系桿拱橋上跨高速公路頂推施工對公路的影響

杜 慧

(1.甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省橋梁隧道健康監(jiān)測與安全評估技術(shù)重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

隨著交通規(guī)劃的不斷完善和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展。涉路工程也隨之增多，在既保證新建涉路工程施工質(zhì)量和安全的前提下，又能在施工過程和后期運營中對既有公路的質(zhì)量和安全影響降至最低，從而確保既有公路正常運營是涉路工程必須解決的核心問題。本文在保證既有高速公路正常和安全運營的基礎(chǔ)上，通過對該項目從設(shè)計和施工方面進(jìn)行深入的分析，并提出科學(xué)合理的保障措施，進(jìn)而減小該系桿拱橋跨越高速公路施工對公路及其附屬設(shè)施的影響。

1 工程概況

某新建工程系桿拱橋頂推法施工上跨G22青蘭高速公路。該系桿拱橋上部結(jié)構(gòu)為1-80 m，橋面采用縱橫梁+混凝土橋面板結(jié)構(gòu)體系，全橋共計28根吊索，拱高15.5 m，該橋與G22高速公路斜交角度為40.58°。施工期間需占用封閉單車道，采用頂推法進(jìn)行施工。

2 系桿拱橋施工方案

2.1 頂推架設(shè)安裝工藝

鋼箱拱橋架設(shè)安裝，采用頂推方法進(jìn)行施工，利用橋墩架設(shè)二次拼裝平臺，將運輸至現(xiàn)場的系梁及縱梁等構(gòu)件采用龍門吊(50 t汽車吊配合)進(jìn)行現(xiàn)場吊裝拼接，鋼箱拱肋及橫撐采用系梁上搭設(shè)支架施工。支架及頂推平臺應(yīng)根據(jù)其所承受的荷載進(jìn)行設(shè)計并進(jìn)行力學(xué)檢算，確保支架有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

2.2 頂推施工步驟

步驟一：測量放樣，平整場地，完成所有臨時支架。

步驟二：對支架進(jìn)行調(diào)整，復(fù)測支架頂高程，復(fù)測無誤后使用龍門吊吊裝并焊接拱腳。

步驟三：使用龍門吊吊裝并焊接系梁X2，X3，并復(fù)測系梁位置。

步驟四：完成合龍段的安裝后，依次焊(栓)接端橫梁、中橫梁與小縱梁的安裝。

步驟五：橋面系完成后，安裝拱肋臨時支架。

步驟六：由拱腳向跨中安裝拱肋節(jié)段，直至跨中合龍拱肋，并安裝兩片拱肋之間的橫撐桿。

步驟七：1)完成跨中拱肋合龍段與橫撐的安裝，復(fù)測各項參數(shù)無誤后，完成吊索的安裝與第一次張拉，順序為由跨中向拱腳方向；2)拆除拱肋臨時安裝支架，完成頂推前全橋臨時支撐的安裝。

步驟八：安裝頂推裝置，進(jìn)行頂推設(shè)備的調(diào)試，對全橋各參數(shù)進(jìn)行再次復(fù)核，無異常數(shù)據(jù)后開始全橋試頂1 m行程。

步驟九：開始進(jìn)行全橋頂推，直至頂推完成。

步驟十：1)頂推完成后，利用千斤頂對橋梁進(jìn)行落位，完成橋梁落位后，拆除臨時墩及支架。2)進(jìn)行橋面鋪裝等附屬設(shè)施的安裝，第二次張拉吊索。3)全橋最后一道面漆噴涂，成橋。

3 系桿拱橋上跨高速公路施工對公路質(zhì)量和安全的影響分析

系桿拱橋頂推法施工對既有高速公路可能產(chǎn)生不良影響，為能科學(xué)合理、客觀的明確其影響因素，分析該系桿拱橋涉路工程對公路及其附屬設(shè)施質(zhì)量和安全的影響。

3.1 系桿拱橋上跨G22青蘭高速公路對公路質(zhì)量的影響

1)樁基施工對高速公路質(zhì)量的影響。

鉆孔位置處于高速公路路基邊坡上，成孔后會形成以孔道中心為圓心的松動區(qū)。如果孔壁泥漿支護(hù)剛性不足，那么高速公路車輛的震動荷載和沖擊鉆產(chǎn)生的震動會對孔道松動區(qū)的穩(wěn)定造成極為不利的影響，從而引起塌孔，導(dǎo)致高速公路路基沉降和路面結(jié)構(gòu)破壞。

2)系桿拱橋結(jié)構(gòu)承載力對高速公路質(zhì)量的影響。

由于系桿拱橋受力復(fù)雜，施工難度較大，而且隨著近年來重型車流量的增加，若系桿拱橋承載力不足，易造成系桿拱橋過早損壞，荷載等級降低，不能滿足現(xiàn)有交通通行能力，進(jìn)而影響到高速公路的質(zhì)量與安全。

3)支架和防落架對高速公路質(zhì)量的影響。

若支架和防落架的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不滿足設(shè)計要求，會影響高速公路及其附屬設(shè)施的質(zhì)量，并對通行車輛和施工作業(yè)人員的安全產(chǎn)生不利影響。

4)承臺施工對高速公路質(zhì)量的影響。

a.由于該系桿拱橋墩柱距離高速公路波形護(hù)欄3.2 m，且承臺平面尺寸為3.2 m(橫橋向)×7.5 m(順橋向)，故在承臺開挖時，若不設(shè)置集水坑或排水設(shè)施，將會使基坑遭受雨水浸泡，一旦積水滲入公路路基，或路基邊坡遭受雨水沖刷，既有公路路基可能發(fā)生沉降現(xiàn)象，對路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，加速路面破壞，影響高速公路運營年限。

b.承臺基坑距離高速公路路肩較近?；娱_挖后會形成較大的臨空面，受行車荷載的動力效應(yīng)的影響將會產(chǎn)生巨大的土壓力，若支護(hù)不當(dāng)可能造成路基失穩(wěn)，從而對該路段路基穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，影響行車安全。

5)排水系統(tǒng)對高速公路質(zhì)量的影響。

該系桿拱橋涉路工程施工過程中可能破壞G22青蘭高速公路的排水系統(tǒng)，影響既有公路的正常排水功能，若在施工完畢不修復(fù)和改造原有公路的排水設(shè)施，則部分的排水功能可能會失效，進(jìn)入雨季后一旦雨水滲入路基土體或沖刷路基邊坡，會使路基發(fā)生大面積沉降，從而導(dǎo)致路面開裂破損，影響正常車輛通行。

3.2 系桿拱橋施工對高速公路安全的影響

1)系桿拱橋頂推施工時，若支架和頂推平臺的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性不滿足規(guī)范及施工要求，可能造成支架及頂推系統(tǒng)塌落，從而影響公路通行安全。

2)若頂推作業(yè)平臺周圍封閉防護(hù)不當(dāng)，在頂推施工和橋面系施工時，有可能導(dǎo)致工具、材料和其他小型物件墜落，危及高速公路行駛車輛的安全。

3)吊裝作業(yè)對公路安全的影響。墩柱位置距離既有高速公路較近，且墩柱較高，同時施工地點風(fēng)力較大，在吊裝施工期間，拆除應(yīng)急車道波形護(hù)欄，需臨時占用兩邊應(yīng)急車道或上行線匝道，如果安全防護(hù)措施不當(dāng)或吊裝作業(yè)現(xiàn)場未設(shè)警戒線，可能會影響公路上行駛車輛的安全。

4)支架預(yù)壓時，相應(yīng)的車道需要封閉，且青蘭高速車流量較大，若不進(jìn)行合理的交通疏導(dǎo)，則有可能導(dǎo)致交通事故或降低高速公路的通行能力。

5)搭設(shè)支架和防落架時，若施工或防護(hù)設(shè)施不當(dāng)，都有可能影響通行車輛和人員的安全。

6)該涉路工程夜間施工時，施工現(xiàn)場的燈光和鋼筋焊接施工產(chǎn)生的弧光會對通行車輛造成眩光現(xiàn)象，影響車輛通行安全。

7)施工場地若圍護(hù)設(shè)施、交通警示標(biāo)志和交通組織方案和安全防護(hù)措施等設(shè)置不當(dāng)，則有可能影響高速公路上車輛的通行安全。

3.3 對公路長期運營規(guī)劃的影響

由于該系桿拱橋的兩個承臺距離G22青蘭高速公路路基邊緣較近，因此該橋施工有可能對公路的改建或擴(kuò)建造成影響。

4 對策及建議

1)頂推施工的對策及建議。

在頂推施工前，根據(jù)其所承受的荷載對支架及頂推平臺進(jìn)行設(shè)計并進(jìn)行力學(xué)驗算，經(jīng)驗算后該鋼結(jié)構(gòu)臨時支架的強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形必須滿足規(guī)范要求，保證支架有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以滿足頂推施工要求。

2)搭設(shè)支架和防落架的對策及建議。

a.對搭設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)臨時支架進(jìn)行整體受力和變形分析、鋼構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算，保證支架受力性能滿足規(guī)范要求。

b.防落架必須具備較強(qiáng)的防砸、抗沖擊的能力，保證高速公路車輛安全通行。

c.搭設(shè)臨時支架及支架預(yù)壓時，應(yīng)加強(qiáng)交通疏導(dǎo)及防護(hù)工作，確保通行車輛的安全。

d.支架預(yù)壓時，應(yīng)嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計方案進(jìn)行，逐級加載，消除非彈性變形，并及時對各觀測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，如有異常情況，應(yīng)立即停止加載，查找和分析原因，以確保預(yù)壓時支架的穩(wěn)定性。

e.支架應(yīng)加強(qiáng)用電檢查，并做好防排水、隔音等措施，以免影響通行車輛的安全。

f.在高速公路中央分隔帶內(nèi)施工臨時支墩時，需對埋設(shè)于分隔帶的光纜采取保護(hù)措施，不得對光纜造成破壞。

3)吊裝作業(yè)的對策及建議。

a.在公路上空進(jìn)行吊裝作業(yè)，應(yīng)臨時中斷交通，編制交通組織方案并切實實施。

b.吊裝作業(yè)人員必須定崗定員，并經(jīng)技術(shù)交底和專業(yè)培訓(xùn)合格后方可作業(yè)。

c.吊裝機(jī)械作業(yè)時，應(yīng)制定針對高速公路行車安全的技術(shù)措施，并指派專人統(tǒng)一指揮。作業(yè)前需對起重設(shè)備各部件的安全性和可靠性進(jìn)行檢查。

d.吊車施工時應(yīng)不得影響高速公路車輛通行安全。

4)承臺施工的對策及建議。

a.由于該橋墩柱距離高速公路波形護(hù)欄較近，故在承臺開挖時，應(yīng)設(shè)置集水坑，并將集水坑內(nèi)的水及時排出，以免積水滲入公路路基。

b.基坑開挖前在高速公路路面設(shè)置觀測點，并加強(qiáng)對靠近高速公路的基坑進(jìn)行支護(hù)和防護(hù)，避免擾動路基邊緣底部土體；如有沉降或變形情況時，應(yīng)立即停止施工，采取有效的補(bǔ)救措施，確保高速公路的安全。

5)排水系統(tǒng)的建議。

a.系桿拱橋排水系統(tǒng)應(yīng)自成體系排除，成橋后橋面雨水，應(yīng)通過管道引至橋下公路的排水溝，不得直接散排于橋下公路路面。并在系桿拱橋上設(shè)置防拋網(wǎng)，保證過往車輛和施工人員的通行安全。

b.系桿拱橋施工完畢后，要修復(fù)完善既有高速公路排水系統(tǒng)，尤其要加強(qiáng)該橋與公路交叉處的排水系統(tǒng)。

6)涉路工程中系桿拱橋應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定設(shè)置車輛限高標(biāo)志及限高防護(hù)架，墩柱及側(cè)墻端面應(yīng)設(shè)置反光里面標(biāo)記。

7)高速公路路基設(shè)施的建議。

在該系桿拱橋施工完成后，應(yīng)對高速公路路基設(shè)施在撤場前進(jìn)行恢復(fù)或還建，如有損壞的，應(yīng)及時修復(fù)。

8)交通通行安全的建議。

a.該橋頂推施工是在G22青蘭高速正常通行的條件下進(jìn)行，建議進(jìn)一步優(yōu)化完善交通組織方案，確保G22高速公路車輛通行安全。

b.設(shè)置必要的施工標(biāo)識、安全標(biāo)識，標(biāo)識要齊全規(guī)范、干凈清晰、設(shè)置地點準(zhǔn)確牢固。夜間施工需設(shè)置夜間警示標(biāo)志、開啟交通指示燈，確保夜間車輛通行安全。對于危險區(qū)域，應(yīng)樹立標(biāo)識牌、警示牌，并派專人24 h值班。

c.在繞行的改移道路起點和終點處應(yīng)配備足夠的交通協(xié)管人員對該地段的交通進(jìn)行疏導(dǎo)和處理突發(fā)事件，并與相關(guān)部門的單位做好協(xié)調(diào)工作，維護(hù)好道路的交通秩序。

d.施工完畢后，應(yīng)對施工占用或被損壞的G22青蘭高速公路及附屬設(shè)施進(jìn)行維修并恢復(fù)原狀，保證原有公路的功能及交通暢通，按照順序依次拆除施工臨時標(biāo)志和安全防護(hù)設(shè)施，恢復(fù)高速公路正常交通秩序；對所使用地段及施工范圍進(jìn)行清理，恢復(fù)原有環(huán)境，對于施工中的揚塵等，應(yīng)進(jìn)行不定時灑水除塵，確保高速公路行車視線良好。

9)根據(jù)制定的施工安全保證措施、交通組織方案和應(yīng)急預(yù)案，在施工期間應(yīng)逐一落實，確保安全施工，防止安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

系桿拱橋上跨高速公路頂推法施工的風(fēng)險主要在于施工中可能出現(xiàn)的路基沉降和車輛通行安全，針對可能產(chǎn)生的不良影響因素和潛在風(fēng)險，應(yīng)采取科學(xué)合理、切實可行的頂推施工方案、應(yīng)急預(yù)案和交通組織方案，通過滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)受力驗算，并采取合理的對策及建議后，該系桿拱橋上跨高速公路頂推法施工總體合理可行，為同類涉路工程的施工提供一定參考依據(jù)和借鑒意義。