市政高架橋跨越高速公路橋梁施工方案比選

柴加兵

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽市 110166)

隨著我國城鎮(zhèn)化的深入發(fā)展，市政道路與公路不斷交叉、重合。解決市政路網(wǎng)跨越或者下穿高速公路是目前面臨的一個(gè)比較棘手的問題；反之，高速公路跨越或下穿城市快速路也面臨著同樣的問題。以呼和浩特市海拉爾東街-海拉爾西街-金海路改造提升二期工程?hào)|延伸線互通上跨機(jī)場(chǎng)高速為基礎(chǔ)，對(duì)其施工方案進(jìn)行分析比選，希望能為快速路跨越高速及類似項(xiàng)目橋梁施工方案提供參考。

1 工程概況

本項(xiàng)目為海拉爾東街-海拉爾西街-金海路改造提升二期工程，在一期工程基礎(chǔ)上向東西進(jìn)行延伸，命名為東延伸線、西延伸線。其中東延伸線起點(diǎn)與一期起點(diǎn)順接，位于科爾沁高架東側(cè)，平行京包鐵路向東延伸，終點(diǎn)與機(jī)場(chǎng)路Y型交叉，東延伸線全長(zhǎng)4.3km。二期工程平面布置見圖1。

東延伸線終點(diǎn)與機(jī)場(chǎng)路采用Y型互通相接。Y型互通區(qū)機(jī)場(chǎng)路范圍為K10+825～K12+445，長(zhǎng)度1620m。南起機(jī)場(chǎng)路現(xiàn)狀橋梁跨京包鐵路北側(cè)橋臺(tái)位置，向北延伸1620m。原有機(jī)場(chǎng)路路面寬度為27m，路基寬度28.5m，雙向四車道。為實(shí)現(xiàn)Y型互通，設(shè)置A匝道橋上跨機(jī)場(chǎng)路后接入機(jī)場(chǎng)路，B匝道橋接入機(jī)場(chǎng)路，C匝道橋接入海拉爾東街，D匝道橋上跨A、C匝道后接入海拉爾東街。影響機(jī)場(chǎng)路主要施工內(nèi)容為：上跨橋梁兩座，互通區(qū)主線加快加減速車道設(shè)置及路基加寬填高處理。其中A匝道與機(jī)場(chǎng)路相交，采用1-50m簡(jiǎn)支鋼混組合梁跨越高速，凈空≥5.5m；D匝道橋與機(jī)場(chǎng)路相交，采用24.5m+36m+29.5m連續(xù)鋼混組合梁跨越高速，其中36m跨徑跨越高速，凈空≥5.5m；A、D匝道跨越高速均采用一次跨越，機(jī)場(chǎng)路中分帶均不落墩?，F(xiàn)場(chǎng)交叉方式見圖2。

圖2 A匝道跨越機(jī)場(chǎng)高速平面布置圖

2 橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

互通區(qū)橋梁采用如下設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[1]:

(1)道路等級(jí)：城市主干道。

(2)設(shè)計(jì)車速：匝道設(shè)計(jì)速度為30～40km/h。

(3)橋梁設(shè)計(jì)荷載：城-A級(jí)。

(4)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。

(5)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。

(6)設(shè)計(jì)使用年限：100年。

(7)環(huán)境類別： Ⅱ類。

(8)橋面防水等級(jí)：I級(jí)。

(9)橋梁護(hù)欄防撞等級(jí)： SS級(jí)。

(10)凈空高度：A、D匝道橋跨越高速凈空≥5.5m；互通區(qū)匝道交叉，橋下凈空≥5.0m；匝道跨越市政規(guī)劃路凈空≥4.5m。

(11)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

①單向雙車道匝道標(biāo)準(zhǔn)段斷面為：0.5m(防撞護(hù)欄)+9.0m(機(jī)動(dòng)車道)+0.5m(防撞護(hù)欄)=10.0m。

②單向雙車道匝道標(biāo)準(zhǔn)段斷面為：0.5m(防撞護(hù)欄)+10.75m(機(jī)動(dòng)車道)+0.5m(防撞護(hù)欄)=11.75m。

(12)地震荷載

地震基本烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.2g，橋梁抗震設(shè)防分類為乙類，按9度采取抗震措施。

(13)臺(tái)后填土高度控制在6.0m左右。

3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)寬度10.0m和11.75m，跨徑30m左右鋼混組合梁，橋?qū)?0.0m，采用單箱2室，設(shè)計(jì)線處梁高1.8m，底板水平，橫坡通過調(diào)整腹板高度形成。組合梁橋面板厚度250～350mm；鋼梁上翼緣厚度24～40mm，底板厚度12～40mm，腹板厚度14～20mm。鋼箱梁頂板、底板、腹板設(shè)置縱向加勁肋，橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距4m，其間設(shè)置腹板豎向加勁肋。在橫橋向支座內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼箱限位擋塊。在邊跨受壓區(qū)、中跨受壓區(qū)每道腹板設(shè)置一道縱向加勁肋，加勁肋距組合梁頂板的高度為400mm，縱向加勁肋采用板肋形式。在端橫梁和中橫梁處設(shè)置支座，支座處橫梁內(nèi)設(shè)置支座加勁肋，加勁肋板厚為30～50mm。底板加勁肋在支座附近橫隔板處斷開與之焊接，其余均連續(xù)。

標(biāo)準(zhǔn)寬度10.0m跨徑1-50m鋼混組合梁，橋?qū)?0.0m，采用單箱2室，設(shè)計(jì)線處梁高2.3m，底板水平，橫坡通過調(diào)整腹板高度形成。組合梁橋面板厚度250～350mm；鋼梁上翼緣厚度30～40mm，底板厚度12～40mm，腹板厚度14～20mm。鋼箱梁頂板、底板、腹板設(shè)置縱向加勁肋，橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距4m，其間設(shè)置腹板豎向加勁肋。在橫橋向支座內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼箱限位擋塊。跨中受壓區(qū)每道腹板設(shè)置一道縱向加勁肋，加勁肋距組合梁頂板的高度為400mm，縱向加勁肋采用板肋形式。在端橫梁處設(shè)置支座，支座處橫梁內(nèi)設(shè)置支座加勁肋，加勁肋板厚為30mm。底板加勁肋在支座附近橫隔板處斷開與之焊接，其余均連續(xù)。

3.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)橋墩

主橋標(biāo)準(zhǔn)橋墩橫橋向呈Y型，上寬下窄，側(cè)面以曲線過渡，立面呈花瓶形狀；中間墩順橋向?yàn)榈群瘢穸葹?.6m，具體詳見橋墩一般構(gòu)造圖；過渡墩墩頂通過曲線由1.6m變厚至2.7m。

(2)基礎(chǔ)

墩臺(tái)基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑分別為1.6m。基樁均設(shè)置聲測(cè)管。

匝道區(qū)橋墩承臺(tái)厚度均為2.5m，底面均設(shè)置15cm厚的C15素混凝土墊層；下部結(jié)構(gòu)施工完成后，需恢復(fù)承臺(tái)開挖范圍內(nèi)的道路結(jié)構(gòu)。

4 施工方案設(shè)計(jì)比選

以A匝道1-50m橋梁跨越高速作為研究對(duì)象，進(jìn)行施工方案比較。

A匝道與機(jī)場(chǎng)高速交叉處采用1-50m鋼混組合梁跨越機(jī)場(chǎng)高速，凈空5.0m,橋墩落于機(jī)場(chǎng)高速邊坡上，橋墩采用花瓶墩、承臺(tái)為方型承臺(tái)，尺寸為6.6m×6.6m,承臺(tái)旋轉(zhuǎn)，平行機(jī)場(chǎng)路方向布置，承臺(tái)位于機(jī)場(chǎng)路邊坡上，承臺(tái)邊緣距離行車道路面最小距離為2.27m,承臺(tái)距離坡腳約3.5m。施工時(shí)需要打入鋼板樁防護(hù)路基，然后開挖路基，進(jìn)行樁基和承臺(tái)施工。

4.1 頂推施工

頂推施工時(shí)考慮將防撞墻、橋面板一并施工完成后，同時(shí)進(jìn)行頂推，最大限度地減少施工對(duì)現(xiàn)行交通的影響。由于頂推重量增加，會(huì)增加一部分造價(jià)，但是減少了對(duì)現(xiàn)行交通的影響。頂推施工布置圖見圖3。

圖3 頂推施工布置圖(一)

1-50m頂推情況如下：

(1)于臨近跨搭設(shè)頂推施工平臺(tái)，封閉中央分隔帶兩側(cè)各1車道，中央分隔帶處臨時(shí)墩，利用原中間車道及3.25m硬路肩通行，中分帶臨時(shí)施工時(shí)間2d。

(2)在頂推范圍內(nèi)搭設(shè)施工棚，用于施工期間不中斷交通防護(hù)，整個(gè)過程約2d。

(3)解除封閉道路，恢復(fù)通行，于頂推施工平臺(tái)上方制作梁段及鋼導(dǎo)梁，進(jìn)行頂推。

(4)完成50m鋼混組合梁頂推，整個(gè)頂推過程10d。頂推施工過程見圖4。

圖4 頂推施工布置圖(二)

(5)拆除棚架，拆除臨時(shí)支架，恢復(fù)中央分隔帶。封閉時(shí)間約3d。

(6)完成主跨橋梁施工后，進(jìn)行兩側(cè)引橋施工及橋面系施工。

綜上所述，1-50m鋼混組合梁采用頂推施工，對(duì)交通影響約7d，整個(gè)造價(jià)約300萬元，整個(gè)頂推施工過程約為17d。

4.2 節(jié)段吊裝施工

1-50m節(jié)段吊裝情況如下：

(1)封閉中央分隔帶兩側(cè)各1車道，施工中央分隔帶處臨時(shí)墩,及橋墩處臨時(shí)墩。利用3.25m硬路肩通行。中分帶臨時(shí)施工時(shí)間2d。

(2)右側(cè)半幅車道封閉，節(jié)段吊裝，焊接施工。打開中分帶，利用硬路肩及原車道實(shí)現(xiàn)道路通行。半幅封閉施工約3d。節(jié)段吊裝施工布置見圖5。

圖5 節(jié)段吊裝施工布置圖(一)

(3)左側(cè)半幅車道封閉，節(jié)段吊裝，對(duì)接焊接施工。右側(cè)半幅利用原車道及硬路肩實(shí)現(xiàn)道路通行。半幅封閉施工約3d。

(4)在橋下范圍內(nèi)搭設(shè)施工棚，用于后續(xù)施工期間不中斷交通防護(hù)，整個(gè)過程約2d。

(5)進(jìn)行橋面板及護(hù)欄施工,整個(gè)施工月 15d。

(6)拆除棚架，拆除臨時(shí)支架，恢復(fù)中央分隔帶。封閉時(shí)間約3d。節(jié)段吊裝施工過程見圖6。

圖6 節(jié)段吊裝施工布置圖(二)

(7)進(jìn)行橋面系施工。

綜上所述，1-50m鋼混組合梁采用節(jié)段吊裝施工，對(duì)交通影響約13d，整個(gè)造價(jià)約180萬元，整個(gè)節(jié)段吊裝施工過程約為28d。

相對(duì)頂推施工節(jié)約約120萬元。

4.3 施工方案比選

根據(jù)上述施工過程，對(duì)頂推施工和節(jié)段吊裝進(jìn)行綜合比較，比較結(jié)論見表1。

表1 施工方案比選

根據(jù)上述比較，知道頂推施工與節(jié)段吊裝施工各有優(yōu)缺點(diǎn)。頂推施工的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)行交通影響較小，但是造價(jià)較節(jié)段吊裝要高出不少；節(jié)段吊裝施工最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約造價(jià)，但是對(duì)現(xiàn)行交通影響較大。本項(xiàng)目位于機(jī)場(chǎng)高速公路節(jié)點(diǎn)位置，交通量非常大，所以選擇了頂推施工，雖然增加部分造價(jià)，但是減少了施工期間對(duì)交通的影響，特別是施工期間行車安全性較高。

5 結(jié)論

通過上述比較，知道頂推施工與節(jié)段吊裝施工各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是頂推施工最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)交通影響較小，行車安全性比較好，但是頂推施工的缺點(diǎn)也比較明顯，就是施工較為復(fù)雜，準(zhǔn)備工作較多，增加造價(jià)較大；節(jié)段吊裝的最大優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但是對(duì)行車有影響。選擇何種跨越方式進(jìn)行施工需要考慮項(xiàng)目所處位置交通量大小，對(duì)于交通量較大的建議采用頂推施工，對(duì)于交通量較小的地方建議采用節(jié)段吊裝施工。