 km/h，沿著緩沖區(qū)每隔5 m設(shè)置錐形交通路標(biāo)引導(dǎo)，并在終止區(qū)結(jié)束時(shí)設(shè)置“您已駛出施工區(qū)域，謝謝您的配合”等解限標(biāo)志。

具體交通布控組織如圖2所示。

3.2.3 施工作業(yè)面的交通封閉措施

圖2 繞城跨線橋施工交通組織示意圖

嚴(yán)格按照高速公路道路作業(yè)交通安全標(biāo)志設(shè)置的要求擺放安全設(shè)施?，F(xiàn)場(chǎng)安全員指揮封閉作業(yè)區(qū)，并且在施工過(guò)程中蹲點(diǎn)檢查，及時(shí)排查不安全因素，以確保班組成員和施工機(jī)械的安全，同時(shí)負(fù)責(zé)本施工段落的交通疏導(dǎo)工作。

3.2.4 工作面轉(zhuǎn)移的交通組織

施工機(jī)械的轉(zhuǎn)移：在機(jī)械設(shè)備上配備安全警示燈、反光警示標(biāo)志等安全設(shè)備，在安全指揮車上配備交通引導(dǎo)指示燈箱。在拖車前面需有安全指揮車導(dǎo)引，后面有安全指揮車壓后。設(shè)備轉(zhuǎn)移期間，由安全員和施工、機(jī)械負(fù)責(zé)人共同協(xié)助指揮。

安全設(shè)施的撤離：由現(xiàn)場(chǎng)安全員指揮交通安全車撤走安全設(shè)施，安全車逆向倒退回收安全設(shè)施，在到施工標(biāo)志牌時(shí)，必須在標(biāo)志牌前面放置交通錐，最后快速撤走交通錐，以避免后面的車輛追尾而造成交通事故。

3.2.5 跨線施工的注意事項(xiàng)

(1)限高門架：上游緩沖區(qū)處要設(shè)置限高門架，限高高度為5.5 m,限寬寬度為5 m。

(2)防撞桶的設(shè)置：在門洞立柱前沿來(lái)車方向設(shè)置直徑50 cm、高度100 cm以上的防撞桶，每排立柱前各3個(gè)。

(3)支架的搭設(shè)：支架搭設(shè)要超過(guò)橋面橫向1 m以上寬度，外側(cè)設(shè)置2 m高防拋網(wǎng)及1.2 m高安全圍欄，人行通道采用5 cm厚木板封閉；兩側(cè)禁止堆放半成品、工具等物件，防止高空墜落。

(4)交通誘導(dǎo)：按重慶市營(yíng)運(yùn)高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)定嚴(yán)格分區(qū)，設(shè)置提醒、告示、警示標(biāo)志，按每km配置2名維護(hù)人員，固定1臺(tái)工具車作為安全保通的專用車輛。

(5)夜間交通保障：從上游緩沖區(qū)開始至下游緩沖區(qū)結(jié)束，間距50 m設(shè)置太陽(yáng)能頻閃燈，在結(jié)構(gòu)物兩側(cè)平門洞上口布置串聯(lián)采燈，在進(jìn)口處派專人值守，引導(dǎo)車輛緩慢、安全地通行。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，跨線箱梁施工會(huì)在今后的施工中逐漸增多。渝廣高速繞城互通跨線箱梁施工及交通組織既保證了既有高速公路的正常運(yùn)營(yíng)，又保證了互通立交跨線橋的正常施工，給今后同類工程的施工提供了一個(gè)可供參考的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范，JTG/T F50-2011[S].

[2] 周水興.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2004.