高速公路改擴建拼寬鋼箱梁施工布置設(shè)計

收稿日期：2024-02-28

作者簡介：徐靖（1986—），男，本科，工程師，研究方向：高速公路改擴建和懸索橋施工工藝、工法及施工裝備研究。

摘要 在進(jìn)行高速公路改擴建施工時常常會遇到跨線施工，文章以揚州到溧陽高速公路改擴建施工跨線鋼箱梁為例，從老橋拆除，鋼箱梁安裝、連接施工等方面，簡述在改擴建跨線保通的要求下鋼箱梁施工工藝。從施工方案設(shè)計上實現(xiàn)安全、快速、經(jīng)濟的完成跨線拼寬鋼箱梁施工，為后續(xù)高速公路拼寬跨線施工提供相應(yīng)方案及案例參考。

關(guān)鍵詞 跨線施工；跨墩龍門起重機；鋼箱梁安裝；翼緣板拆除；液壓劈裂

中圖分類號 U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0123-03

0 引言

目前，全國高速公路建設(shè)總體已經(jīng)由新建轉(zhuǎn)入改擴建，近幾年新開工高速公路施工項目大部分以改擴建和擴容為主。改擴建則更多是由4改6或者4改8兩側(cè)拼寬的方式進(jìn)行設(shè)計。在進(jìn)行施工時，不同于新建施工，所跨越路線產(chǎn)權(quán)或運營單位會對道路保通提出更高要求，在此背景下對于跨線施工工藝及安全的要求也在同步提升。

1 工程概況

G4011揚溧高速鎮(zhèn)江南互通至丹徒樞紐段改擴建工程范圍起于鎮(zhèn)江南互通，接潤揚長江公路大橋南接線，向南經(jīng)鎮(zhèn)江高新區(qū)、丹徒區(qū)，止于丹徒樞紐，順接揚溧高速丹徒樞紐至新昌樞紐段，全長13.081 km。全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)擴建，采用沿既有公路兩側(cè)拼寬的總體擴建方案，設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度為34.5 m。

2 橋梁概況

該項目主線橋上跨寧滬高速公路，為鋼箱梁上跨滬寧高速拼寬施工，原橋為三跨一聯(lián)雙箱雙室鋼混組合梁，左幅跨徑為（26+56+34）m，右幅跨徑為（30+56+30）m。組合梁為變高梁，支點處梁高2.7 m，跨中及邊支點處梁高1.5 m，梁高采用二次拋物線形式變化，橋梁三維示意見圖1。

根據(jù)與跨線運營單位及其一路三方單位溝通，要求在進(jìn)行拼寬施工過程中需保證寧滬高速公路通行，僅可在部分施工工序借道施工，對跨線的保通作為施工方案設(shè)計的首要原則[1]。

3 橋梁施工

根據(jù)施工圖紙的要求（見圖2），揚溧主線橋施工主要施工工序及施工順序：橋梁下部結(jié)構(gòu)施工—老橋防撞護欄及翼緣板拆除—新橋鋼箱梁安裝—橋梁橋面板及防撞護欄施工—新橋壓重—新老橋連接及濕接縫施工—橋面系施工。

由施工流程可知，要滿足保通要求不僅是在鋼箱梁安裝階段保證通行，更需從老橋拆除、新梁安裝、新老連接等橋梁施工全過程進(jìn)行施工方案設(shè)計和施工工藝選擇。

圖1 主線拼寬橋示意圖

圖2 鋼箱梁拼寬斷面圖

3.1 橋梁拆除

目前老橋護欄拆除常用的施工工藝為繩鋸、盤鋸或風(fēng)鎬等設(shè)備。

施工圖中要求為保證新老橋的連接，在老橋翼緣板拆除后需保留翼緣橫向鋼筋，并推薦采用水刀拆除的工藝，但對于該項目跨線拆除采用水刀工藝存在水質(zhì)要求高、現(xiàn)場雜亂、混凝土飛濺等問題，見圖3。

圖3 水刀拆除施工示意圖

該項目選擇采用繩鋸+液壓劈裂的施工工藝進(jìn)行防撞護欄及翼緣拆除施工。相比水刀施工，液壓劈裂既可滿足拆除施工保留翼緣板鋼筋的需求，同時，液壓劈裂施工拆除的構(gòu)件也容易控制飛濺，施工現(xiàn)場也沒有水刀施工需廢水進(jìn)行回收的需求，是更適合該項目的工藝，見圖4。

圖4 液壓劈裂施工圖

在進(jìn)行拆除施工時，定制拆除防護平臺，相較于傳統(tǒng)橋檢車平臺和防撞護欄施工臺車，該施工平臺面積更大，伸入橋內(nèi)施工空間更大。同時，在護欄上增設(shè)防護網(wǎng)等結(jié)構(gòu)，緊貼老橋翼緣板底面，形成一個完全密閉的空間，將拆除物完全控制在平臺之內(nèi)，見圖5。

圖5 拆除防護平臺示意圖

進(jìn)行拆除防護平臺設(shè)計時考慮施工平臺對于運營高速公路通車凈空的影響，結(jié)合施工時對拆除下面對應(yīng)車道進(jìn)行臨時管控等措施，確保拆除施工不影響下方正常通車。

3.2 橋梁安裝

目前，跨線鋼箱梁施工多采用吊車吊裝或頂推等方式安裝，但該安裝方式對于拼寬施工都有相應(yīng)的一些優(yōu)缺點，見表1。

表1 鋼箱梁安裝方式優(yōu)劣勢分析表

施工方法 優(yōu)勢 劣勢

吊裝 1.安裝速度快

2.場地占用小

3.準(zhǔn)備時間短

4.工藝成熟

5.經(jīng)濟性好 1.吊裝過程需中斷交通流

2.安全性和操作手水平相關(guān)

頂推 1.施工過程無需中斷交通流

2.工藝成熟 1.施工速度慢

2.場地占用大

3.準(zhǔn)備時間長

4.經(jīng)濟性相對較差

結(jié)合該項目拼寬施工實際情況和跨線單位的要求，創(chuàng)新性提出橫移安裝的施工方案，該方案利用老橋作為節(jié)段橋位拼裝平臺，采用臨時支架+橫移門吊的方式進(jìn)行安裝，見圖6。

圖6 鋼箱梁橫移安裝示意圖

橫移安裝施工順序為：搭設(shè)臨時支架—在老橋上焊接連接橫梁—橋位節(jié)段拼裝—安裝橫移門吊—邊跨安裝—中跨節(jié)段安裝—中、邊跨焊接—預(yù)壓—新老橋橫梁焊接—濕接縫施工。

鋼箱梁在場內(nèi)分節(jié)段加工運輸至現(xiàn)場，在橋位待安裝位置側(cè)方設(shè)置拼裝胎架，也可在橋梁旁路基上預(yù)拼完成后采用運梁車運送至起吊位置。

在相應(yīng)設(shè)計位置安裝臨時支架，臨時支架一般由鋼管＋型鋼組合，也采用鋼結(jié)構(gòu)單元組合而成，在支架頂部設(shè)置分配梁及軌道。

安裝橫移門吊，橫移門吊的設(shè)計和功能和龍門吊類似，主要滿足安裝鋼箱梁提升+橫移+下放這幾個關(guān)鍵動作的要求，橫移門吊可設(shè)計為高低腿模式從而無須設(shè)置臨時墩，也可設(shè)計為兩側(cè)支腿高度相同的方案，滿足不同地形高差情況下的通用性。鋼箱梁安裝采用2臺共同抬吊的方案，采用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)控制兩臺門吊同時起吊和橫移，保證橫移過程中鋼箱梁兩個吊點的同步性。

相較于常規(guī)安裝方案，該方案有如下優(yōu)點：

（1）場地占用較小，且臨時支架可回收利用。

（2）安裝過程可控，橫移吊機可靈活地調(diào)整安裝梁端橫移位置，安全風(fēng)險小。

（3）安裝過程快速，待安裝梁體橋位節(jié)段拼裝后，僅需提升、橫移、下放、調(diào)整即可完成跨線節(jié)段的安裝。

（4）經(jīng)濟性好，設(shè)備擴展度高，橫移吊機有相當(dāng)?shù)目蓴U展性，在常規(guī)項目中可作為常規(guī)提梁機使用，設(shè)備利用率高，經(jīng)濟性好。

3.3 橋面系及壓重施工

橋面系及壓重采用常規(guī)的泵車澆筑方法進(jìn)行施工，需在臨邊施工過程中特別注意，防止物體落下影響下方通行。

3.4 新老橋橫梁焊接

在該橋的設(shè)計中，在新老橋之間設(shè)計橫梁并與新老橋腹板焊接。施工圖中要求在新橋壓重后進(jìn)行連接，見圖7。

圖7 鋼箱梁新老橋連接橫梁示意圖

在常規(guī)鋼箱梁安裝施工中，由于沒有新老橋連接這一工序，則無須考慮更改施工順序。

在該項目中由于連接橫梁設(shè)計于新老橋腹板，若先安裝新橋鋼箱梁，連接橫梁只能通過新老橋之間的濕接縫吊裝下放，吊裝空間有限，通車情況下吊裝風(fēng)險大，連接橫梁的焊接和表面處理都面臨施工平臺難以搭設(shè)等的問題。

為此，該項目采用先安裝橫梁后連接的施工方法進(jìn)行施工。

具體方法如下：

（1）在未安裝新鋼箱梁之前，對老橋設(shè)計安裝連接橫梁的位置進(jìn)行測量，修正橫梁長度。

（2）利用吊車在老橋上吊裝橫梁并與老橋焊接，在施工過程中對下方相應(yīng)車道進(jìn)行封閉。

（3）新橋安裝，并按照設(shè)計要求進(jìn)行橋面系及壓重混凝土施工。

（4）連接橫梁與新橋焊接，并完成檢測及涂裝工作。

（5）澆筑濕接縫。該方法在滿足新橋壓重自然沉降后再進(jìn)行新老橋連接，保證后期新老橋在使用過程中的整體性，同時，減少連接橫梁施工對吊裝施工及下方通車的影響。

4 結(jié)論

目前，國內(nèi)高速公路建設(shè)已大面積由新建轉(zhuǎn)為改擴建，項目跨線施工的情況較多，且所跨越多為高速公路和通行繁忙的國省干線，對于施工和保通的要求也相應(yīng)提高。該文以揚溧項目跨線施工為案例，對老橋拆除、新橋拼寬安裝提出新的解決方案、新的思路，為未來高速公路改擴建類似跨線施工提供了方案及參考案例。

參考文獻(xiàn)

[1]楊凱. 高速公路跨線鋼箱梁安裝技術(shù)[J]. 低碳世界， 2017（9）： 183-184.