探討鬧市區(qū)鋼結(jié)構(gòu)過街天橋建設(shè)施工管理

金 熙

(上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)開發(fā)股份有限公司，上海 200126)

1 背景工程概況

1.1 周邊環(huán)境

該工程地處于陸家嘴核心區(qū)緊鄰黃浦江沿岸觀光道路濱江大道，項(xiàng)目毗鄰國家會議中心及外灘觀光旅游隧道。天橋跨過濱江大道、黃浦江沿岸騎行道/跑步道，連接浦東美術(shù)館和后期江岸同步改造景觀平臺。位置如圖1所示。

1.2 鋼天橋概況

鋼天橋總跨度73.05 m，寬度為6.55 m，兩跨共計3處支墩6個鋼支座，其結(jié)構(gòu)分為2個坡段，變坡點(diǎn)位于近濱江大道位置，其最大跨度約為60 m。整座連橋從黃浦江畔起，橫跨濱江大道，兩端分別連接江岸景觀平臺及浦東美術(shù)館二層主體結(jié)構(gòu)。

橋體結(jié)構(gòu)采用U型鋼箱梁截面，中間支座采用鋼筋混凝土立柱支撐，其中兩側(cè)箱梁尺寸為1.675 m高、1.0 m寬，橋面寬度為4.55 m、高度為0.5 m。橋體跨度大，截面高度小，故設(shè)計于兩側(cè)鋼箱梁內(nèi)設(shè)置4個TMD用于調(diào)節(jié)未來人行舒適度。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

橋體鋼結(jié)構(gòu)采用Q345C級耐候鋼，局部端部區(qū)域采用Q420C級耐候鋼，天橋總噸位約為300 t。天橋端部滿灌鐵砂混凝土。

該天橋作為人行天橋，其外飾面為蜂窩石材板，橋底為蜂窩不銹鋼板，橋面為50厚景觀石材飾面。外飾面完成后其最大凈高為5.65 m。

2 天橋建設(shè)階段風(fēng)險要點(diǎn)分析

總結(jié)本跨街天橋建設(shè)施工階段管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該工程的特難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)地處繁華鬧市區(qū)，且天橋跨越主要旅游觀光道路，施工階段不能影響旅游干道。

2)地處鬧市區(qū)，運(yùn)輸車輛進(jìn)出陸家嘴核心區(qū)限制多，較大型鋼構(gòu)件無運(yùn)輸條件直至現(xiàn)場。

3)地處鬧市區(qū)，嚴(yán)格控制施工對周邊環(huán)境造成的影響，跨街天橋部分施工必須安排在夜間至凌晨。

3 施工籌劃

3.1 施工方法的選擇

基于以往的鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工經(jīng)驗(yàn)，目前的施工方法大致可以分為3類：

1)頂推施工。

主要適用于中等跨徑的等截面梁、連續(xù)梁，簡支梁，拱橋(橋面縱梁)、斜拉橋(主梁)；頂推法適用于連續(xù)多跨橋體，且需在橋體一端架設(shè)導(dǎo)梁。美術(shù)館連橋一側(cè)位于主體結(jié)構(gòu)二層、一側(cè)位于黃埔江岸，并不具備該施工條件，且無法提供頂推作業(yè)所需的場地。另外使用頂推法施工不經(jīng)濟(jì)，造價高。

2)整體提升法。

整體提升橋體需原位拼裝，即在橋體投影面下進(jìn)行原位拼裝，然后在橋體兩端使用大型起重設(shè)備，整體提升；經(jīng)分析由于美術(shù)館天橋跨越主要旅游觀光道路，不能滿足原位拼裝的施工條件，且無法在兩側(cè)布置大型起重設(shè)備。

3)胎架散拼。

架設(shè)支撐胎架，橋體分成若干散件，在高空進(jìn)行拼裝焊接，最終卸載從而完成結(jié)構(gòu)安裝。該方法可通過設(shè)置臨時胎架解決保證主要旅游觀光道路不受施工影響的條件，亦可解決大型鋼構(gòu)件散裝散拼的實(shí)際問題。

3.2 橋體鋼結(jié)構(gòu)分段的選擇

本次橋體鋼結(jié)構(gòu)分段主要綜合考慮三方面因素：

1)項(xiàng)目地處鬧市區(qū)，大型運(yùn)輸車輛進(jìn)出困難導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)大小嚴(yán)重受限；

2)天橋跨越主要旅游觀光道路——濱江大道、跑步道、騎行道，施工階段必須保證道路的暢通安全；

3)鋼天橋施工期間不得占用旅游觀光主干道作為吊裝及施工場地。

綜合以上三方面，最終考慮將73 m鋼天橋劃分為6個大吊裝段，每個吊裝段分為4個加工段，現(xiàn)場吊裝至臨時胎架上進(jìn)行焊接作業(yè)，如表1，圖3所示。該方案解決運(yùn)輸困難的問題，并通過合理設(shè)置臨時胎架位置解決保證旅游主干道正常通行的問題，另外經(jīng)分解后的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件亦可通過天橋兩側(cè)場地布置大型汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。各小分段信息匯總見表2。

表1 橋體分段信息匯總

表2 各小分段信息匯總

3.3 胎架的選擇與安裝

天橋胎架考慮選用φ609×16鋼管作為臨時立柱，上方輔以雙拼700×300 H型鋼作為橫梁，由于場外臨時胎架下方管線不明，故采用配筋混凝土地面輔以路基箱作為胎架基礎(chǔ)。

其中跨濱江大道處臨時胎架設(shè)置于濱江大道與跑步道/騎行道間的綠化帶，避開主干道保證正常使用功能；其余臨時胎架均設(shè)置于施工場地內(nèi)。

4 過程技術(shù)要點(diǎn)控制

4.1 鋼結(jié)構(gòu)工藝工法控制要點(diǎn)

橋上作業(yè)工藝流程：鋼箱梁吊裝就位→橋面板吊裝就位→連接定位→測量監(jiān)控微調(diào)→檢查焊縫坡口情況→焊接作業(yè)→檢查→嵌補(bǔ)件焊接→外觀檢查、無損檢測→涂裝工序→檢查驗(yàn)收。

1)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行安裝測量監(jiān)控，特別是軸線、高程、坐標(biāo)位置的控制，采用全站儀和經(jīng)緯儀，進(jìn)行測量控制就位。

2)橋上焊接施工的環(huán)境溫度宜在5 ℃以上，相對濕度不大于80%，風(fēng)力不大于5級。若在露天或雨天施焊時，應(yīng)采取有效的防風(fēng)，防雨，防潮措施，搭置制作工作棚。焊縫的外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量必須滿足設(shè)計文件及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

3)現(xiàn)場涂裝作業(yè)過程中的材料運(yùn)輸，保管及復(fù)驗(yàn)，工序驗(yàn)收，施工過程控制嚴(yán)格按照設(shè)計文件及相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

4.2 起拱值控制

由于天橋整體完成卸載后鋼結(jié)構(gòu)天橋會有一個設(shè)計允許的變形值，故在橋體安裝階段就需事先確定好橋體各部位的預(yù)起拱值。

圖4為通過計算得出的在1.0恒載+1.0活載作用下鋼天橋跨中豎向變形值。

考慮按1/500L預(yù)起拱120 mm，可滿足橋梁在1.0D+1.0L工況下?lián)隙茸冃?/600L=100 mm要求。

本天橋通過在雙拼H型鋼橫梁上設(shè)置小H型鋼牛腿用以控制各橋體分段處起拱值標(biāo)高，方案制定前期，經(jīng)參建各方詳細(xì)討論，明確跨中最大起拱值為140 mm，如圖5所示。

受限于場地內(nèi)管線不明的原因，在采用鋼筋混凝土地坪+路基箱的情況下，現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝焊接過程中需不定期對各分段點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行實(shí)測，以免發(fā)生因路基下沉造成起拱值不能達(dá)到設(shè)計要求的現(xiàn)象，一旦發(fā)生沉降可通過千斤頂及時進(jìn)行標(biāo)高修正。

天橋卸載后，經(jīng)連續(xù)一周，每天兩次的標(biāo)高實(shí)測觀察，天橋沉降趨于穩(wěn)定。

4.3 卸載條件的控制

該鋼天橋共計兩跨3處支座，其中西側(cè)端部短跨跨度為12.6 m。不同于一般僅有一跨的天橋，美術(shù)館天橋其端部支座承受拉力約200 t，基礎(chǔ)下設(shè)抗拔樁，且此端部在完成橋體焊接作業(yè)后須滿灌容重達(dá)40 kN/m3的鐵砂混凝土。

在天橋焊接作業(yè)全部完成且檢測合格后，卸載前需充分考慮設(shè)計工況帶來的施工因素影響，從而做到萬無一失。

首先，由于天橋卸載引起的變形會對臨時胎架形成一定的水平推力，故卸載前需做好各臨時胎架間的加固工作，將其加固聯(lián)系成一個整體以防局部失穩(wěn)的情況發(fā)生，見圖6。

其次，由于天橋西側(cè)端部受拉拔力約200 t，故一定要遵守設(shè)計事先擬定的工況，必須在卸載前完成端部鐵砂混凝土的澆筑以使其端部自重達(dá)到設(shè)計值，另外尚需完成端部抗拔鋼支座與天橋箱梁及基礎(chǔ)埋件的焊接工作使其受力連續(xù)，以防卸載過程中出現(xiàn)端部明顯上臺的現(xiàn)象。

最后，在天橋卸載時，需遵循好各支座點(diǎn)卸載位移同步的原則，逐步卸載直至達(dá)到設(shè)計值并趨于穩(wěn)定。

4.4 天橋外飾面防墜控制

建筑師在通盤考慮美術(shù)館本體與鋼天橋作為一體的設(shè)計后，堅持在該天橋設(shè)置與美術(shù)館本體相匹配的外飾面設(shè)計，即蜂窩石材外飾面。由于天橋下方均為旅游觀光主干道，故一旦后期外飾面發(fā)生脫落將造成不可挽回的損失。防墜落措施如圖7所示。

在參建各方充分的討論及探討下，側(cè)面仍采用石材飾面但增加一定程度的防墜落措施，橋底則將石材飾面改為蜂窩不銹鋼板，以確保后期使用安全。

5 結(jié)語

隨著城市道路交通系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)及道路配套設(shè)施的逐步完善，鬧市區(qū)跨街天橋的建設(shè)必定越來越多，隨之而來就是越來越復(fù)雜的建設(shè)周邊環(huán)境、嚴(yán)苛的進(jìn)度、安全及質(zhì)量要求，以及設(shè)計師對天橋整體美觀考慮而帶來的外飾面效果。通過參建單位的嚴(yán)格管理及精心策劃，該工程在上述幾個關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了有效的控制，目前已完成鋼天橋卸載施工正進(jìn)行外飾面幕墻施工階段。希望此工程的經(jīng)驗(yàn)可以為后續(xù)鬧市區(qū)的跨街天橋施工帶來一點(diǎn)借鑒。