連霍高速公路洛三段天橋改擴建設計方案分析

丁建濤河南省弘陽高速公路有限公司 河南鄭州 450016

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連霍高速公路洛三段天橋改擴建設計方案分析

丁建濤
河南省弘陽高速公路有限公司 河南鄭州 450016

[摘要]結合連霍高速公路洛陽至三門峽段的改擴建過程，對高速公路上跨天橋的改擴建關鍵技術方案作了比較深入地分析與介紹，并簡要介紹了天橋拆除引線保通方案。

[關鍵詞]連霍高速公路洛三段；天橋改擴建；接長；拆除；重建；引線；保通

1.概述

天橋是影響高速公路路線縱斷面設計的重要因素之一，也是維持公路兩側居民正常生活必不可少的部分，為了合理地確定天橋的位置、數(shù)量及荷載等級，洛三高速公路改擴建設計時，在對老路既有天橋、沿線村莊、廠礦通行條件詳細調查的基礎上，充分考慮高速公路兩側居民的通行方便，并將改擴建標準適當超前以滿足地方發(fā)展需要。本著合理分類、適當歸并、均衡設置、充分利用老路既有天橋的原則，綜合擬定全線天橋改擴建方案。原有洛三高速公路老路全線共設置114座上跨天橋，除單側分離式加寬路段對應的老路12座天橋可直接利用外，其余102座老路天橋均與高速公路新拼寬路基有沖突，需要進行加固改造。

2.天橋改擴建設計方案

原洛三高速公路的天橋主要形式為斜腿剛構、固端梁、空心板、現(xiàn)澆連續(xù)梁。根據(jù)各天橋所在段落的主線改擴建方式，分別采用加長、拆除原位修建、拆除移位修建、新建等設計方案，以滿足沿線群眾工作生活和出行要求.

2.1單側整體式加寬段天橋設計

2.1.1空心板結構天橋：拆除半幅、然后接長

空心板結構天橋一般在老路中央分隔帶設有橋墩，只要沒有出現(xiàn)危及安全的病害，而且所在位置也不需要進行老路中央分隔帶封閉處理以滿足車輛變更車道要求的情況，采取加長天橋的設計方案。以跨徑2×20m天橋為例，只需拆除新拼寬側的半幅天橋。

在新中央分隔帶位置新建橋墩，以一孔跨徑為13m的空心板A與老天橋剩余跨相接，再接一孔跨徑22m的空心板B跨越單側加寬的新建路基，然后利用老空心板C與新橋臺連接。

2.1.2空心板結構天橋：老橋不動、新橋接長

新老路基之間的距離足夠大時，采取老路天橋不動、直接加長的方案。以RK75+309英豪G310上跨天橋為例，本橋所在段落有5座天橋，其中兩座G310天橋、兩座斜腿剛天橋，一座空心板天橋。施工圖設計階段，考慮到G310交通量很大，老橋拆除保通壓力更大，為盡量利用原有構造物，業(yè)主公司組織各方深入研究后，決定保留這5座天橋，對RK71+600—RK76+153.950段采用單側整體式中央分隔帶變寬方案。RK75+309英豪G310老橋跨徑為2×25m，交角115°，所在位置的新中分帶寬度為19.8m，以一孔跨徑為5m的空心板D與老橋臺相接，再接一孔跨徑30m的梁E跨越新建路基連接新橋臺。取消錐坡，設置L型擋墻對兩側坡面進行防護。

2.1.3空心板結構天橋：老橋拆除、修建新橋

天橋若出現(xiàn)了影響安全的病害，或者所在位置需要進行老路中央分隔帶封閉處理，根據(jù)被交叉道路等級、保通難易及現(xiàn)場地形情況，確定采取拆除原位修建還是拆除移位修建的設計方案。拆除重建結合新中央分隔帶寬度、新老路基高差等條件，可采用(18+2×30+18)m空心板、(25+65+25)m波形鋼腹板連續(xù)梁、(2×51)m斜拉橋等結構形式。考慮到保通壓力、工程造價以及通車后的養(yǎng)護費用。

2.1.4斜腿剛構天橋：老橋拆除、修建新橋

斜腿剛構天橋為超靜定結構，均位于挖方路段。洛三改擴建項目全線單側整體式加寬段的老路共有13座斜腿剛構天橋，且分布范圍較廣，如果考慮全線所有此種類型的老橋利用，新拼寬路基需要不斷分離，通過對全線這幾種結構形式天橋位置處為利用老橋而做分離式路基的方案分析論證，拆除重建方案優(yōu)勢明顯。

2.1.5斜腿剛構天橋：老橋不動、新橋接長

如前2.1.2節(jié)所述，RK71+600—RK76+153.950段采用的單側整體式中央分隔帶變寬方案，此范圍內的RK72+894天橋和RK74+834天橋均為跨徑55.61m斜腿剛構。新路路基開挖后，改變了原橋臺的受力條件，驗算得知穩(wěn)定性系數(shù)為0.89，不滿足規(guī)范所要求的穩(wěn)定性系數(shù)不小于1.2這個條件，存在安全隱患，必須采取可靠措施保證橋梁穩(wěn)定性，才能考慮利用老橋進行加長，否則必須拆除重建。

以RK74+834斜腿剛構天橋為例，采用在天橋靠近高速公路新路基側的橋臺三面各增加一根抗滑樁。根據(jù)原橋結構尺寸和現(xiàn)場情況，利用坐標精確定位，確保橋臺橫向兩側抗滑樁的樁身與原橋臺基礎嵌固在一起，靠近高速公路新路基側的抗滑樁兼起到接長橋梁的基樁作用。

2.2單側分離式加寬段天橋設計

單側分離式加寬段，新老路基相距較遠，不受老路天橋控制，僅需按照新建高速公路設計要求修筑天橋即可，根據(jù)主線的路基寬度、填挖高度，以及與被交叉道路的交角、引線情況，新建天橋可采用(15+25+15)m、(24+34.4+24)m現(xiàn)澆連續(xù)梁等便于施工的結構形式。

2.3雙側整體式加寬段天橋設計

2.3.1老橋拆除、修建新橋

雙側整體式加寬段，改擴建后的主線路基頂寬為41m，而6座固端梁天橋是按照老路路基頂寬24.5m設計，跨徑為34.5m，原位接長非常困難，均拆除老橋重建新橋。

2.3.2老橋不動、調整主線邊坡坡率

以K126+503跨徑（2×30）m空心板天橋為例，只需將橋下高速主線路塹開挖坡率由1:0.75調整為1:0.5，在天橋兩側各10m范圍內，把坡率漸變回1:0.75，加強橋下及漸變段范圍內的邊坡防護形式，即可確保老橋直接利用。

對于K126+778跨徑61.59m斜腿剛構天橋，只需將橋下高速主線路塹邊坡開挖坡率由1:0.75調整為垂直坡面，在天橋兩側各10m范圍內，把邊坡坡率漸變回1:0.75，加強橋下及漸變段范圍內的邊坡防護形式，即可確保老橋直接利用。斜腿剛構天橋對臺后及臺下土體的穩(wěn)定性要求非常高，為確保在開挖邊坡土體過程中的橋梁穩(wěn)定性，必須嚴格按照要求先在橋臺三面施工抗滑樁，并采用“先臺前后兩側、跳孔成樁”的原則實施。

2.3.3老橋中墩保留、調整上部跨徑

K138+886馮佐1號天橋，老橋為跨徑（2×20）m空心板天橋，凈寬7m，與高速公路交角為90°。若也采用調整橋下路塹邊坡開挖坡率的方式進行天橋保留，橋臺會侵入高速公路硬路肩0.68m；若采用拆除老橋、修建新橋的方案，基于橋下凈空及天橋橋臺兩側引線的銜接問題，需要在中央分隔帶處設置新橋墩，以減小天橋跨徑和接線工程量、降低工程造價。連霍高速公路洛三段車流密集，在中央分隔帶處修建新橋墩的安全風險很高，保通壓力更大。

為了減少在既有洛三高速公路中央分隔帶位置修建新橋墩所帶來的安全風險和保通壓力，并確保滿足雙側拼寬后的主線路基頂寬41m建筑限界，考慮拆除老橋的上部梁板和橋臺，而老橋中墩全部保留。根據(jù)驗算結果，在老橋中墩承載能力范圍內，重新布設上部跨徑為22m的梁板跨越高速公路改擴建后的路基，通過新橋臺、新橋墩與兩側引線順接，擴建完畢的天橋為跨徑（10+2×22+10）m空心板橋梁。交角不變，橋寬、荷載等級均不低于老天橋標準。

3.天橋拆除方案

除分離式路段新建天橋和老天橋直接利用外，洛三高速公路改擴建項目需要改造72座空心板天橋、12座斜腿剛構天橋和6座固端梁天橋。

這90座天橋無論是加長還是重建，均需要拆除部分或全部。造橋難，拆橋更難，而且跨越的連霍高速公路是國道主干線中一條重要的東西向交通大動脈，交通量非常大，既要保證連霍高速的暢通，又要保證施工安全，確定合理的拆除方案十分重要。

3.1空心板結構天橋拆除重建

對于拆除一半、然后進行加長的空心板橋，其拆除順序為：先做好原有天橋引線的臨時保通或改路→被拆一側天橋下布設防墜網→沿天橋空心板間的鉸縫進行切割→逐片起吊、轉移空心板C→鑿除橋臺蓋梁、臺身→設置新橋墩、橋臺及蓋梁→吊裝空心板A、B、C→重做橋面鋪裝、護欄等附屬結構→拆除天橋下防墜網。

對于全橋需要拆除重建的，除了需要對主線全幅搭設鋼管支撐架外，其余同上。

3.2斜腿剛構、固端梁天橋拆除重建

此類超靜定結構的天橋，整體受力性強，保證拆橋過程中整體和局部的穩(wěn)定性，是必須詳細周密考慮的核心問題，也是天橋能否安全、按期完成拆除的關鍵問題所在。結合洛三高速公路改擴建項目沿線天橋兩側居民情況及施工場地情況，已于2013年8月9日對全線12座斜腿剛構天橋和6座固端梁天橋采用了定向爆破法和機械破除法進行拆除。

4.天橋引線保通方案

高速公路改擴建，幾乎都不可避免地會對老路正常通行及沿線群眾出行產生干擾，如何把這種影響降到最小，并全面貫徹實施好河南省交通運輸廳關于“施工服從于保通、保通服務于施工，施工保通兩不誤”的決策，是保通方案制定的目的。保通方案牽涉的具體項目很多，需要多個部門通力合作，項目業(yè)主河南省弘陽高速公路有限公司多次組織相關各方進行保通方案的討論與研究，對高速、國道、省道等均制定了科學合理的保通方案，這里僅對天橋引線保通方案進行簡要的介紹，天橋是附近村莊、城鎮(zhèn)出行的必經之路，拆除和重建勢必對兩側居民出行造成很大影響，甚至無法通行，天橋引線保通工作也是制約洛三高速公路改擴建的一個關鍵因素。

4.1改路繞行保通方案

對于需要在原位加長或者原位拆除重建的天橋，若其前后各500m范圍內有其他天橋、分離式立交橋或者通道，且地形條件允許的話，優(yōu)先考慮改路繞行。如RK24+697何溝天橋與RK24+318上楊溝天橋相距只有379m，兩天橋之間的地形起伏不大，則在修建新何溝天橋時，可先在緊鄰新的高速公路占地界外側鋪筑一條長379米長的臨時道路，附近居民可以沿此臨時道路繞行至上楊溝天橋即可跨越高速公路，如圖22所示。實施前，通過有效媒介方式發(fā)布施工通告，做好群眾思想工作，以免阻工現(xiàn)象發(fā)生。

4.2橋梁保通方案

如果天橋引線道路等級較高，周圍地形起伏較大，通過前述改路繞行方案跨越高速公路比較困難，就需要采用橋梁保通方案，比如RK25+583新石公路橋，根據(jù)地方政府的規(guī)劃和相關協(xié)議，需要在老橋旁邊再修建一座相同寬度的新天橋，以解決兩側日益增長的通行壓力。待新橋建成后，再對老橋拆除一半然后接長，順接橋頭兩側的引線，完成天橋改擴建。

對于施工臨時鋼便橋保通方案，由于造價較高且橋下高速公路通行保通壓力很大，洛三高速公路改擴建項目不推薦使用。

5.結語

洛三高速公路改擴建項目天橋工程遵循“安全、暢通、保證質量和進度、效益最佳、統(tǒng)一協(xié)調”等原則，確保了整體項目的順利進行和按時交工驗收，自試通車運營以來，得到了相關各方的一致認可，為以后的高速公路改擴建項目上跨天橋改建工作積累了更多的經驗和技術。