跨越既有城市主干道的大跨橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)障礙化施工技術(shù)

余 偉

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200070

在對(duì)城市既有主干道實(shí)施橋梁跨越施工時(shí)，以往的施工技術(shù)（如滿堂腳手架、連續(xù)鋼箱梁等）存在占用空間大、對(duì)交通影響大、安全風(fēng)險(xiǎn)高等缺陷，已經(jīng)不能滿足綠色環(huán)保施工的要求。

為了盡可能降低對(duì)周邊交通的影響，滿足城市綠色施工的要求，同時(shí)響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，需要我們?nèi)ジ峦卣乖械氖┕ぜ夹g(shù)，研究新的施工技術(shù)和方法，要做到快速、低擾民、保交通、低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，還要充分運(yùn)用先進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備、精準(zhǔn)的計(jì)算模擬技術(shù)和可控的安全措施[1-5]。

本文針對(duì)工程實(shí)例展開(kāi)研究和實(shí)踐，秉承“無(wú)障礙，快速化”的施工理念，采用新的機(jī)械化施工技術(shù)和精準(zhǔn)的計(jì)算模擬技術(shù)，將大跨度橋梁以“分段散裝、整跨過(guò)路”的方式進(jìn)行安裝，安裝期間盡可能減小對(duì)周邊道路、交通的影響，同時(shí)大大加快了施工速度。

1 工程概況

天目路立交是上海北橫通道的重要組成部分，位于上?；疖?chē)站沿線繁華的商業(yè)、住宅區(qū)域。主線高架橋西起長(zhǎng)安路，終至烏鎮(zhèn)路，橫跨南北高架、天目路轉(zhuǎn)盤(pán)和恒豐路等5條地面道路以及軌道交通1號(hào)線。

主線橋梁全長(zhǎng)1.65 km，除主線外還包含2條輔道（FA/FB）、2條下匝道（ZD/T3D）、2條上匝道（ZC/恒豐路）、4條改建匝道（T1/T2/T3/T4）。工程總體效果圖如圖1所示。

圖1 天目路立交總體效果圖

本工程上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)鋼-混凝土結(jié)合梁，主線標(biāo)準(zhǔn)段采用35～45 m等高度連續(xù)鋼-混凝土結(jié)合梁結(jié)構(gòu)，梁高2 m，橋面寬17.0～23.5 m。

主梁采用開(kāi)口鋼箱梁＋混凝土橋面板的組合結(jié)構(gòu)。采用單箱多室結(jié)構(gòu)，每3 m左右設(shè)一道腹板，內(nèi)側(cè)采用直腹板形式，外側(cè)考慮景觀要素，采用1∶2大傾斜度腹板形式（圖2）。

圖2 主線鋼-混凝土結(jié)合梁結(jié)構(gòu)形式斷面

本工程主線在恒豐路處采用（51＋70＋47）m三跨連續(xù)梁形式一跨跨越恒豐路路口，路中則不設(shè)置永久支墩（圖3）。

圖3 主線跨恒豐路路口立面

現(xiàn)狀天目西路為雙向十車(chē)道，恒豐路為雙向九車(chē)道，該路口早晚高峰車(chē)流大，交通十分繁忙。在天目路主線高架施工期間，如何減小對(duì)該路口的交通影響是施工中最重要的一點(diǎn)。

2 技術(shù)路線及主要施工工藝

2.1 技術(shù)路線

2.1.1 常規(guī)橋梁施工方法

在過(guò)去的橋梁施工過(guò)程中，主要使用的施工工藝基本為封閉道路，采用滿堂支架進(jìn)行現(xiàn)澆箱梁的施工。

采用此施工工藝，實(shí)施期間對(duì)地面交通影響巨大，必須封閉跨越路口的交通，且施工周期十分長(zhǎng)，一般跨越路口的一聯(lián)（三跨）箱梁施工周期約4個(gè)月。同時(shí)，采用滿堂支架的方案，其安全控制點(diǎn)也較多，存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)（圖4）。

圖4 滿堂支架現(xiàn)澆箱梁跨路口施工

除了滿堂腳手架橋梁施工工藝外，國(guó)內(nèi)也采用連續(xù)鋼箱梁的形式進(jìn)行路口跨越，一般采用一聯(lián)三跨連續(xù)鋼箱梁，直接跨越路口。

采用此工藝施工，雖然施工速度較快，但是由于鋼箱梁跨度較大，故一般須在路中設(shè)置臨時(shí)支撐，一般跨越路口的一聯(lián)（三跨）箱梁施工周期約1個(gè)月。同時(shí)，設(shè)置的臨時(shí)支撐對(duì)地面道路行車(chē)也會(huì)產(chǎn)生較大的安全風(fēng)險(xiǎn)（圖5）。

圖5 臨時(shí)支撐鋼箱梁跨路口施工

2.1.2 無(wú)障礙橋梁施工方法

針對(duì)本工程市中心交通繁忙、環(huán)境復(fù)雜區(qū)域的橋梁施工，擬采用一種綠色、環(huán)保的快速化橋梁施工工藝，其不僅施工速度十分快，而且施工期間對(duì)地面交通基本無(wú)影響。該種工藝主要是通過(guò)SPMT全地形模塊車(chē)配合大型履帶吊，達(dá)到大節(jié)段橋梁的整跨安裝目的。

該工藝擬在現(xiàn)場(chǎng)采用“分段拼裝、整段平移、大跨安裝”的方式完成鋼箱梁一跨過(guò)路，盡可能減少對(duì)路口交通的影響。該工藝的核心是完成整段鋼箱梁的平移及吊裝施工，由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地受限，故擬采用自行式液壓模塊運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行鋼箱梁的平移運(yùn)輸。自行式液壓模塊運(yùn)輸車(chē)能360°轉(zhuǎn)動(dòng)，完成在復(fù)雜環(huán)境下的大跨度、大質(zhì)量的鋼箱梁平移工作。鋼箱梁就位后，采用2臺(tái)大噸位汽車(chē)吊完成鋼箱梁的安裝就位（圖6）。

圖6 跨恒豐路主跨鋼箱梁平移

2.2 主要施工工藝

2.2.1 總體流程

針對(duì)跨路口三跨連續(xù)鋼箱梁，擬采用先中跨、后邊跨的施工方法進(jìn)行實(shí)施。針對(duì)70 m中跨，擬采用“散件進(jìn)場(chǎng)，整體拼裝，整跨運(yùn)輸，整跨安裝”的工藝進(jìn)行實(shí)施。

2.2.2 全地形車(chē)配車(chē)

本次天目路跨越路口鋼箱梁分為南北兩段。北段鋼箱梁長(zhǎng)度65.0 m，寬9.7 m，單跨質(zhì)量達(dá)320 t；南段鋼箱梁長(zhǎng)度65.0 m，寬7.5 m，單跨質(zhì)量達(dá)200 t。為滿足運(yùn)輸質(zhì)量要求以及保證整體橋梁運(yùn)輸穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)采用SPMT全地形模塊車(chē)進(jìn)行梁體的平移運(yùn)輸工作。

全地形車(chē)是一種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車(chē)，可調(diào)高程600 mm（1.2～1.8 m）。其可以根據(jù)裝載貨物的不同需求被配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和質(zhì)量。本工程根據(jù)載重需要，選用了6軸線地形車(chē)，一個(gè)6軸線模塊長(zhǎng)8 400 mm，寬2 430 mm，高1 500 mm，單軸載重40 t。

1）配車(chē)圖。主線單跨長(zhǎng)度約65 m，為了保證運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，且考慮不同受力狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)采用了2輛SPMT地形車(chē)，車(chē)輛間距約37.75 m，保證2組車(chē)的重心為跨中位置（圖7）。

圖7 跨恒豐路主跨鋼箱梁北段配車(chē)平面

2）配載計(jì)算。最重的北段梁自重3 2 0 t，長(zhǎng)度65 097 mm，寬度9 701 mm，高度2 800 mm。SPMT地形車(chē)配置4縱列12軸線，2個(gè)PPU（動(dòng)力頭）。SPMT地形車(chē)總重68 t，總承載能力480 t，每軸線最大負(fù)荷32.4 t，對(duì)地壓力9.52 t/m2，載荷率32.4/40＝81%。

2.2.3 全地形車(chē)平面運(yùn)輸技術(shù)

SPMT車(chē)輛就位后進(jìn)行油缸頂升，使得鋼箱梁脫離原有拼裝胎架。確認(rèn)鋼箱梁完全脫離胎架后，通過(guò)車(chē)輛自身的動(dòng)力及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使車(chē)輛完成水平移動(dòng)、轉(zhuǎn)身等動(dòng)作，將整跨橋梁移動(dòng)至起吊場(chǎng)地（圖8）。

圖8 全地形模塊車(chē)就位頂升

為了保證SPMT車(chē)輛行走時(shí)的精度，需提前在行走路線上進(jìn)行尺寸標(biāo)定，并畫(huà)出軌跡線。實(shí)際運(yùn)輸時(shí)采用鉛垂儀，保證SPMT行走時(shí)按照既定路線行走。當(dāng)出現(xiàn)誤差時(shí)，由人工修正SPMT行走方向。

2.2.4 大跨度橋梁安裝技術(shù)

1）鋼箱梁變形計(jì)算。本次安裝的單跨鋼箱梁長(zhǎng)度達(dá)65 m。為保證安裝期間的整體線形以及控制鋼箱梁內(nèi)部應(yīng)力，對(duì)各個(gè)安裝狀態(tài)下的鋼箱梁變形及內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，橋梁在整個(gè)安裝過(guò)程中的最大應(yīng)力小于材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度310 MPa，滿足強(qiáng)度要求；最大撓度達(dá)到158 mm，該量值可指導(dǎo)預(yù)變形方案。

2）大跨度橋梁吊裝。本工程北段鋼箱梁質(zhì)量達(dá)320 t，且現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面狹小，圍擋寬度僅14 m，要進(jìn)行單跨現(xiàn)澆梁整跨落梁作業(yè)的實(shí)施難度巨大。因此，現(xiàn)場(chǎng)綜合場(chǎng)地等因素，同時(shí)為了減小鋼箱梁整體變形，采用了雙機(jī)抬吊的方式進(jìn)行鋼箱梁的安裝。鋼箱梁水平移動(dòng)采用了SMPT全地形車(chē)進(jìn)行，因此可保證采用最小半徑進(jìn)行橋梁的整跨安裝。根據(jù)計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)采用1臺(tái)650 t履帶吊，1臺(tái)400 t履帶吊進(jìn)行鋼箱梁安裝作業(yè)。

3 實(shí)施效果

本工程自開(kāi)始進(jìn)行恒豐路路口的鋼箱梁安裝工作后，經(jīng)過(guò)2個(gè)日夜的施工，即完成了跨恒豐路主跨鋼箱梁的安裝工作（圖9）。經(jīng)實(shí)施，該工藝在保證施工安全的前提下，既保證了鋼箱梁的施工質(zhì)量，也確保了工程的施工進(jìn)度。

圖9 鋼箱梁安裝現(xiàn)場(chǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

本文所介紹的橋梁跨越路口的施工工藝作為一種新型的無(wú)障礙施工手段，具有施工速度快，對(duì)周邊交通、居民影響小等特點(diǎn)，目前已在上海北橫通道橋梁工程中成功運(yùn)用，取得了良好的效果。在城市建設(shè)中大力發(fā)展和推廣無(wú)障礙施工技術(shù)是符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，亦是符合我國(guó)國(guó)情以及世界工程建設(shè)發(fā)展潮流的。本文通過(guò)天目路高架主跨跨越恒豐路的無(wú)障礙施工工藝的介紹，希望能起到拋磚引玉的作用，為后續(xù)高架橋梁無(wú)障礙工藝升級(jí)版的應(yīng)用研究和推廣發(fā)展提供一個(gè)良好的開(kāi)端。