城市高架橋無(wú)支架施工研究分析

鄭建文

（重慶市設(shè)計(jì)院有限公司，重慶市400015）

0 引 言

橋梁設(shè)計(jì)遵循安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和美觀的原則[1]。由于高架橋的地面道路往往是城市現(xiàn)狀重要交通路網(wǎng)，高架橋在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中受限制的因素較多，本文以重慶市在建的茶惠大道高架橋作為工程依托，對(duì)在現(xiàn)狀道路上建設(shè)高架橋的施工方法進(jìn)行分析，探討研究出適用的施工方案，為今后類似結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)和分析提供參考。

1 工程概況

茶惠大道工程西起內(nèi)環(huán)快速茶園立交，向東南方向橫穿茶園中心區(qū)，上跨開(kāi)成路后，下穿鐵路東環(huán)線，再通過(guò)樵坪山隧道穿出，于巴南區(qū)惠民鎮(zhèn)北側(cè)接入繞城高速，線路全長(zhǎng)8.96 km，項(xiàng)目平面布置見(jiàn)圖1，道路等級(jí)為城市快速路，設(shè)計(jì)車速80 km/h。

圖1 項(xiàng)目總平面圖

全線包含茶惠大道高架橋1 座，樵坪山隧道1座、4 座立交及2 座跨線橋。其中茶惠大道高架全長(zhǎng)約4.4 km，標(biāo)準(zhǔn)寬27.5 m，直線段約2.8 km，曲線段約1.3 km，全線共10 個(gè)節(jié)點(diǎn)需跨越現(xiàn)狀路口、車站、河道等重要構(gòu)筑物輔道及立交匝道影響，部分高架存在變寬，長(zhǎng)約0.5 km。

2 上部結(jié)構(gòu)選型

結(jié)合工程規(guī)模及現(xiàn)場(chǎng)條件，在現(xiàn)狀道路上采用支架現(xiàn)澆的施工方式顯然不能滿足交管要求，因此茶惠大道高架橋擬采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，常用的預(yù)制結(jié)構(gòu)主要有：預(yù)制小箱梁；箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝；鋼箱梁；鋼混組合梁[2]。

由于鋼箱梁、鋼混疊合梁造價(jià)較高，且后期維護(hù)工作量大，本項(xiàng)目不建議主線高架大規(guī)模采用。下面主要針對(duì)預(yù)制小箱梁和箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝2 種結(jié)構(gòu)形式，從以下幾方面進(jìn)行比選。

2.1 結(jié)構(gòu)形式比選

2.1.1 預(yù)制小箱梁

預(yù)制小箱梁橫向分為單片獨(dú)立小箱梁，吊裝到位后通過(guò)后澆濕接縫連成整體，斷面構(gòu)造見(jiàn)圖2， 縱向每跨均為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)、橋面連續(xù)，體系簡(jiǎn)單，受力明確，架設(shè)速度快。小箱梁景觀效果一般，但梁高較小，橋下通透性較好。

圖2 預(yù)制小箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：mm）

2.1.2 節(jié)段預(yù)制拼裝

節(jié)段預(yù)制拼裝順橋向分為多個(gè)節(jié)段，吊裝到位后通過(guò)剪力鍵及預(yù)應(yīng)力連為整體，斷面構(gòu)造見(jiàn)圖3。相對(duì)簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式存在體系轉(zhuǎn)化，受力較復(fù)雜。節(jié)段預(yù)制拼裝景觀效果較優(yōu)，但梁高較大，略顯笨重[3]。

圖3 箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：mm）

2.2 架設(shè)方式比選

2.2.1 預(yù)制小箱梁

本項(xiàng)目預(yù)制小箱梁梁長(zhǎng)30 m，寬2.4 m，單孔分為8 片小箱梁。單個(gè)吊裝重量較大，吊裝作業(yè)次數(shù)少。采用架橋機(jī)逐孔架設(shè)（見(jiàn)圖4），對(duì)地面層交通影響較小。

圖4 小箱梁架設(shè)施工

2.2.2 節(jié)段預(yù)制拼裝

節(jié)段預(yù)制拼裝單個(gè)預(yù)制構(gòu)件長(zhǎng)度為2.5～3 m，單個(gè)吊裝重量小，但吊裝次數(shù)較多。目前該結(jié)構(gòu)形式運(yùn)用不及小箱梁普遍，預(yù)制、拼裝精度要求較高。且由于梁段架設(shè)后需完成預(yù)應(yīng)力張拉及體系轉(zhuǎn)換工序，導(dǎo)致架設(shè)速度低于預(yù)制小箱梁。節(jié)段預(yù)制拼裝施工見(jiàn)圖5。

圖5節(jié)段預(yù)制拼裝施工

2.3 后期維護(hù)

預(yù)制小箱梁：預(yù)應(yīng)力均為體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束，橫向接縫均為現(xiàn)澆，后期維護(hù)工作少。

節(jié)段預(yù)制拼裝：體外預(yù)應(yīng)力鋼束耐久性相對(duì)較差。接縫處黏合劑后期無(wú)法更換，老化后濕氣進(jìn)入梁體，對(duì)預(yù)應(yīng)力束耐久性及箱梁防水有一定影響[4]。

2.4 比選結(jié)論

綜合考慮施工難度、后期維護(hù)及工程造價(jià)等因素，推薦預(yù)制小箱梁作為本次高架橋?qū)嵤┓桨?。?dāng)主線高架橋跨越軌道車站或現(xiàn)狀橋梁時(shí)，為避免橋梁結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)物發(fā)生沖突，采用鋼箱梁吊裝施工，減少支架搭設(shè)對(duì)現(xiàn)狀交通影響。

3 下部結(jié)構(gòu)施工方案比選

城市高架橋由于受到現(xiàn)狀道路限制條件較多，施工過(guò)程中往往需保證現(xiàn)有交通的正常通行，而下部結(jié)構(gòu)施工周期較長(zhǎng)，應(yīng)采用合理的施工方案，減小施工過(guò)程中對(duì)現(xiàn)狀交通的影響[5]。

3.1 蓋梁施工比選

由于本次主線橋墩位于現(xiàn)狀道路中分帶內(nèi)，蓋梁的施工對(duì)現(xiàn)狀交通影響較大，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，適合的施工方法有：型鋼支架現(xiàn)澆；預(yù)制拼裝；轉(zhuǎn)體施工。

全線共10 個(gè)節(jié)點(diǎn)（共20 個(gè)橋墩）需跨越現(xiàn)狀路口、車站、河道等重要構(gòu)筑物，無(wú)法采用轉(zhuǎn)體施工，其余蓋梁可采用轉(zhuǎn)體施工，對(duì)交通影響無(wú)顯著改善。單個(gè)轉(zhuǎn)體裝置造價(jià)約100 萬(wàn)，全線造價(jià)需增加1 億，因此不推薦采用轉(zhuǎn)體施工。

下面對(duì)型鋼模板現(xiàn)澆和預(yù)制拼裝2 種施工方式進(jìn)行比選。

3.1.1 型鋼模板現(xiàn)澆

由于滿堂支架現(xiàn)澆（預(yù)留門(mén)洞形式）對(duì)現(xiàn)狀交通干擾較大，且有一定施工風(fēng)險(xiǎn)，考慮主線蓋梁均為標(biāo)準(zhǔn)化，蓋梁施工采用定型鋼模板。為減少施工對(duì)橋下交通的影響，模板可特殊設(shè)計(jì)，即模板與型鋼支架一體化，支架兩端支承分別位于車行道外，并設(shè)置防落設(shè)施及限高標(biāo)志牌，型鋼支架斷面見(jiàn)圖6。

圖6 主線高架蓋梁現(xiàn)澆示意圖（單位：m）

該方案適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于T 型蓋梁及門(mén)型蓋梁。施工簡(jiǎn)便，無(wú)需大型吊裝設(shè)備，但現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)較多，橋墩施工速度較慢。

3.1.2 預(yù)制拼裝

（1）蓋梁預(yù)制方式比選

蓋梁在工廠預(yù)制，梁內(nèi)預(yù)埋灌漿套筒，墩柱施工后，蓋梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝、拼接，套筒灌漿連接形成整體[6]。與現(xiàn)澆施工相比，預(yù)制拼裝工廠化制作，可縮短橋墩施工周期、減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)[7]。

蓋梁預(yù)制拼裝可采用：整體預(yù)制；三段拼裝；兩段+現(xiàn)澆段3 種方式。

a. 整體預(yù)制：由于單個(gè)蓋梁重量約330 t，若采用整體吊裝，需2 臺(tái)250 t 履帶吊機(jī)同時(shí)吊裝，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，不具備吊機(jī)工作空間。

b. 三段吊裝方案：蓋梁分三段預(yù)制，吊裝時(shí)搭設(shè)臨時(shí)支架，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束連成整體。施工方式見(jiàn)圖7。

圖7 蓋梁預(yù)制拼裝施工流程圖

為實(shí)施節(jié)段拼裝及預(yù)應(yīng)力張拉，并保證現(xiàn)有道路正常車輛通行，同樣需搭設(shè)臨時(shí)跨越式支架，與現(xiàn)澆方案類似。蓋梁?jiǎn)蝹€(gè)節(jié)段最大吊裝重量約130 t。

由于本項(xiàng)目大懸臂蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束較多，且為后穿束，接縫處鋼束接頭不易處理，處理不當(dāng)容易漏漿。分段位置剪力較大，為保證受力可靠，節(jié)段間宜采用L 型企口，對(duì)景觀有一定影響，見(jiàn)圖8。

圖8 蓋梁預(yù)應(yīng)力分布圖

（3）兩段+ 現(xiàn)澆段方案：蓋梁分兩段預(yù)制，吊裝后通過(guò)臨時(shí)措施固定，施工后澆段，穿預(yù)應(yīng)力鋼束連成整體，見(jiàn)圖9。

圖9 蓋梁預(yù)制分段示意圖（單位：m）

方案優(yōu)點(diǎn)：利于預(yù)應(yīng)力穿束；現(xiàn)澆段接縫施工可靠，整體性較好；無(wú)須搭設(shè)跨越支架，見(jiàn)圖10，對(duì)現(xiàn)狀交通影響較小。

圖10 工程實(shí)例（紹興市越東路）

方案缺點(diǎn)：?jiǎn)蝹€(gè)構(gòu)件吊裝重量相對(duì)較大，最大吊裝重量約160 t。

（2）蓋梁吊裝方案

預(yù)制拼裝，需重點(diǎn)解決在現(xiàn)狀玉馬路上的起吊問(wèn)題。對(duì)于兩種拼裝方式，單個(gè)構(gòu)件吊裝重量均大于130 t，可選擇采用1 臺(tái)250 t 履帶吊機(jī)或2 臺(tái)150 t吊車吊裝施工。吊裝方法見(jiàn)圖11。

圖11 履帶吊機(jī)施工實(shí)例

施工期間需保證左、右各2 個(gè)車道通行（8 m 寬），為滿足吊機(jī)行走，需拓寬車行道至10 m 寬，且車行道范圍分布有較多現(xiàn)狀管線，履帶吊行走可能造成路面或管網(wǎng)的損壞，不推薦采用250 t 吊機(jī)設(shè)備起吊。

當(dāng)采用兩臺(tái)150 t 吊車起吊時(shí)，吊車可考慮布置于蓋梁兩側(cè)（順橋向），利用兩側(cè)車行道運(yùn)梁，吊裝過(guò)程需臨時(shí)中斷交通，同時(shí)，吊車進(jìn)出場(chǎng)需考慮施工區(qū)域臨時(shí)圍擋的拆除或恢復(fù)。

3.1.3 蓋梁施工方案比選

由于橋墩及蓋梁需較大的預(yù)制場(chǎng)地，結(jié)合本項(xiàng)目周邊地塊用地情況，從占地情況、施工簡(jiǎn)便、景觀性出發(fā)，推薦型鋼模板現(xiàn)澆方案作為實(shí)施方案。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以重慶市在建的茶惠大道高架橋?yàn)楸尘肮こ蹋ㄟ^(guò)分析研究高架橋無(wú)支架施工方案及控制因素，可以得出以下結(jié)論：

（1）高架橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制小箱梁、箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝、鋼箱梁、鋼混組合梁等預(yù)制拼裝方式，符合城市高架橋“工廠化、預(yù)制化、裝配化”的發(fā)展趨勢(shì)，但應(yīng)綜合考慮施工難度、后期維護(hù)及工程造價(jià)等因素。

（2）由于鋼箱梁、鋼混疊合梁造價(jià)較高，且后期維護(hù)工作量大，不建議高架橋全線采用。而小箱梁和箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝，是目前城市高架橋運(yùn)用較多的結(jié)構(gòu)形式，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合比選確定。

（3）橋墩及蓋梁預(yù)制拼裝施工速度快，施工工藝高，近年運(yùn)用逐漸普及，但需要較大的預(yù)制場(chǎng)地，設(shè)計(jì)及施工應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目所處區(qū)域的用地情況及運(yùn)輸、吊裝條件，采用合理的施工方式。