公路裝配式人行天橋施工技術(shù)

邱明亮

摘要 在公路工程施工中，人行天橋采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，相比傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑作業(yè)方法，在提高作業(yè)效率、節(jié)約材料、節(jié)能減排、不受季節(jié)性施工影響、節(jié)約工期、安全管理和質(zhì)量管控等方面均有著較為突出的優(yōu)勢。文章以寧德沈海復(fù)線雙福高速公路A3合同段K19+555人行天橋工程為例，詳細(xì)闡述了裝配式人行天橋施工重要工序中的構(gòu)件預(yù)制、支架安全驗算與搭設(shè)、構(gòu)件安裝等過程質(zhì)量控制施工技術(shù)，總結(jié)形成一套較為系統(tǒng)的裝配式人行天橋施工技術(shù)體系。裝配式人行天橋施工技術(shù)的成功實踐研究與應(yīng)用，充分論證了其所具備的優(yōu)勢和工藝特點，可為類似工程設(shè)計與施工研究應(yīng)用提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 公路；裝配式；人行天橋；施工技術(shù)

中圖分類號 TU741文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0119-03

0 引言

公路裝配式人行天橋，是將傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場混凝土澆筑作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠預(yù)制好人行天橋各細(xì)部構(gòu)件和配件，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成[1]，大幅減少了現(xiàn)場澆筑作業(yè)，施工更加安全環(huán)保、質(zhì)量可控，同時，也提高了作業(yè)效率、節(jié)約了施工工期。該文以寧德沈海復(fù)線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段K19+555人行天橋為例，詳細(xì)闡述裝配式人行天橋構(gòu)件預(yù)制、支架搭設(shè)、構(gòu)件安裝等施工工藝，進一步總結(jié)形成一套較為完整的高速公路裝配式人行天橋施工技術(shù)。

1 工程概況

寧德沈海復(fù)線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段路線起點位于福鼎市古厝村北側(cè)，終點位于金釵溪村西南側(cè)，起訖樁號為K12+900～K21+950，線路全長9.05 km。

人行天橋位于該合同段K19+555里程處，上部結(jié)構(gòu)為一孔40 m鋼筋混凝土剛架拱橋，下部結(jié)構(gòu)為輕型臺、明挖基礎(chǔ)；天橋上跨高速公路，與高速公路主線正交，兩端橋臺處采用GJZF4板式橡膠支座；橋梁全長42.4 m，橋面全寬4.5 m，凈寬3.5 m，橋面縱、橫坡為雙向1.0%，橋面構(gòu)造形式采用預(yù)制微彎板與現(xiàn)澆混凝土填平層及橋面鋪裝相結(jié)合；矢跨比1/8，荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅱ級。該座天橋在整體路基成型后，采用預(yù)制構(gòu)件支架安裝施工方法進行施工。

2 施工工藝

2.1 橋臺基礎(chǔ)施工

人行天橋下部結(jié)構(gòu)明挖基礎(chǔ)采用人工鉆孔控制爆破作業(yè)、挖掘機開挖完成，基礎(chǔ)邊坡地質(zhì)滿足設(shè)計要求?；A(chǔ)底標(biāo)高為473.618 m，基礎(chǔ)尺寸為長×寬=5 m×3.2 m，高度為2～3.649 m；基礎(chǔ)采用C25混凝土施工，采用人工配合汽車吊澆筑施工。鋼筋安裝質(zhì)量、局部加強筋布設(shè)符合設(shè)計要求，橋臺臺身鋼筋、預(yù)留孔的預(yù)埋位置準(zhǔn)確，預(yù)留孔處預(yù)留各尺寸（長、寬、深、角度）均滿足要求，預(yù)留孔處鋼筋安裝質(zhì)量符合要求，以保證在安架拱腿、斜腿過程中混凝土不產(chǎn)生質(zhì)量缺陷問題，施工過程中應(yīng)注意預(yù)制塊安裝支架的預(yù)埋預(yù)留。

兩側(cè)橋臺均為輕型橋臺，臺身和臺帽均采用C30鋼筋混凝土，采用整體式模板、腳手架圍護作業(yè)，人工配合泵車澆筑施工。臺身基礎(chǔ)尺寸為4.5 m×1.2 m，臺帽尺寸為4.5 m×1.0 m，兩側(cè)橋臺設(shè)置GJZF4板式橡膠支座100 mm×200 mm×30 mm共4個。

2.2 預(yù)制塊預(yù)制

K19+555人行天橋各混凝土剛架拱預(yù)制構(gòu)件在K19+000預(yù)制場進行分節(jié)預(yù)制，按照施工圖設(shè)計共計由4節(jié)10.98 m拱腿、4節(jié)5.162 m斜撐、4節(jié)10.281 m弦桿和4節(jié)9.6 m實腹段，以及16節(jié)I型橫系梁、2節(jié)Ⅱ型橫系梁、10處鋼板連接段和8處現(xiàn)澆段、16塊微彎板、32塊懸臂板標(biāo)準(zhǔn)塊和4塊端部塊組成，如圖1所示。

天橋各細(xì)部構(gòu)件使用定型鋼模進行臥式澆筑，起吊時實腹段在空中進行翻身，其他的細(xì)部構(gòu)件直接翻身就位[2]；各構(gòu)件采用C40混凝土澆筑，混凝土在拌和站集中拌制，模板安裝、拆除、混凝土灌注及預(yù)制構(gòu)件移位均采用汽車吊進行，預(yù)制塊吊環(huán)預(yù)埋質(zhì)量滿足要求，采用光圓鋼筋或A3鋼板，梁體養(yǎng)護采取土工布覆蓋灑水養(yǎng)生。預(yù)制構(gòu)件預(yù)制過程中，確保各幾何尺寸精準(zhǔn)無誤，特別注重接頭處或銜接處的精準(zhǔn)控制，各預(yù)埋件（鋼板、連接鋼筋）、預(yù)留孔位（橫系梁）、側(cè)向齒槽槽孔等符合設(shè)計要求，鋼筋安裝和混凝土施工質(zhì)量、焊接防銹處理滿足設(shè)計要求。

天橋下部及橋面各細(xì)部構(gòu)件名稱：①拱腿；②實腹段；③弦桿；④斜撐；⑤橫系梁；⑥現(xiàn)澆混凝土接頭[3]；⑦懸臂板；⑧微彎板；⑨現(xiàn)澆混凝土填平層及橋面鋪裝層；A拱腿支座；B大節(jié)點；C拱頂；D小節(jié)點；E弦桿支座；F斜撐支座。

2.3 預(yù)制塊安裝

施工現(xiàn)場采用汽車吊進行起重吊裝作業(yè)，安裝施工順序：①拱腿—②實腹段—⑤橫系梁（拱腿和實腹段部分）—④斜撐—③弦桿—⑥現(xiàn)澆混凝土接頭—⑤橫系梁（弦桿部分）—⑧微彎板—⑦懸臂板。各預(yù)制構(gòu)件安裝前，需對各坐標(biāo)進行復(fù)核測量精準(zhǔn)控制，拱片內(nèi)緣坐標(biāo)按照設(shè)計要求預(yù)抬處理，反復(fù)進行精準(zhǔn)測量控制，保證豎直度、平整度、高程、平面位置等，拱片預(yù)拱度設(shè)置控制準(zhǔn)確。須對天橋下部進行場地整理，采用填平碾壓夯實或硬化處理，按要求搭設(shè)螺旋鋼管支架（檢算滿足要求），支架搭設(shè)于混凝土基礎(chǔ)上，場區(qū)排水滿足要求，各支架位置布置和焊接安裝質(zhì)量滿足要求。

（1）拱腿安裝：拱腿吊裝后，兩端分別支承在支座A（橋臺基礎(chǔ)預(yù)留槽位置）和拱腿所處支架上；拱腿底部須座漿，在拱腿支座的預(yù)留灌漿槽孔底部灌入砂漿，拱腿兩側(cè)均須用硬木楔塞緊，砂漿不得流入拱腿兩側(cè)，尺寸就位、檢測準(zhǔn)確。等微彎板安裝結(jié)束、木楔拆除后，再灌注側(cè)壁砂漿，從而實現(xiàn)由鉸接到固結(jié)。

（2）實腹段安裝：將實腹段起吊至支架上，在其與拱腿、拱頂對接好后，采用電焊鋼板接頭（B節(jié)點和C拱頂處），組成ABC段裸肋。

（3）裸肋部分和橫系梁安裝：四片ABC段裸肋均安裝完畢后，立馬安裝拱腿與實腹段的橫系梁。橫系梁兩端伸出的C型鋼，通過調(diào)整角鋼與預(yù)埋在拱腿及實腹段拱片上的C型鋼焊接穩(wěn)固。

（4）斜撐安裝：斜撐起吊后，支承于斜撐支座F（斜撐底部須座漿）和斜撐支架上。

（5）弦桿安裝、接頭混凝土現(xiàn)澆：四節(jié)斜撐均安裝結(jié)束后，起吊弦桿，使其支承于弦桿支座E和拱腿上大節(jié)點B附近預(yù)埋的鋼板處，調(diào)整好弦桿和斜撐、弦桿及拱腿的連接位置；將弦桿和拱腿結(jié)合處的鋼板、弦桿和實腹段及斜撐連接處的鋼筋焊接穩(wěn)固后，及時支?，F(xiàn)澆4處C40混凝土接頭（即小節(jié)點D處和大節(jié)點B處）。

（6）弦桿部分的橫系梁安裝：4片弦桿安裝完畢且接頭混凝土全部澆筑結(jié)束后，進行弦桿部分的橫系梁安裝，方法與（3）相同。

（7）支架拆除：所有橫系梁安裝結(jié)束、接頭混凝土強度達到設(shè)計值的70%后，即可進行鋼管支架拆除。支架拆除時，應(yīng)對稱、均勻、分級進行，此時天橋通過兩端橋臺支承和拱片自重承壓作用，以及橫系梁連接的連接作用，已形成了一個穩(wěn)固體系，具備自承能力。

（8）微彎板和懸臂板安裝：安裝微彎板和懸臂板時，應(yīng)從兩端橋臺向跨中進行，砌縫均為1 cm；拱片預(yù)制件的凸起部分必須進行表面鑿毛處理，且須設(shè)側(cè)向齒槽或橫向槽孔，并在槽孔內(nèi)設(shè)置短錨固鋼筋，以保證預(yù)制拱片與現(xiàn)澆混凝土橋面結(jié)合牢固，整體受力。

2.4 橋面工程施工

現(xiàn)澆混凝土填平層，注意預(yù)留弦桿端部伸縮縫的預(yù)留槽。兩條伸縮縫D-40型，分別設(shè)置在弦桿兩端與橋墩臺連接處。鋪設(shè)橋面鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆橋面C40混凝土，現(xiàn)澆護欄及防拋網(wǎng)，按設(shè)計要求設(shè)置1%橫縱坡。

3 天橋支架搭設(shè)工藝

3.1 總體方案

天橋螺旋管立柱基礎(chǔ)混凝土采用0.6 m×0.6 m×1.0 m（長×寬×高）獨立基礎(chǔ)，每個基礎(chǔ)上布設(shè)一根Φ32.5 mm的鋼管立柱，共設(shè)置14個基礎(chǔ)（見圖2～3），立柱上放置I20a工字鋼支撐縱梁，形成主承重骨架。

3.2 支架搭設(shè)

（1）天橋支架搭設(shè)細(xì)部構(gòu)造如圖2～3所示，鋼管立柱共有14個，分成兩排，間距3.2 m布置；其中1-4和2-4基礎(chǔ)設(shè)置在天橋（路基主線）中心線處，1-3、1-5、2-3和2-5基礎(chǔ)距離中心線5.6 m，1-2、1-6、2-2和2-6基礎(chǔ)距離中心線10 m，1-1、1-7、2-1和2-7基礎(chǔ)距離中心線14.6 m；各立柱高度如表1所示。

（2）螺旋鋼管立柱基礎(chǔ)：立柱基礎(chǔ)采用C20混凝土澆筑。為了確?；A(chǔ)的穩(wěn)固，需將路基平整壓實后，再進行模板安裝及混凝土澆筑作業(yè)；每根立柱基礎(chǔ)內(nèi)需提前定位、預(yù)埋好4根Φ22鋼筋，用來與立柱進行連接。

（3）鋼管立柱及剪刀撐：采用Φ32.5×6 mm螺紋鋼管立柱，兩排立柱對中距離為3.2 m，鋼管立柱底、頂部均采用鋼板和加勁肋焊接，且立柱上須粘貼反光膜。橫向同排和豎向相鄰兩排的鋼管立柱均采用∠75×5 mm的6 m長角鋼進行連接，使之形成剪刀撐作用，以保證鋼管立柱間的橫向穩(wěn)定性。鋼管立柱底板須與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼筋進行焊接牢固。

（4）縱向分配梁：鋼管立柱頂部設(shè)置4 m長的I20a縱向分配梁，以確保上部拱片將自重通過分配梁傳遞給下部鋼管承重?？v向梁與立柱頂部鋼板采用雙面焊接，相鄰兩節(jié)縱向梁在工字鋼腹板處采用等強度連接板連接。

（5）纜風(fēng)繩設(shè)置：為了確保支架的整體穩(wěn)定性，增加其對抗風(fēng)等水平荷載的能力，須在支架兩側(cè)各設(shè)置四道纜風(fēng)繩。將纜風(fēng)繩的一端固定于鋼管立柱頂部（編號為1-1、1-2、3-1、3-2、5-1、5-2、7-1及7-2的立柱），另一端則用45號角鋼將其固定于兩側(cè)的地面上，角鋼的入土深度不應(yīng)小于1.5 m，且須確保纜風(fēng)繩承受的受拉力均勻。

3.3 支架受力驗算

3.3.1 地基承載計算

荷載計算：混凝土每方重2 400 kg；I20a工字鋼每延米重27.9 kg，共計4根28 m；Φ32.5 mm鋼管立柱每延米重62.5 kg，共計14根114.8 m；∠75×5 mm角鋼每延米重5.9 kg，共計26根156 m。

（1）板支架重。支架頂主要承受上部預(yù)制混凝土拱片重量，C40混凝土拱片約41.4 m3，HRB335鋼筋5 063 kg，總重量約為：G=41.4×2 400+5 063=104 423 kg，取105 kN計算。

（2）工字鋼、立柱及不等邊角鋼產(chǎn)生的荷載F1。

F1=27.9×28/1 000+62.5×114.8/1 000+5.9×156/1 000≈8.9 kN。

（3）風(fēng)荷載F2。按照10年一遇基本風(fēng)壓計算，福鼎地區(qū)偏于安全，取0.35 kN/m2，橋長42.4 m，橋?qū)?.5 m，則風(fēng)荷載F2=0.35×42.4×4.5=66.78 kN。

恒載分項系數(shù)取1.2，則總荷載為：

Q地=（G+F1+F2）×1.2=216.8 kN

基底容許地基承載力需大于P=Q地/A=216.8÷（14×0.6

×0.6）=43 kPa，而支架基礎(chǔ)設(shè)置在主線石方路基段，承載力﹥120 kPa，因此地基承載力滿足要求。

3.3.2 主柱安全性計算

根據(jù)標(biāo)高，鋼管立柱最高處為10.071 m。

鋼管立柱上的荷載：F=105×1.2=126 kN。

鋼管立柱直徑325 mm，壁厚6 mm，截面積：A=

3.14×（ 162.5^2?156.5^2）=6 010 mm2。

回轉(zhuǎn)半徑：=1 128 mm。

長細(xì)比：λ=L/r=10 071/112.8=89.3<[λ]=250，滿足要

求；得ψ=0.881，σ==237 450/（0.881×6 010）=

44.85 N/mm2<設(shè)計強度[σ]= 215 N/mm2，滿足要求。

鋼管立柱承載力：

N'=ψ×A×f =0.881×6 010×205=1 085 436 N，即1 085.4 kN >F=126 kN，滿足要求。

4 結(jié)束語

寧德沈海復(fù)線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段人行天橋上跨高速公路采用構(gòu)件預(yù)制、現(xiàn)場裝配安裝施工工藝進行施工，大幅減少了施工作業(yè)風(fēng)險，縮短了施工工期，同時也取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，尤其是高速公路裝配式人行天橋施工技術(shù)成功研究應(yīng)用的工程實踐，為類似工程設(shè)計與施工建設(shè)提供了重要的參考依據(jù)和借鑒。

參考文獻

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