宜陽(yáng)大橋修復(fù)重建工程主要工藝分析

韋澤亮

摘要：文章結(jié)合宜陽(yáng)大橋修復(fù)重建工程實(shí)例，介紹了橋梁上部結(jié)構(gòu)工程與基礎(chǔ)工程工法調(diào)整方案，并分析了施工難點(diǎn)，為類似橋梁工程設(shè)計(jì)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁重建;施工工藝;懸臂工法;移動(dòng)模架

中國(guó)分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

2019-06-09 14：50左右，因宜陽(yáng)大橋施工河段上游流域山洪大面積爆發(fā)，潯江古宜鎮(zhèn)河段水位開始不斷急劇上漲，水流湍急，很多樹木、斷枝及大量的漂浮物垃圾借助極快的水流速度不斷沖擊施工中的鋼棧橋及吊裝平臺(tái)的鋼管樁，導(dǎo)致宜陽(yáng)大橋施工便橋被洪水沖塌。由于本工程工期固定，為按時(shí)保質(zhì)完成，按原施工方案將無(wú)法滿足要求，故需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整新的設(shè)計(jì)及施工方案。本文即以此為背景，探討大橋修復(fù)重建的施工工藝。

1 工程概況

設(shè)計(jì)宜陽(yáng)大橋跨越潯江，原橋全長(zhǎng)407 m，橋?qū)?8 m，原設(shè)計(jì)采用江中棧道橋進(jìn)行施工，但由于棧道橋已被沖毀，若重新建設(shè)棧道橋，工期將有所延長(zhǎng)，且水量較大會(huì)導(dǎo)致施工難度增加，投資也將增加。因而通過(guò)多次論證與探討，決定在橋梁上部結(jié)構(gòu)型式上選定現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土，箱型梁區(qū)共分為三個(gè)單元，依橋梁高度規(guī)劃分別采用滿堂支架、平衡懸臂及移動(dòng)模架三種方法同時(shí)施工，增加機(jī)具、施工工作面以縮短工期;下部結(jié)構(gòu)則因洪水帶來(lái)河床淤積，形成河道上層破碎、下層致密的地層條件，因而于上層淤積層選擇采用臨時(shí)沉井以自重下沉，以提供擋土擋水的功能，沉井下沉至巖層定位后，再逐階開挖巖層施作井式基礎(chǔ)。

2 上部工程工法調(diào)整

本工程后續(xù)施工期程緊迫，橋梁上部結(jié)構(gòu)型式的選定為設(shè)計(jì)的重要課題。假如采用施工期較短的鋼橋吊裝工法，則由于山區(qū)道路仍處于復(fù)建施工階段，配合大跨徑橋梁的超長(zhǎng)鋼梁構(gòu)材運(yùn)輸成為首要難題，且于高橋墩上進(jìn)行吊裝亦屬困難，故此提案予以排除。后選定現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁，并依河谷高度變化采用滿堂支架、平衡懸臂及移動(dòng)模架三種施工工法，以增加施工機(jī)具、施工工作面及施工設(shè)備的方式同時(shí)進(jìn)行橋梁上構(gòu)工程，有效地縮短工期。為加速工程進(jìn)行，將上部結(jié)構(gòu)分為三個(gè)單元，按照不同工法施工。

（1）西端的引橋單元，為跨徑34 m的單跨等斷面預(yù)應(yīng)力混凝土單室箱型梁，梁深2.8 m，因梁底距地面高度最大僅約15 m，可采用滿堂支架工法施工。

（2）跨河段的主橋單元，為4 跨連續(xù)變斷面預(yù)應(yīng)力混凝土單室箱型梁，梁深由2.8 m變化至5.6 m。因主橋?yàn)榭绾訕蛄呵覙蛑咂骄?55 m，為摒除汛期時(shí)的影響及高橋墩支撐架設(shè)不易等問(wèn)題，故采用平衡懸臂工法施工。

（3）東端的引橋單元，為4 跨連續(xù)等斷面預(yù)應(yīng)力混凝土單室箱型梁，梁深2.8 m，采用移動(dòng)模架工法施工。

東端引橋原規(guī)劃滿堂支架工法，但此單元橋面距地面偏高，尤其是部分墩柱間高度達(dá)45 m，實(shí)具頗大風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)反復(fù)論證后，變更為安全性較高的移動(dòng)模架工法施工。但移動(dòng)模架工法亦須付出相當(dāng)?shù)某杀荆嚓P(guān)分析如下：

（1）設(shè)備成本較高：移動(dòng)模架工法主要設(shè)備包含支撐鋼架及機(jī)械動(dòng)力設(shè)備兩大類，且須配合橋梁平面線形曲度進(jìn)行修改調(diào)整，初期成本較高，一般橋長(zhǎng)須>800 m方具經(jīng)濟(jì)效益。本工程僅4跨，采用此工法施工無(wú)法分?jǐn)偝杀尽?/p>

（2）施工技術(shù)較高：移動(dòng)模架工法適合于地面無(wú)法支撐的連續(xù)多跨且平面曲率半徑>400 m的高架橋梁，可降低對(duì)地面交通的沖擊。但在施工技術(shù)上仍須克服本工程特有的難題，例如須配合曲線段較小的曲率半徑及較大的縱坡調(diào)整工作車，使支撐鋼梁可順利進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工法調(diào)整

本工程基礎(chǔ)施工需解決開挖問(wèn)題。由于潯江洪水后河床淤積>16 m，且淤積土層為上游帶下來(lái)的土石，多由卵礫石夾砂泥及巖塊組成，破碎且透水性高。原始河床大致為板巖地層，形成上層破碎、下層致密性和完整性較高的地質(zhì)條件[1]。高架橋梁基礎(chǔ)的高垂直力及高水平力需傳遞至良好基巖面，在邊坡崩積層承載能力不佳的情形下，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)對(duì)下邊坡過(guò)載而采用能將荷重傳到地下深層的深基礎(chǔ)為主。因此橋墩基礎(chǔ)型式在選定時(shí)，曾就樁基礎(chǔ)、沉井及井基礎(chǔ)分別進(jìn)行評(píng)估，說(shuō)明如下：

（1）原初步設(shè)計(jì)時(shí)擬采用全套管基樁，樁數(shù)需47根，并進(jìn)入下層堅(jiān)硬巖層。同時(shí)在考慮沖刷深度的情況下，建議樁帽設(shè)于原河床面下。因此面臨兩大難題：一為全套管基樁在巖層地基下施工不易;二為樁帽施工需大量開挖，且下方遭遇巖層時(shí)鋼板樁無(wú)法貫入則無(wú)法施作圍堰。

（2）沉井基礎(chǔ)可適用于河川環(huán)境，一般沉井以自重下沉，故較少施作長(zhǎng)度>20 m的沉井。如要施作較長(zhǎng)的沉井，需靠其他壓重或增設(shè)鋼絞線施加壓力以助其下沉。本工程現(xiàn)場(chǎng)河床淤積嚴(yán)重，考慮原舊有河床面及沉井應(yīng)有的長(zhǎng)度，至少需下沉35 m以上。以目前地質(zhì)條件而言，通過(guò)淤積層后的巖層面摩擦力較大，不易使沉井下沉。

（3）最后決定基礎(chǔ)上部開挖采用臨時(shí)沉井擋土方式，待沉井下沉至巖層定位并進(jìn)行井體周邊防水后，再進(jìn)行基礎(chǔ)開挖?；A(chǔ)型式采用井式基礎(chǔ)，逐階開挖并同時(shí)以鋼環(huán)梁支撐配合混凝土止水及擋土[2]。臨時(shí)沉井可解決鋼板樁圍堰無(wú)法打設(shè)的問(wèn)題，且沉井頂設(shè)計(jì)高于河床面5 m，亦可有效提升施工安全性?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)采用井式基礎(chǔ)減少土方開挖量，且可配合巖層條件調(diào)整井基開挖機(jī)具。但井式基礎(chǔ)施工需在無(wú)水的環(huán)境或地下水滲入量可控制范圍的條件下施作，主要考慮到在臨時(shí)沉井入巖定位后，采取井體周圍止水防水措施，在巖層內(nèi)僅有地下水滲入的情形下，可配合抽排水作業(yè)予以克服。除河中墩外，其他位于河岸兩側(cè)及邊坡的墩柱基礎(chǔ)亦采用井式基礎(chǔ)施工。由于邊坡較為陡峭，沉井開口處配合竹削式擋土墻開挖，以減少大面積邊坡開挖的破壞[3]。

4 施工難點(diǎn)

4.1 上部結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)

主橋?yàn)楸竟こ痰闹攸c(diǎn)工程。橋墩兩端共6部懸臂工作車同時(shí)施工，以完成4跨連續(xù)箱型梁，每部工作車須完成14個(gè)節(jié)塊。高空作業(yè)極具風(fēng)險(xiǎn)，施工安全防護(hù)措施須嚴(yán)加執(zhí)行。施工技術(shù)上會(huì)面臨到的難題如下：

（1）工作車鋼桁架與模板系統(tǒng)吊裝及拆解作業(yè)時(shí)，超高吊載機(jī)具的能量、數(shù)量須配合高度及施工腹地妥適安排，以保證吊載安全。

（2）橋面縱向坡度相當(dāng)大，兩端工作車在推移時(shí)必須克服可能發(fā)生滑動(dòng)的情形。推進(jìn)的工作車最后5個(gè)節(jié)塊進(jìn)入曲線段，曲率半徑小至65 m，工作車偏角較大，需輔以特殊錨碇作業(yè)。

東端引橋采用移動(dòng)模架工法施工，避開滿堂支架工法的高風(fēng)險(xiǎn)，如前所述。橋面較大的縱坡及橋梁曲率半徑過(guò)小等因素將影響移動(dòng)模架工法的施工效果。但在專業(yè)第三方配合下已逐一克服，應(yīng)對(duì)方法如下：

（1）本單元箱型梁在跨徑及曲率半徑條件下其圓弧與直線弦差達(dá)1.589 m，故為了解決此問(wèn)題，在工作車大梁桁架式鋼梁降模后須拆解外模、橫梁等構(gòu)件，至下一跨定位后依每跨施工規(guī)劃重新配置及調(diào)整吊裝橫梁、縱梁及模板位置。

（2）除了墩柱的托架式支撐外，于跨中央增加支撐鋼架以輔助支撐，共形成3點(diǎn)式支撐，以解決箱梁灌漿時(shí)的偏心及第一跨無(wú)法裝設(shè)后鼻梁的難題，并作為工作車大梁推進(jìn)時(shí)調(diào)整大梁轉(zhuǎn)向的橫移點(diǎn)。

（3）配合工作車大梁推進(jìn)轉(zhuǎn)向幅度，將支撐托架橫向加寬及加長(zhǎng)橫移軌道，使大梁于橫移及推進(jìn)交互作用時(shí)有足夠調(diào)整轉(zhuǎn)向的空間。

4.2 基巖段開挖壁面坍孔及鋼支撐內(nèi)擠變形

井式基礎(chǔ)于其施工階段 （臨時(shí)擋土沉井下沉、沉井入巖定位、井基礎(chǔ)基巖段開挖、井基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等階段） 中遭遇了涌水、開挖壁面坍孔等困難。橋墩為本工程下部結(jié)構(gòu)的主要工程，井式基礎(chǔ)開挖階段遭遇伏流水涌入及壁面崩坍等難題已耗去較多時(shí)間，再加上臨近汛期，若持續(xù)開挖至設(shè)計(jì)深度，按當(dāng)時(shí)推估將無(wú)法于汛期前完成井基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，除直接影響整體工期外，汛期期間基礎(chǔ)構(gòu)筑的風(fēng)險(xiǎn)亦相對(duì)增加。且施工中仍須對(duì)變形、有坍孔風(fēng)險(xiǎn)的擋土支撐持續(xù)監(jiān)測(cè)[4]。鑒于此，為能于汛期前完成井基結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次開會(huì)研討，提出井式基礎(chǔ)減少開挖深度的結(jié)構(gòu)變更計(jì)劃，含開挖及結(jié)構(gòu)體構(gòu)筑的工期至少縮短25 d。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）潯江洪水后，為加速山區(qū)道路跨河橋梁重建并減少對(duì)坡地大面積開挖，橋墩基礎(chǔ)大多設(shè)計(jì)成井式基礎(chǔ)，其較適用于無(wú)水且軟質(zhì)的地層環(huán)境，較堅(jiān)硬的地質(zhì)基本上不適用。對(duì)于落墩于行水區(qū)的井基礎(chǔ)，考慮河床堆積層有循環(huán)被沖刷的可能，故須將井基礎(chǔ)設(shè)置于基巖面以下。而穿越河床堆積層的開挖可采取臨時(shí)沉井下沉以擋土，當(dāng)沉井嵌入基巖定位后再于基巖內(nèi)開挖井基礎(chǔ)。

（2）復(fù)建工程除快速外亦需著重考慮施工安全，所以本橋依路線線形所經(jīng)地勢(shì)，上部結(jié)構(gòu)考慮施工環(huán)境分別采用滿堂支架法、平衡懸臂工法及移動(dòng)模架工法三種工法同時(shí)施工，以縮短工期及增加安全性。

（3）為避開滿堂支架高度甚高的施工難度及風(fēng)險(xiǎn)，采用移動(dòng)模架工法替換是較為安全的做法。另為克服曲線半徑遠(yuǎn)小于移動(dòng)模架工法的適用范圍，須于跨中央增加輔助支撐，并于推進(jìn)作業(yè)時(shí)將整組工作車拆解到僅剩支撐大梁，才能于輔助支撐上進(jìn)行橫移、推進(jìn)，逐漸轉(zhuǎn)向推至后跨定位，此為改良式的移動(dòng)模架工法。

（4）場(chǎng)地的地質(zhì)及水文資料應(yīng)盡量調(diào)查完整，以預(yù)知伏流水涌入狀況，預(yù)先擬定對(duì)策，若因多次選線致鉆探孔位未落于最后墩位，也應(yīng)補(bǔ)充地質(zhì)鉆探，使施工單位能對(duì)后續(xù)施工有進(jìn)一步的把握。

參考文獻(xiàn)：

[1]李 健.秦皇島東港路公鐵立交橋重建方案的研究與實(shí)施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004（9）：46-48.

[2]劉志峰，毛志堅(jiān)，賀文華.九江大橋重建設(shè)計(jì)和施工[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2010（11）：316-320.

[3]宋神友，郭文華，王景奇.國(guó)道G325九江大橋重建工程方案比選[J].廣東公路交通，2012（4）：1-4.

[4]湯景任.公路危舊橋梁重建方案研究工程實(shí)例[J].科技致富向?qū)В?015（4）：205.