快速分區(qū)圍堰法裝配式改造箱涵便道橋施工

張 弛，龍莉波，陸 鍇，楊寅君

（上海建工二建集團(tuán)，上海市200080）

1 工程概況

圍場(chǎng)支河箱涵便道橋位于圍場(chǎng)河與圍場(chǎng)支河交匯處。為滿足浦東機(jī)場(chǎng)T3 航站樓建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)車輛通行以及機(jī)場(chǎng)排水的需求，需拆除原箱涵便道橋，再新建一座機(jī)動(dòng)車道橋。

圍場(chǎng)支河為東側(cè)飛機(jī)跑道關(guān)鍵排水路線，來(lái)自東側(cè)飛機(jī)跑道的雨水經(jīng)過(guò)諸多明渠交匯于蓄水池，隨后通過(guò)水閘及圍場(chǎng)支河，排入圍場(chǎng)河，最后匯入東海。因此，圍場(chǎng)支河在施工期間需要長(zhǎng)期保持暢通，過(guò)水?dāng)嗝鎸挾纫獫M足防汛要求。圍場(chǎng)河路是浦東機(jī)場(chǎng)飛行部土方卸土專用道路，因此在施工期間需保持暢通。

1.1 建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍場(chǎng)支河箱涵便道橋現(xiàn)為跨度10m 的箱涵結(jié)構(gòu)。由于箱涵斷面不能滿足規(guī)劃河道防汛和道路通行要求，擬在該次建設(shè)中拆除箱涵結(jié)構(gòu)，恢復(fù)河道斷面。新建臨時(shí)橋采用簡(jiǎn)支剛接空心板梁結(jié)構(gòu)。橋面寬度29.0 m，橋梁跨徑為10 m+16 m+10 m=36 m，水中采用排架墩和鉆孔灌注樁。兩側(cè)設(shè)置輕型橋臺(tái)。設(shè)計(jì)使用年限3 a，但對(duì)交通功能要求高，荷載等級(jí)為城A 級(jí)。特別的，圍場(chǎng)支河便道橋有重載車輛通行，因此橋梁結(jié)構(gòu)要有足夠的承載力和穩(wěn)定性。

該橋是在施工期間需要使用的橋梁，但仍需按永久性橋梁的要求設(shè)計(jì)。荷載等級(jí)為城－A 級(jí)；人群荷載按《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 11—2011（2019 年版））取用，設(shè)計(jì)車速50 km/h，橋梁寬度按路橋同寬原則設(shè)計(jì)。根據(jù)《浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二級(jí)排水調(diào)整規(guī)劃》[1]，圍場(chǎng)河及其支流主要功能為防洪除澇，無(wú)通航要求。20 a 一遇的排澇水位標(biāo)準(zhǔn)為3.6 m，安全高度為0.5 m，梁底控制標(biāo)高定為4.1 m。圍場(chǎng)河規(guī)劃藍(lán)線寬度42.2 m，圍場(chǎng)河支河河道寬度為30.0 m。地震基本烈度7 度，水平向設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值為0.10g?？紤]到該橋?yàn)榕R時(shí)主干路上的橋梁結(jié)構(gòu)，非永久主干路，抗震設(shè)防類別選用丁類，抗震設(shè)防措施烈度為7度，抗震設(shè)計(jì)方法為B 類。橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)，構(gòu)件重要性系數(shù)1.1。環(huán)境類別II 類。圍場(chǎng)河路不能斷路，圍場(chǎng)河及圍場(chǎng)支河不能斷航，兩條河流都要滿足防汛需求，保證一定的河流寬度。

如圖1 所示，圍場(chǎng)支河施工便道橋?yàn)樾陆?，其橫斷面如圖2 所示；圍場(chǎng)支河臨路橋?yàn)椴鸪扔邢浜蟮男陆蛄?。施工期間為滿足路通水通，需先通一座橋再通另一座橋。圍場(chǎng)支河施工便道橋完成后再進(jìn)場(chǎng)施工臨路橋。因工期緊張，設(shè)計(jì)將整跨的橋縱向拆分成兩座橋。保留箱涵及上方圍場(chǎng)河路，優(yōu)先施工新橋及臨時(shí)補(bǔ)償?shù)缆?。新橋竣工后，開始施工剩余部分橋梁。由于箱涵那里的橋墩在現(xiàn)狀陸地，因此在陸域施工現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)；蓋梁施工完成后，拆除排水箱涵，打通河道，吊裝施工。

圖1 圍場(chǎng)支路便道橋現(xiàn)場(chǎng)照片

圖2 圍場(chǎng)支路便道橋橋梁橫斷面（單位：mm）

圍場(chǎng)支河臨路橋?yàn)樵诂F(xiàn)有箱涵結(jié)構(gòu)上翻建結(jié)構(gòu)，需對(duì)原箱涵進(jìn)行拆除。特別注意：考慮到其主要服務(wù)對(duì)象為施工期間的各類重載車輛，結(jié)構(gòu)選擇應(yīng)保證施工特載行駛的安全性。結(jié)構(gòu)驗(yàn)算需要考慮重載車輛這一移動(dòng)荷載。

橋墩采用多柱式蓋梁橋墩，立柱與樁間通過(guò)系梁連接。蓋梁、立柱、系梁均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，立柱采用直徑為800 mm 圓立柱，立柱間距3 m，橋臺(tái)采用輕型橋臺(tái)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。樁基擬采用樁徑800 mm 鉆孔灌注樁。橋梁上部結(jié)構(gòu)擬采用剛接先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁。空心板梁橋在結(jié)構(gòu)性能和使用成本上均有明顯優(yōu)勢(shì)。其中，10 m 板梁梁高0.55 m，13 m 板梁梁高0.65 m，16 m 板梁梁高0.85 m。單片預(yù)制空心板中梁寬1. 25 m，邊梁寬1.475 m，梁間通過(guò)寬0.37～0.45 m 濕接縫橫向連接。圍場(chǎng)河支河便道橋橫斷面布置如下：0.5 m（防撞墻）+0.75 m（設(shè)施帶）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+0.75 m（設(shè)施帶）+0.5 m（防撞墻）=10.0 m。

1.2 細(xì)部設(shè)計(jì)

人行道欄采用鑄造石欄桿或者其他仿石材欄桿進(jìn)行適當(dāng)裝飾。選用具有良好耐久性的建筑材料。機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道鋪裝總厚18 cm，上層10 cm 厚瀝青混凝土，下層8 cm 厚C50 混凝土調(diào)平層。人行道采用防滑地磚。

橋墩處為連續(xù)橋面，橋臺(tái)處設(shè)80 型鋼伸縮縫（橡膠伸縮縫造價(jià)高），采用板式橡膠支座。通過(guò)橋面縱、橫向排水，并將水匯入路面集水井，不設(shè)排水管道。臺(tái)后機(jī)動(dòng)車道范圍內(nèi)設(shè)置8 m 長(zhǎng)搭板。配置燈光系統(tǒng)與緣石。橋梁和橋臺(tái)面采用裝配式施工方法：剛接空心板梁由工廠預(yù)制，運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制吊裝就位后，現(xiàn)澆橫向接縫。橋梁下部結(jié)構(gòu)，橋墩、橋臺(tái)采用吊模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土的方法施工。安裝鋼筋混凝土泄水管?？捎肬 型鋅鐵皮式伸縮縫（其上依次為“三油二氈”的貼式防水層、混凝土保護(hù)層、瀝青混凝土）。

2 圍堰法的工藝原理

過(guò)水?dāng)嗝鎸挾刃铦M足機(jī)場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)排水和防汛要求。根據(jù)過(guò)水?dāng)嗝鎸挾炔煌?，擬定兩個(gè)方案，在非汛期施工，如圖3 所示。分段施工圍堰是為了保證主河道施工期間有寬20 m 以上的過(guò)水?dāng)嗝?。采? m長(zhǎng)的拉森鋼板樁圍堰（156 m）加土石袋圍堰（40 m）。部分采用拉森鋼板樁是由于土石袋圍堰需向下放坡砌筑，減小過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，控制出水口出水，如圖4所示。

圖3 鋼板樁圍堰做法剖面圖

圖4 圍堰施工方案

采用拉森鋼板樁圍堰另一個(gè)原因是其可以采用機(jī)械施工，且效率為12 m/d，優(yōu)于人工土石袋5 m/d。而其余部分采用土石袋圍堰是因?yàn)楝F(xiàn)有橋梁下方無(wú)法施工拉森鋼板樁。

3 施工方案

施工方案以圍場(chǎng)支河以及圍場(chǎng)河路保通為前提，圍場(chǎng)支河過(guò)水?dāng)嗝鎸挾葷M足要求，且滿足非汛期施工方案的假定條件?，F(xiàn)狀為10 m 跨的箱涵結(jié)構(gòu)，由于箱涵斷面不能滿足規(guī)劃河道和臨路要求，擬拆除箱涵結(jié)構(gòu)，恢復(fù)河道斷面。

3.1 施工流程

圍場(chǎng)支河便道橋施工絕對(duì)工期為4～5 個(gè)月，考慮圍場(chǎng)河路為飛行部卸土路線，在施工過(guò)程中按保通考慮。將原圍場(chǎng)支河橋分為兩個(gè)獨(dú)立的三跨單體橋梁，施工期間先保通圍場(chǎng)河路，施工東側(cè)單體橋，如圖5 所示，后施工西側(cè)單體橋，如圖6 所示。剛接空心板梁采用工廠預(yù)制，運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制吊裝就位后現(xiàn)澆橫向接縫施工方法。橋梁下部結(jié)構(gòu)，橋墩、橋臺(tái)采用吊模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土的施工方法。

圖5 圍場(chǎng)支河橋梁保通施工方案

圖6 剩余橋梁施工

3.2 圍堰施工方案

考慮過(guò)水?dāng)嗝娴淖畈焕绊?，圍堰的布置需至少滿足河道10 m 寬度的要求。依據(jù)是否共用河中間的圍堰，有兩套施工流程。

如圖7（a）所示，第一階段在東側(cè)橋圍堰施工：圍堰內(nèi)樁基、橋墩橋臺(tái)、柱、蓋梁施工（工期80 d）；如圖7（b）所示，第二階段開始蓋梁吊裝施工，道路鋪裝，設(shè)施安裝（工期30 d）；如圖7（c）所示，第三階段施工西側(cè)橋樁基、橋墩橋臺(tái)、柱、蓋梁施工，原箱涵結(jié)構(gòu)拆除（工期80 d）；如圖7（d）所示，第四階段開始蓋梁吊裝施工，道路鋪裝，設(shè)施安裝（工期30 d）。若能共用河中間圍堰，則會(huì)省去拆除和新建一側(cè)圍堰的時(shí)間，縮短約30 d 工期。

圖7 圍堰施工方案

3.3 樁基施工方案

鉆孔灌注樁施工采用GPS-10 型鉆孔樁鉆機(jī)2臺(tái)，含養(yǎng)護(hù)絕對(duì)工期25 d。采用直徑800 mm 的鉆孔灌注樁。樁長(zhǎng)44 m 的樁24 根，樁長(zhǎng)46 m 的樁20根，具體布設(shè)如圖8 所示。

圖8 樁的排布

3.4 預(yù)制板梁吊裝方案

板梁采用預(yù)制形式，最重板梁約為26 t，長(zhǎng)度為16 m。擬采用100 t 汽車吊吊裝施工，如圖9 所示。施工次序如圖10 所示。

圖9 裝配式吊裝預(yù)制板梁

圖10 預(yù)制梁板吊裝施工次序

3.5 現(xiàn)場(chǎng)管線保護(hù)方案

污水管與橋臺(tái)位置重合，污水管需局部搬遷。如圖11 所示，管線信息為初勘資料，尚無(wú)詳勘，除污水管及35 kV 以外其他管線現(xiàn)場(chǎng)均未找到其明確路由。

根據(jù)初勘及現(xiàn)場(chǎng)情況，該區(qū)域涉及到需保護(hù)的給排水管線、污水管及35 kV 電力管。其中電力管須在地基處理期間加以保護(hù)。

PHC 管樁施工期間的管線保護(hù)：電力管兩側(cè)開樣溝，暴露管線。所有管樁施工期間避開該管線。樣溝布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位防止沉樁期間的擠土效應(yīng)對(duì)原管線的不利影響。

換填土期間的管線保護(hù)：35 kV 電力管的兩側(cè)以及10 kV 電力管、信息管、給水總管靠近地基處理區(qū)域的一側(cè)均采用水泥攪拌樁加固，其他區(qū)域開挖換填二灰土。換填深度5 m。

圖11 管線初勘資料信息

3.6 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工方案

圖12 展示了橋梁現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明的施工次序：新橋圍堰、現(xiàn)澆，再進(jìn)行裝配式吊裝；舊橋圍堰、現(xiàn)澆，再進(jìn)行裝配式吊裝。

圖12 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工方案

3.7 橋面鋪裝施工方案

橋面鋪裝時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)影響較大的有兩個(gè)因素：防水排水（基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中有水應(yīng)防止凍融）和伸縮縫（溫度）。簡(jiǎn)支板橋梁橫截面一般都設(shè)計(jì)成等厚度的矩形截面，有時(shí)候?yàn)榱藴p少自重可以將受拉區(qū)稍加挖空做成矮肋式板橋。簡(jiǎn)支板橋板厚跨比小于1/18 時(shí)可采用“矮肋”，通過(guò)增加橫隔梁來(lái)增加剛度，減少變形。履帶車（50 t），以及80 t、100 t、120 t 的平板掛車，應(yīng)分批次、低速、勻速通過(guò)。對(duì)50 t 履帶吊驗(yàn)算荷載時(shí)，需要兩車距離相隔50 m。

在車輛荷載作用下，橋面板每跨長(zhǎng)寬相近時(shí)實(shí)際處于雙向受力狀態(tài)，如圖13（a）所示。因此，除了配置縱向受力鋼筋，還要在板內(nèi)設(shè)置橫向分布鋼筋，如圖13（b）所示。且不得少于單位板寬上主筋面積的15%，其間距應(yīng)不大于25 cm。便道橋橫斷面布置為：0.5 m（防撞墻）+0.75 m（設(shè)施帶）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+0.75 m（設(shè)施帶）+0.5 m（防撞墻）=10.0 m。

圖13 橋面鋪裝

4 總體設(shè)備及人員配置

根據(jù)該工程工作量與工程實(shí)踐，根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃要求配置相應(yīng)數(shù)量的工人，需合理搭配：鉆樁工（20人）、混凝土工（10 人）、木工（10 人）、鋼筋工（10人）、電焊工（4 人）、機(jī)工（4 人）、電工（4 人）、普工（40 人）等。進(jìn)行勞動(dòng)力的優(yōu)化組合，最大限度地減少窩工、浪費(fèi)工現(xiàn)象，有計(jì)劃地組織流水施工。所需施工機(jī)械見表1。

表1 施工機(jī)械

5 工程造價(jià)

快速圍堰配合簡(jiǎn)支裝配式的橋梁，不僅工期短，同時(shí)造價(jià)相對(duì)低廉，具體工程造價(jià)見表2。

表2 工程造價(jià)

6 結(jié) 論

采用拉森鋼板樁與砂土袋分區(qū)圍堰結(jié)合方法，可以保證在不停航與防汛要求下滿足橋梁的快速施工，并且保護(hù)好原有管線。用現(xiàn)澆和預(yù)制裝配式結(jié)合的辦法，尤其是快速地吊裝或鋪設(shè)橋面梁板等?？焖賴哐b配式的橋梁施工法也可以應(yīng)用于包括箱涵在內(nèi)的其他橋梁形式上，尤其適用在有不停航和防汛要求的河流上橋梁的建造。