中山至坦州市政快速路剖面工程大跨度橋梁設(shè)計(jì)與施工

陳文生

保利長大工程有限公司 廣東 廣州 511431

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市交通建設(shè)已成為各地政府和市民關(guān)注的重要問題。中山至坦州市政快速路剖面工程是中山市南部一條重要的城市快速路，是中山市干線公路網(wǎng)規(guī)劃中的重要縱三線南段，承擔(dān)著連接中山城區(qū)和南部組團(tuán)之間的聯(lián)系功能，保障城市內(nèi)、外出行的暢通，完善區(qū)域路網(wǎng)。本文旨在介紹該工程中的大跨度橋梁設(shè)計(jì)與施工，以及橋梁監(jiān)測(cè)與養(yǎng)護(hù)，為類似工程提供一定的參考。

1 工程概況

1.1 工程背景介紹

中山至坦州市政快速路剖面工程是中山市重點(diǎn)推進(jìn)的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，位于中山市南部，起點(diǎn)為城桂路與南外環(huán)路相交處，終點(diǎn)為沙坦路與坦神北路相交處，全長27.623km。沿線穿越五桂山鎮(zhèn)、三鄉(xiāng)鎮(zhèn)和坦洲鎮(zhèn)，承擔(dān)中山城區(qū)和南部組團(tuán)之間的聯(lián)系功能，保障城市內(nèi)外出行的暢通，完善區(qū)域路網(wǎng)。本項(xiàng)目是《中山市干線公路網(wǎng)規(guī)劃》中重要縱三線南段。

坦洲快線C段核心處在城桂道路和沙坦道路上邊，選用圍蔽施工，沙坦道路最窄處約22m，兩側(cè)各留一條4.5m寬行車道，蓋梁施工過程中圍擋凈寬為10-12m，一般支架選用水泥防撞墩實(shí)現(xiàn)臨時(shí)性圍擋；裝配式支吊架維持原有圍擋不動(dòng)（如圖1所示）。施工區(qū)域狹小，工作融洽難度大，施工期壓力很大，市政道路外觀要求嚴(yán)格。

圖1 中央獨(dú)柱墩蓋梁施工交通疏導(dǎo)圖

本項(xiàng)目采用“PPP+EPC”建設(shè)模式，概算批復(fù)總額為747791.7705萬元，其中建安工程費(fèi)為534144.4448萬元，設(shè)計(jì)建設(shè)工期為3年。目前，項(xiàng)目建設(shè)已完成約65%左右，預(yù)計(jì)明年8月建成通車。

1.2 工程設(shè)計(jì)參數(shù)

本項(xiàng)目線路全長27.623km，總用地面積約170.4hm2，采用雙向六車道一級(jí)公路兼顧城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，主線設(shè)計(jì)速度為80km/h，其中包含互通式立交4處。主線高架橋設(shè)特大橋、大橋21907.5m/14座（含互通主線），主線地面橋共設(shè)小橋18m/1座，主線輔道設(shè)中橋140m/2座，小橋123m/7座。主線（含互通主線）橋梁占路線總長為79.3%。

標(biāo)準(zhǔn)段核心橋梁結(jié)構(gòu)寬為26m，選用預(yù)制箱梁橫截面，下構(gòu)部位墩柱選用中央獨(dú)柱墩+預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁方式。依據(jù)原有圖紙匯總，全程一共有中央獨(dú)柱墩88個(gè)，當(dāng)中景觀路高架橋：86#～132#墩，共47座；沙坦南路高架橋：1#～31#墩、42#～52#墩，共41座。中央墩蓋梁多數(shù)為單邊橫坡，坡度系數(shù)2%。中央獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)類型：預(yù)制箱梁標(biāo)準(zhǔn)段蓋梁長度為25.3m，寬3.0m，高2.5～5.2m（當(dāng)中隱形蓋梁部位高1.71m），墩身選用（3.3～4.5m）×2.8m中央獨(dú)柱（如圖2所示）。

圖2 預(yù)制箱梁標(biāo)準(zhǔn)段中央獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)圖

單獨(dú)蓋梁布設(shè)19束鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼筋束，全部采用兩邊張拉的形式。蓋梁鋼束分兩次張拉，待蓋梁砼澆筑實(shí)現(xiàn)以達(dá)到張拉抗壓強(qiáng)度之后進(jìn)行初次張拉（N3、N5、N6），共10束；待兩孔預(yù)制梁均搭建完成后再次進(jìn)行張拉（N1、N2、N4），一共有9束。

1.3 工程施工參數(shù)

本工程包括主橋梁7座，上下匝道橋6座，互通匝道橋10座，互通立交2處，輔道兩側(cè)路基拼寬10.19km。在施工中，采用了多項(xiàng)技術(shù)措施來保證施工質(zhì)量和安全，如鋼筋混凝土拼裝、現(xiàn)澆加固、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、斜拉索結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，也考慮到環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)，采用了多項(xiàng)環(huán)保措施和生態(tài)修復(fù)措施，如土地利用調(diào)查、土地征收補(bǔ)償、植樹造林、水土保持等。

2 橋梁設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與規(guī)范

在橋梁設(shè)計(jì)的過程中，需要遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和規(guī)范，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。本工程的橋梁設(shè)計(jì)參考了國內(nèi)外相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和規(guī)范，包括《中華人民共和國公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

2.2 大跨度橋梁類型選擇與分析

本工程中設(shè)計(jì)了多座大跨度橋梁，其中最大跨徑達(dá)21907.5m。在大跨度橋梁的類型選擇和分析過程中，需要綜合考慮多種因素，包括橋梁跨度、荷載情況、地質(zhì)地形條件、施工工藝等。本工程中采用的大跨度橋梁類型主要包括懸索橋、斜拉橋和鋼拱橋等。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程中的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了多種結(jié)構(gòu)形式，包括鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、斜拉橋結(jié)構(gòu)、鋼拱橋結(jié)構(gòu)等。根據(jù)橋梁的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，對(duì)橋梁的主梁、橋墩、橋臺(tái)等進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)和布置。

2.4 橋梁施工圖設(shè)計(jì)

橋梁施工圖設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)的重要組成部分，是橋梁施工過程中的依據(jù)。本工程中的橋梁施工圖設(shè)計(jì)主要包括了橋梁結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖紙、材料清單、構(gòu)件加工和安裝要求等。

在橋梁設(shè)計(jì)的過程中，需要充分考慮施工的實(shí)際情況，保證設(shè)計(jì)的合理性和施工的順利進(jìn)行。同時(shí)，在橋梁施工過程中，需要嚴(yán)格按照施工圖紙和要求進(jìn)行施工，確保施工質(zhì)量和進(jìn)度的控制[1]。

綜上所述，本工程中的橋梁設(shè)計(jì)充分考慮了橋梁的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，采用了多種橋梁結(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)行了合理的布置和施工圖設(shè)計(jì)。這些措施將為工程的順利建設(shè)和后期的運(yùn)營維護(hù)提供重要保障。

3 橋梁施工

3.1 施工工藝與技術(shù)

在橋梁施工中，施工工藝和技術(shù)的選擇直接影響著施工質(zhì)量和工期。對(duì)于大跨度橋梁的施工，要考慮諸如施工高度、荷載分擔(dān)、溫度變化等多種因素，因此施工工藝和技術(shù)的選擇顯得尤為重要。具體說來，首先是預(yù)制裝配式施工工藝，該工藝通過在廠房內(nèi)完成鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制和加工，然后將構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。這種工藝具有工期短、施工精度高、質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)。在施工過程中，可以采用吊裝機(jī)、起重機(jī)等設(shè)備進(jìn)行鋼橋梁的安裝，較少了人力操作對(duì)施工質(zhì)量的影響，同時(shí)也提高了施工效率。其次是預(yù)制鋼管混凝土樁施工技術(shù)，該工藝適用于施工土層較深，承載力強(qiáng)度大的場(chǎng)合[3]。通過在廠房內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑和鋼管的制作，將預(yù)制好的鋼管混凝土樁運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，使用打樁機(jī)進(jìn)行打樁。這種工藝具有施工周期短、承載能力強(qiáng)、抗震性能好等特點(diǎn)。然后是跨越施工技術(shù)，該工藝適用于需要橫跨河道或者交通干線的情況。采用大型跨越機(jī)、吊車等設(shè)備，在河道兩岸或者交通干線兩側(cè)進(jìn)行鋼梁的吊裝和安裝。這種工藝具有橫跨跨度大、施工精度高等優(yōu)點(diǎn)[4]。最后是高支模施工技術(shù)，該工藝適用于橋梁主跨較長、高度較高的情況。通過設(shè)置支撐橋梁的鋼支架，提高橋梁的承載能力和穩(wěn)定性，使得施工過程中可以較好地控制變形和位移，保證施工安全。

3.2 施工質(zhì)量控制

在橋梁施工中，質(zhì)量控制是至關(guān)重要的一環(huán)。以下是一些常見的施工質(zhì)量控制措施：

1.施工前的準(zhǔn)備工作：在進(jìn)行實(shí)際施工之前，需要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作。這包括設(shè)計(jì)圖紙的審核、材料的檢查、設(shè)備的調(diào)試等。確保所有準(zhǔn)備工作都完成后，才能開始施工。

2.材料質(zhì)量控制：橋梁施工中，使用的材料種類繁多，如鋼材、水泥、磚塊等。為確保施工質(zhì)量，需要對(duì)每一種材料進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試，以保證其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3.現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)督：在施工現(xiàn)場(chǎng)，需要有專門的監(jiān)督人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，以確保施工過程中的質(zhì)量控制。監(jiān)督人員需要對(duì)施工的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，包括材料的使用、設(shè)備的運(yùn)行、施工工藝的控制等。

4.施工質(zhì)量檢查：在施工過程中，需要進(jìn)行定期的質(zhì)量檢查。檢查的內(nèi)容包括對(duì)施工材料的抽樣檢驗(yàn)、對(duì)施工工藝的控制、對(duì)施工設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。檢查結(jié)果需要及時(shí)處理和反饋，以確保施工質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠。

5.施工質(zhì)量驗(yàn)收：在橋梁施工完成后，需要進(jìn)行施工質(zhì)量的驗(yàn)收。驗(yàn)收的內(nèi)容包括對(duì)橋梁的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料的使用等進(jìn)行檢查和測(cè)試。驗(yàn)收結(jié)果需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且需要得到專業(yè)人員的認(rèn)可和批準(zhǔn)。

4 橋梁監(jiān)測(cè)與養(yǎng)護(hù)

4.1 橋梁監(jiān)測(cè)體系設(shè)計(jì)

橋梁監(jiān)測(cè)體系設(shè)計(jì)是指根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，建立起一套科學(xué)合理、覆蓋全面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，為橋梁的安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。橋梁監(jiān)測(cè)體系主要包括監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析、監(jiān)測(cè)預(yù)警等方面[5]。

具體來說，橋梁監(jiān)測(cè)體系設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)方面：

1.監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇：根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)目的、預(yù)算等因素，選擇合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括測(cè)量儀器、傳感器、數(shù)據(jù)采集器等。

2.監(jiān)測(cè)方法的確定：根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型、監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)要求等因素，確定合適的監(jiān)測(cè)方法，包括靜態(tài)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、非接觸式監(jiān)測(cè)等。

3.監(jiān)測(cè)頻率的制定：根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型、使用環(huán)境、監(jiān)測(cè)目的等因素，制定合理的監(jiān)測(cè)頻率，包括日常巡查、定期檢測(cè)、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)等。

4.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析：根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)目的，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、加工、分析和評(píng)估等。

5.監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制：建立橋梁監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的異常變化，預(yù)測(cè)橋梁的破壞趨勢(shì)，采取相應(yīng)的措施保障橋梁的安全運(yùn)行。

4.2 橋梁養(yǎng)護(hù)措施分析

橋梁養(yǎng)護(hù)是指在橋梁正常使用期內(nèi)，通過各種手段和方法，對(duì)橋梁進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，使其保持良好的使用狀態(tài)。橋梁養(yǎng)護(hù)的主要目的是延長橋梁的使用壽命，提高其安全性和穩(wěn)定性。

橋梁養(yǎng)護(hù)措施包括以下幾個(gè)方面：

1.定期檢查和維護(hù)

定期檢查和維護(hù)是橋梁養(yǎng)護(hù)的基本措施。對(duì)橋梁進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除橋梁的隱患和故障，保證橋梁的正常使用。

2.防腐涂層維護(hù)

橋梁的鋼結(jié)構(gòu)通常需要進(jìn)行防腐處理，以延長其使用壽命。防腐涂層的質(zhì)量直接影響橋梁的使用壽命和安全性[6]。因此，定期維護(hù)和更新防腐涂層是橋梁養(yǎng)護(hù)的重要措施之一。

3.橋梁加固

隨著橋梁使用年限的增長，其受力性能和安全性能可能會(huì)逐漸下降。此時(shí)，需要對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理，以提高其安全性和穩(wěn)定性。常見的加固措施包括加裝補(bǔ)強(qiáng)板、增加加勁肋等。

4.橋梁除雪和除冰

在冬季，橋梁容易積雪和結(jié)冰，影響其使用安全。因此，需要及時(shí)進(jìn)行除雪和除冰工作，以保證橋梁的通行條件。

5.其他措施

除了以上幾種措施，還有一些其他的養(yǎng)護(hù)措施，如清理橋梁上的雜草和垃圾、及時(shí)修補(bǔ)橋面鋪裝等。這些措施雖然看似簡單，但對(duì)于橋梁的養(yǎng)護(hù)和保養(yǎng)來說同樣十分重要。

5 結(jié)束語

總的來說，在橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中，嚴(yán)格按照施工計(jì)劃和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，采用先進(jìn)的施工工藝和技術(shù)，制定科學(xué)合理的橋梁監(jiān)測(cè)體系和養(yǎng)護(hù)措施，是確保橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。同時(shí)，還需要高效的施工隊(duì)伍和專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行管理和維護(hù)。在未來，我們應(yīng)不斷推進(jìn)科技創(chuàng)新，提高橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的效率和質(zhì)量，以滿足社會(huì)和人民對(duì)于安全、舒適和便捷的交通運(yùn)輸需求。