雙層鋼桁橋原位大修施工組織及安全管理

錢國輝

（上海市道路運輸事業(yè)發(fā)展中心，上海市 200025）

0 引 言

橋梁是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，我國自20世紀40年代起開始了自主橋梁建設(shè)，相繼建成了錢塘江大橋、南京長江大橋、柳州大橋、泖港大橋等。20世紀90年代至今，我國橋梁建設(shè)開始大跨步發(fā)展，相繼建設(shè)了南浦大橋、虎門大橋、東海大橋、港珠澳大橋等。這些橋梁在經(jīng)過三四十年長期運營后，基本均存在一定病害，同時隨著社會的發(fā)展及交通需求的轉(zhuǎn)變，部分橋梁還存在一些功能不足問題。因此，城市橋梁更新維護也逐漸成為一個迅速發(fā)展的行業(yè)方向。目前國內(nèi)許多橋梁進行過大規(guī)模維護更新，包括九江長江大橋[1]、南京長江大橋[2]、上海外白渡橋、浙江路橋[3]、楊浦大橋等。

不同于新建工程，橋梁大修項目受制于既有結(jié)構(gòu)特點及外在環(huán)境限制，其施工組織常常還需考慮現(xiàn)狀通行情況，實施難度較大。同時，施工風(fēng)險點也較新建項目多，除去常規(guī)施工風(fēng)險外，還需考慮施工期間對周邊環(huán)境及運行設(shè)施的安全影響，安全管理難度較大。

1 項目概況

松浦大橋為跨越黃浦江的雙層公鐵兩用橋，大橋于1976年6月建成，是黃浦江上的第一座橋，也是黃浦江上游目前重要的過江通道。主橋上部結(jié)構(gòu)為兩聯(lián)96 m+112 m連續(xù)鉚接鋼桁梁，下部基礎(chǔ)為鋼管樁基礎(chǔ)。主橋上層原設(shè)計為雙向2車道公路，實際通行中，非機動車過江需求較大，上層實為機非混行狀態(tài)；下層原設(shè)計為單線鐵路，2012年橋位東側(cè)約15 m左右新建了專用鐵路橋，自此下層原鐵路停運。松浦大橋總體布置示意及現(xiàn)狀如圖1、圖2所示。

圖1 松浦大橋立面圖（單位：m）

圖2 松浦大橋現(xiàn)狀照片

2 設(shè)計方案及施工內(nèi)容

結(jié)合松浦大橋原結(jié)構(gòu)狀態(tài)及現(xiàn)狀功能需求，對其進行原位大修改造設(shè)計。主橋上層進行創(chuàng)新性拓寬設(shè)計，在維持兩片主桁結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)不變條件下，通過新建組合橋面拓寬上層橋面，對拓寬后受力不足的桿件及節(jié)點進行加固，改建后設(shè)置雙向6車道；下層拆除原鐵路廢棄結(jié)構(gòu)，新建鋼橋面作為非機動車專用道，改建原下層鐵路橋兩側(cè)檢修道，作為行人通道（見圖3）[4]。大修中同時對主橋原結(jié)構(gòu)病害如銹蝕、船撞變形等進行修繕。

圖3 主橋大修前后結(jié)構(gòu)斷面（單位：m）

根據(jù)設(shè)計方案，松浦大橋主橋大修主要施工內(nèi)容包括：（1）拆除原下層鐵軌及廢棄鐵路設(shè)施、拆除原上層鋼橋面、拆除廢棄附屬設(shè)施等；（2）原主橋保留主桁鋼結(jié)構(gòu)原位涂裝；（3）新建主橋下層人非專用橋面；（4）主橋支座更換；（5）主桁部分節(jié)點、桿件加固；（6）新建主橋上層組合橋面；（7）部分船撞變形桿件進行矯正修復(fù)。

3 項目實施重難點

松浦大橋作為G320國道跨越黃浦江的重要節(jié)點，是連接松江、金山與市區(qū)的主要通道，同時還是兩岸居民非機動車過江的重要途徑，周邊施工環(huán)境復(fù)雜，存在運營鐵路、航道等設(shè)施，整體施工組織限制條件較多（見圖4）。項目實施難點主要包括：

圖4 松浦大橋周邊環(huán)境

（1）保障通行要求高，施工組織困難

作為周邊10 km范圍內(nèi)唯一可供非機動車通行的越江橋梁，松浦大橋?qū)χ苓吘用癯鲂杏兄鴺O為重要的意義，為此施工期間非機動車正常通行是需要重點保障的。同時，由于其作為區(qū)域內(nèi)重要的經(jīng)濟通道及交通要道，交通部門要求上層公路封交時間不能超過18個月。但是，松浦大橋大修工程施工內(nèi)容特別繁雜，如何在通行條件及封交條件限制下，合理組織各專業(yè)施工，從而保證施工在各項約束條件下順利完成，這給施工組織提出了極高的要求。

（2）施工限制多，項目安全風(fēng)險大

松浦大橋距離主橋東側(cè)新建的鐵路專用路線較近，拓寬前距離約15 m，拓寬后最近距離約9 m，同時上層橋面高出運營鐵路軌面約10 m?？紤]到鐵路運營安全，鐵路部門對大型機械施工、危大工程施工時間、橋面作業(yè)人員管理等都有相關(guān)要求。

松浦大橋跨越黃浦江三級航道，橋下通行船只流量極高、噸位較大。松浦大橋是黃浦江上通航凈高最低的橋梁，在運營期間曾多次被過往船舶撞擊。因此，海事部門要求施工中需采取有效措施保障施工期間船舶通行及橋梁結(jié)構(gòu)的安全。

結(jié)合該項目施工內(nèi)容分析，施工中存在高空作業(yè)、起重吊裝、水上作業(yè)等多項危大工程，且作業(yè)持續(xù)時間長、涉及范圍廣，實施安全風(fēng)險較大，項目安全管理要求很高。

（3）設(shè)計方案難度大，施工管理要求高

受制于橋位周邊環(huán)境條件，考慮既有過江資源的充分利用，該項目在松浦大橋主橋拓寬時創(chuàng)新采用了基礎(chǔ)不變條件下維持兩片桁架的總體方案。項目實施過程中需在原位持荷條件，對主桁部分桿件及節(jié)點進行加固，且根據(jù)設(shè)計要求，桿件加固需在整體荷載較輕時進行。這種原位持荷條件下全橋大規(guī)模的整體加固在國內(nèi)為首次實施。如何在保證既有橋梁安全的基礎(chǔ)上很好地實現(xiàn)設(shè)計意圖，對項目整體施工組織及管理提出了很大的挑戰(zhàn)。

4 施工組織總體方案

項目實施中，結(jié)合設(shè)計要求及意圖，充分考慮現(xiàn)場施工條件、交通需求及相關(guān)設(shè)施權(quán)屬單位管理要求等。松浦大橋大修總體施工分為三個階段進行。

第一階段：下層人非專用通道改建施工。本階段主要施工內(nèi)容為主橋下層廢棄設(shè)施拆除、主桁保留結(jié)構(gòu)涂裝、主橋下層橋面安裝、主桁加固件臨時安裝、主桁橫聯(lián)更換、下層臨時附屬設(shè)施施工等（見圖5）。該階段不影響松浦大橋的原上層交通。

圖5 松浦大橋下層改建

第二階段：臨時開放下層非機動車道，封閉上層公路交通，進行主橋上層大修改造施工。本階段主要施工內(nèi)容為主橋上層原橋面拆除、主橋支座更換、主桁加固修繕、主橋上層橋面架設(shè)、上層附屬設(shè)施施工。該階段松浦大橋原上層機動車繞行，非機動車通過下層過江（見圖6）。

圖6 松浦大橋上層施工下層通行

第三階段：開放上層公路，封閉下層人非通道，進行主橋下層永久附屬設(shè)施施工。本階段主要施工內(nèi)容為拆除下層臨時施工設(shè)施、下層永久附屬設(shè)施施工。該階段松浦大橋機動車及非機動車均在上層通行。

施工完成后，松浦大橋全面開放，上層為雙向6車道公路，下層為非機動車及行人專用通道。

5 施工管理及安全管理措施

5.1 主橋大修施工管理

松浦大橋主橋施工改造施工內(nèi)容多，施工組織復(fù)雜，如何科學(xué)組織并在施工過程中加強管理極為重要。針對本項目的特點，在施工組織及管理方面主要有以下幾個重點：

（1）做好重點專項施工方案協(xié)調(diào)

鑒于項目外在影響條件多，施工中應(yīng)做好各方的協(xié)調(diào)工作，確保施工方案的可行性與可操作性。特別是要協(xié)調(diào)好主橋大修中需占用航道及利用鐵路天窗期施工的相關(guān)工作。經(jīng)過多次協(xié)商溝通，最終鐵路及航道部門同意在夜間天窗期內(nèi)采用浮吊吊裝上層橋面，吊裝期間臨時封閉單側(cè)航道。這種施工方式在黃浦江上為首次。現(xiàn)場實施中吊裝工作順利實施，單日4小時天窗期內(nèi)可吊裝2片梁。

（2）加強各項工序銜接管理

上層主橋改造期間，主橋頂升、主橋加固、主梁架設(shè)等工序尤其要加強銜接管理。提前做好人員、設(shè)備等檢查，加強每道工序、每個節(jié)點的進度管理，確保各項工作按計劃完成，保障整體封交時間可控。現(xiàn)場施工時，在主橋上層拆除期間安排進行頂升施工準備，拆除完成后實施頂升，頂升過程中開展主桁加固，所有施工分聯(lián)進行，確保整體施工流水作業(yè)在可控范圍內(nèi)最大化提高施工效率，縮短施工工期。實施中主橋上層封交總計16個月，比交通部門的要求縮短了2個月。

（3）嚴抓方案及計劃落實管理

下層改造期間，上層改造提前實施部分的工作落實及主橋加固的進度計劃尤其要嚴抓落實，因為這兩部分工作直接影響整體施工的進展。實施過程中，組織設(shè)計、施工、監(jiān)理單位，對下層改造期間上層改造能提前實施的部分工作進行排查，制定合理的施工方案及計劃，將主橋主桁加固件臨時安裝及橫聯(lián)更換工作提前進行，在確保加固效果及結(jié)構(gòu)安全的前提下，加快項目整體進度。主橋加固過程中，通過對高強螺栓和鉚釘施工兩只關(guān)鍵隊伍的合理安排和管理，協(xié)調(diào)兩者同步推進，提升整體加固效率，為后續(xù)主梁架設(shè)創(chuàng)造有利條件。

5.2 主橋大修安全管理

松浦大橋主橋大修期間涉及高空作業(yè)、水上作業(yè)、拆除作業(yè)、吊裝作業(yè)、涉鐵及跨航道作業(yè)、施工作業(yè)與交通通行交叉進行等高風(fēng)險點，整個施工期間安全管理要求極高。項目管理期間為保障整體安全，采取了多項有效措施。

（1）強化安全意識，加強對現(xiàn)場管理人員和作業(yè)人員的安全教育。

本項目由于存在涉鐵及跨航道作業(yè)，存在機械侵占航道、侵入鐵路限界等大型風(fēng)險點，也存在小型工具或雜物落水、易飄物侵害鐵路接觸網(wǎng)等臨散風(fēng)險點。其中臨散風(fēng)險點由于其作業(yè)面廣且分散、作業(yè)持續(xù)時間長，現(xiàn)場管理難度較大，因此提高作業(yè)人員的安全意識尤其重要。施工中通過接受鐵路及航道部門的安全培訓(xùn)、安全晨會教育、觀看警示片等方式，提高作業(yè)面工人的安全意識，在主橋大修改造期間做到工具及時收納、現(xiàn)場工完料清，消除施工期間安全隱患。

（2）設(shè)置合理安全設(shè)施，確保主橋改造期間施工安全。

主橋改造期間，為保證施工期間航道、非機動車臨時通行等安全，設(shè)置了多項安全設(shè)施，提供足夠的安全保護。根據(jù)總體施工安全要求，主橋上層施工期間，下層將開放給非機動車通行，如何確保施工期間社會車輛通行的安全，成為本項目安全管理的重點。項目實施過程中，在充分考慮施工便利及安全防護需求的條件下，專門設(shè)計了一套模塊化移動式安全防護棚架，在主橋上層施工期間在相應(yīng)作業(yè)面以下設(shè)置該防護棚架，并張貼相關(guān)警示標(biāo)志，同時在橋面兩側(cè)設(shè)置鋼絲網(wǎng)圍欄及臨時塑料防撞護欄，確保施工期間通行車輛及人員安全（見圖7、圖8）。

圖7 防護棚架示意圖

圖8 下層通行警示及防護棚架

（3）加強安全檢查及管理，督促監(jiān)督各項安全措施落實到位。

由于項目施工作業(yè)面廣、安全風(fēng)險多，現(xiàn)場工人安全意識參差不齊，因此除必要的教育以外，還重點加強日常檢查，特別是關(guān)鍵作業(yè)點的安全措施落實檢查，包括安全繩佩戴、易飄物管理、警示標(biāo)志擺放等。同時，加強與鐵路及海事部門的聯(lián)系，涉鐵及跨航道作業(yè)時，邀請鐵路及航道專業(yè)監(jiān)管人員參與項目檢查，發(fā)現(xiàn)常規(guī)施工不常見風(fēng)險點，確保鐵路及航道運行安全。

6 結(jié)語

該項目屬于原位持荷且不中斷全部交通條件下的雙層鋼桁梁橋梁大修工程，在國內(nèi)屬于首次實施，整個項目中的持荷加固、不中斷交通施工等工作具有鮮明的技術(shù)特點及較高的管理難度。

項目實施過程中，結(jié)合項目設(shè)計意圖，提出多階段施工組織方式，最大程度地節(jié)約了施工工期，也保障了施工期間不中斷非機動車通行。同時，通過有效的附加安全措施及全覆蓋安全管理，消除邊通行邊施工帶來的極大安全隱患，保證了無安全事故發(fā)生。

針對外部環(huán)境復(fù)雜、安全風(fēng)險點多的特點，積極組織協(xié)調(diào)各設(shè)施管理單位，制定可靠方案，施工中加強多方聯(lián)系及溝通，確保了施工影響范圍內(nèi)其他設(shè)施的安全運行。

該項目的管理經(jīng)驗可為后續(xù)類似橋梁改造項目提供參考，同時也為城市橋梁更新積累更多的施工及管理經(jīng)驗，有助于提升城市建設(shè)管理水平。