山區(qū)復雜地形大跨度混凝土拱橋大臨方案設計

李豪（中鐵港航局工程集團二公司）

1 引言

大臨工程的建設是修建大跨度橋梁的首要任務，是保證橋梁主體結(jié)構(gòu)順利施工的最為重要的環(huán)節(jié)。在山區(qū)修建大跨度混凝土拱橋，由于地形條件及施工場地的限制，大臨工程的選址及設計顯得尤為重要，將直接決定了主體工程施工進度及施工質(zhì)量。因此，在施工進場之初應結(jié)合實際的地形及施工條件，合理布置施工場地，優(yōu)化大臨工程設計。本文以正在施工的滬昆客運專線北盤江特大橋為例，對大臨的規(guī)劃及設計進行研究，為同類工程的建設提供一些參考。

2 工程概況

滬昆客運專線北盤江特大橋位于貴州省關(guān)嶺縣與晴隆縣之間，線路穿崗烏隧道后橫跨北盤江河谷，橋尾緊接光照隧道進口。橋址位于光照水電站下游約1.5km處，兩岸均有貴州省光照水庫庫區(qū)公路從橋下通過。

橋梁中心里程為D1K881+943.0，橋梁全長：721.25m。主橋為中心跨度445m上承式鋼筋混凝土拱橋，引橋及拱上孔跨布置為：1×32m簡支箱梁+2×65m預應力混凝土T構(gòu)+8×42m預應力混凝土連續(xù)梁+2×65m預應力混凝土T構(gòu)+2×37m預應力混凝土連續(xù)梁，建成后為世界最大跨度的混凝土拱橋，其總體布置見圖1所示。

北盤江特大橋為本線重（難）點橋梁工程，橋址區(qū)兩岸岸坡地勢陡峻，岸坡自然坡度為37°～62°，局部為陡崖，河谷深切，為典型的山區(qū)“V”形峽谷地形，橋面距離谷底約300m，兩側(cè)均與隧道相連，施工場地十分狹小。

3 施工場地的整體規(guī)劃

下面以北盤江特大橋為例，討論施工場地的整體規(guī)劃因考慮的主要因素。

3.1 場地整體規(guī)劃考慮的主要因素

①、材料運輸通道

橋址區(qū)兩岸橋下均有電站公路通過，橋址上游約1.0公里處有光照電站的吊橋，可使兩岸公路相通。外地材料進場可依靠公路運輸，從貴黃高速經(jīng)崗烏到達上海岸工地，而昆明岸工地材料周轉(zhuǎn)可通過橋址上游吊橋昆明岸側(cè)公路到達。材料到達兩岸后，再通過施工臨時便道，達到施工作業(yè)面。但在施工進場后，經(jīng)調(diào)研該橋為原電站臨時施工便橋，已不能通行重型施工車輛，因此施工場地布置時需考慮如何將材料運輸至昆明岸。

②、施工期間兩岸公路安全防護

橋下公路現(xiàn)狀為上海岸橋下為路基路面，昆明岸橋下為200m左右的隧道交通洞。在橋墩及基礎施工期間，如何保證橋下公路的通行安全。特別是拱座基礎的施工，兩岸拱座的開挖方量達到了30多萬方，拱座與公路面高差為120m，拱座開挖對橋下公路的影響范圍達到了500m；其次，兩側(cè)拱座開挖出的大量土石方如何外運，均需要在場地布置中予以重點考慮。

③、混凝土拌合站的位置

本橋為混凝土拱橋，混凝土圬工方量達到13萬多方。因此拌合站的場地位置決定了整體的材料運輸通道的設計。拌合站選址時需考慮以下幾個方面：a、周密考慮臨時設施，具有滿足生產(chǎn)及生活需要的水電供應；b、方便原材料進場和成品混凝土出場的運輸通道以及便利的生活設施；c、根據(jù)混凝土的需求量，考慮要有足夠的堆料面積，以滿足原材料的貯藏和堆放。d、拌合站周圍要有較為完善的排水設施，盡可能減少污染。綜合以上考慮及兩岸公路的運輸條件、場地條件，選擇在上海側(cè)下游5km處建設混凝土拌合站，同時供應兩岸的混凝土施工。

3.2 場地的綜合最優(yōu)布置

從兩岸公路施工防護來看，上海側(cè)公路路面暴露于拱座開挖的作業(yè)面下，且影響范圍達到了500m，如果對公路進行常規(guī)的臨時棚架防護，則防護范圍過長，另一方面，拱座距離路面高差達120m，落石沖擊力大，臨時棚架結(jié)構(gòu)無法滿足拱座開挖期間公路行車的安全，同時防護棚架將影響到拱座基坑棄渣的外運。因此綜合考慮攪拌站位置、材料運輸?shù)龋藿ㄒ蛔R時過江通道是十分必要。

本工程綜合考慮上海岸公路的施工安全距離及現(xiàn)場實際情況，在橋址下游約450m處修建了一座施工臨時鋼便橋。首先可作為上海岸與昆明岸之間的互通的材料運輸通道的同時，其次在施工期間可以將上海岸橋下500m范圍的公路進行封閉，行人及地方車輛通過該便橋到昆明岸，再通過電站臨時吊橋回到上海岸，為上海岸陡坡上拱座基礎開挖創(chuàng)造的條件，一舉兩得。場地整體布置平面見圖2所示。

而對于昆明岸的公路防護，橋下為既有公路200m長交通洞已將公路行車面覆蓋，結(jié)合實際地形，在既有交通洞上游有一沖溝，在拱座開挖期間，棄渣會從沖溝下泄，影響行車安全，本工程在沖溝下公路80m范圍修建永久性棚洞，即可攔截開挖下泄的棄渣，也可保證橋梁建成后的公路行車安全。棚洞結(jié)構(gòu)防護照片如圖3所示。

4 勁性骨架預拼場的選址

對于山區(qū)大跨橋梁，相鄰均為長大隧道工程，隧道的棄渣量大，棄渣場的設置主要以考慮隧道棄渣為主，山區(qū)常規(guī)橋梁一般采用與隧道公用棄渣場。但對于本文橋例，如與隧道公用棄渣場，則運距基本達到10km以上，不但增加成本，且耽誤工期。

大跨度混凝土拱橋采用鋼管混凝土勁性骨架施工，鋼管桁架需設置較大的預拼場地，為方便鋼管桁架的運輸及吊裝，預拼場地不宜離橋位太遠，根據(jù)現(xiàn)場踏勘，在橋位下游約500m上海側(cè)河岸有一較大的洼地，可作為預拼場地。因此，結(jié)合現(xiàn)場實際地形的情況及施工工期安排，大臨設計時，將棄渣場與預拼場合并。即在施工前期，將該下游洼地作為拱座開挖的棄渣場地，待拱座施工完畢，將其改造為勁性鋼桁架的預拼場地。并利用棄渣，將預拼場與橋下吊裝平臺之間的公路面拓寬，滿足鋼管桁架節(jié)段運輸?shù)男枰?jié)省了土地，節(jié)約了投資。建成的預拼場地及過江棧橋如圖4所示。

5 纜索吊跨度、吊重的設計

大跨度混凝土拱橋采用勁性骨架施工，骨架的吊裝及外包混凝土施工期間均需采用纜索吊機進行作業(yè)，一般纜索吊機的覆蓋范圍主要以考慮主橋的施工為主，因此在設計之初考慮纜索吊機的主跨為746m，上海側(cè)塔高43.6m，昆明側(cè)塔高83.4m，纜索跨度為50+746+155m，昆明側(cè)纜塔位于6#橋臺上，如圖5所示。進場詳細踏勘現(xiàn)場實際地形后，上海岸山體地形較高，可充分利用地形，將纜索吊機跨度加大，直接將上海側(cè)錨于山體內(nèi)，省去上海側(cè)43.6m高纜塔，昆明側(cè)纜塔降到71m，節(jié)省了安裝時間及投資，如此主纜跨度加大到827m，纜索吊機跨度變?yōu)?27+155m，其布置見圖6所示。

對于纜索吊機的吊重主要取決于拱腳段勁性骨架的吊裝重量，骨架三維圖如圖7所示。拱腳段骨架全斷面重約120t（未含模板工程），如整體吊裝，則纜索吊機吊重在150t。雖然整體吊裝可以節(jié)省吊裝次數(shù)，節(jié)省時間。但受橋位地形、預拼場、吊裝平臺等場地的限制，要實現(xiàn)整寬26.8m勁性骨架的預拼裝、運輸及吊裝十分困難。預拼場也無法再擴容。結(jié)合以上情況，設計采用了分三次吊裝的方案，即拱肋和平聯(lián)單元從預拼場通過平板車運輸至橋梁下方的吊裝平臺。先起吊拱肋單元起吊，完成與前一節(jié)段主弦管的連接，再起吊橫聯(lián)單元與拱肋拼接，完成一個節(jié)段的吊裝。拱肋單元起吊重量38.5～48t，橫聯(lián)單元重量19t，吊裝示意見圖8所示。采用三次吊裝方案，纜索吊機的吊重只需要65t，大大節(jié)省了纜索的用量，且能夠適應狹小的場地地形條件。

6 結(jié)束語

目前北盤江特大橋項目預拼場、攪拌站、纜索吊機等大臨工程均已建設完成，工程施工進展順利，很好的保證工程的施工進度及施工質(zhì)量。

因此，在山區(qū)地質(zhì)、地形艱險的峽谷環(huán)境進行大臨項目施工，必須詳細踏勘現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，并結(jié)合工程的施工特點，利用先天條件，科學規(guī)劃大臨布置。最大限度的發(fā)揮臨時設施的效能，保證工程順利施工的同時，節(jié)省大臨設施的投資。