宜陽大橋修復重建工程主要工藝分析

韋澤亮

摘要：文章結合宜陽大橋修復重建工程實例，介紹了橋梁上部結構工程與基礎工程工法調整方案，并分析了施工難點，為類似橋梁工程設計施工提供參考。

關鍵詞：橋梁重建;施工工藝;懸臂工法;移動模架

中國分類號：U445.4文獻標識碼：A

0 引言

2019-06-09 14：50左右，因宜陽大橋施工河段上游流域山洪大面積爆發，潯江古宜鎮河段水位開始不斷急劇上漲，水流湍急，很多樹木、斷枝及大量的漂浮物垃圾借助極快的水流速度不斷沖擊施工中的鋼棧橋及吊裝平臺的鋼管樁，導致宜陽大橋施工便橋被洪水沖塌。由于本工程工期固定，為按時保質完成，按原施工方案將無法滿足要求，故需根據現場情況調整新的設計及施工方案。本文即以此為背景，探討大橋修復重建的施工工藝。

1 工程概況

設計宜陽大橋跨越潯江，原橋全長407 m，橋寬28 m，原設計采用江中棧道橋進行施工，但由于棧道橋已被沖毀，若重新建設棧道橋，工期將有所延長，且水量較大會導致施工難度增加，投資也將增加。因而通過多次論證與探討，決定在橋梁上部結構型式上選定現澆預應力混凝土，箱型梁區共分為三個單元，依橋梁高度規劃分別采用滿堂支架、平衡懸臂及移動模架三種方法同時施工，增加機具、施工工作面以縮短工期;下部結構則因洪水帶來河床淤積，形成河道上層破碎、下層致密的地層條件，因而于上層淤積層選擇采用臨時沉井以自重下沉，以提供擋土擋水的功能，沉井下沉至巖層定位后，再逐階開挖巖層施作井式基礎。

2 上部工程工法調整

本工程后續施工期程緊迫，橋梁上部結構型式的選定為設計的重要課題。假如采用施工期較短的鋼橋吊裝工法，則由于山區道路仍處于復建施工階段，配合大跨徑橋梁的超長鋼梁構材運輸成為首要難題，且于高橋墩上進行吊裝亦屬困難，故此提案予以排除。后選定現澆預應力混凝土箱型梁，并依河谷高度變化采用滿堂支架、平衡懸臂及移動模架三種施工工法，以增加施工機具、施工工作面及施工設備的方式同時進行橋梁上構工程，有效地縮短工期。為加速工程進行，將上部結構分為三個單元，按照不同工法施工。

（1）西端的引橋單元，為跨徑34 m的單跨等斷面預應力混凝土單室箱型梁，梁深2.8 m，因梁底距地面高度最大僅約15 m，可采用滿堂支架工法施工。

（2）跨河段的主橋單元，為4 跨連續變斷面預應力混凝土單室箱型梁，梁深由2.8 m變化至5.6 m。因主橋為跨河橋梁且橋柱高平均>55 m，為摒除汛期時的影響及高橋墩支撐架設不易等問題，故采用平衡懸臂工法施工。

（3）東端的引橋單元，為4 跨連續等斷面預應力混凝土單室箱型梁，梁深2.8 m，采用移動模架工法施工。

東端引橋原規劃滿堂支架工法，但此單元橋面距地面偏高，尤其是部分墩柱間高度達45 m，實具頗大風險，經反復論證后，變更為安全性較高的移動模架工法施工。但移動模架工法亦須付出相當的成本，相關分析如下：

（1）設備成本較高：移動模架工法主要設備包含支撐鋼架及機械動力設備兩大類，且須配合橋梁平面線形曲度進行修改調整，初期成本較高，一般橋長須>800 m方具經濟效益。本工程僅4跨，采用此工法施工無法分攤成本。

（2）施工技術較高：移動模架工法適合于地面無法支撐的連續多跨且平面曲率半徑>400 m的高架橋梁，可降低對地面交通的沖擊。但在施工技術上仍須克服本工程特有的難題，例如須配合曲線段較小的曲率半徑及較大的縱坡調整工作車，使支撐鋼梁可順利進行推進作業。

3 基礎設計工法調整

本工程基礎施工需解決開挖問題。由于潯江洪水后河床淤積>16 m，且淤積土層為上游帶下來的土石，多由卵礫石夾砂泥及巖塊組成，破碎且透水性高。原始河床大致為板巖地層，形成上層破碎、下層致密性和完整性較高的地質條件[1]。高架橋梁基礎的高垂直力及高水平力需傳遞至良好基巖面，在邊坡崩積層承載能力不佳的情形下，應避免結構對下邊坡過載而采用能將荷重傳到地下深層的深基礎為主。因此橋墩基礎型式在選定時，曾就樁基礎、沉井及井基礎分別進行評估，說明如下：

（1）原初步設計時擬采用全套管基樁，樁數需47根，并進入下層堅硬巖層。同時在考慮沖刷深度的情況下，建議樁帽設于原河床面下。因此面臨兩大難題：一為全套管基樁在巖層地基下施工不易;二為樁帽施工需大量開挖，且下方遭遇巖層時鋼板樁無法貫入則無法施作圍堰。

（2）沉井基礎可適用于河川環境，一般沉井以自重下沉，故較少施作長度>20 m的沉井。如要施作較長的沉井，需靠其他壓重或增設鋼絞線施加壓力以助其下沉。本工程現場河床淤積嚴重，考慮原舊有河床面及沉井應有的長度，至少需下沉35 m以上。以目前地質條件而言，通過淤積層后的巖層面摩擦力較大，不易使沉井下沉。

（3）最后決定基礎上部開挖采用臨時沉井擋土方式，待沉井下沉至巖層定位并進行井體周邊防水后，再進行基礎開挖。基礎型式采用井式基礎，逐階開挖并同時以鋼環梁支撐配合混凝土止水及擋土[2]。臨時沉井可解決鋼板樁圍堰無法打設的問題，且沉井頂設計高于河床面5 m，亦可有效提升施工安全性。基礎結構采用井式基礎減少土方開挖量，且可配合巖層條件調整井基開挖機具。但井式基礎施工需在無水的環境或地下水滲入量可控制范圍的條件下施作，主要考慮到在臨時沉井入巖定位后，采取井體周圍止水防水措施，在巖層內僅有地下水滲入的情形下，可配合抽排水作業予以克服。除河中墩外，其他位于河岸兩側及邊坡的墩柱基礎亦采用井式基礎施工。由于邊坡較為陡峭，沉井開口處配合竹削式擋土墻開挖，以減少大面積邊坡開挖的破壞[3]。

4 施工難點

4.1 上部結構施工難點

主橋為本工程的重點工程。橋墩兩端共6部懸臂工作車同時施工，以完成4跨連續箱型梁，每部工作車須完成14個節塊。高空作業極具風險，施工安全防護措施須嚴加執行。施工技術上會面臨到的難題如下：

（1）工作車鋼桁架與模板系統吊裝及拆解作業時，超高吊載機具的能量、數量須配合高度及施工腹地妥適安排，以保證吊載安全。

（2）橋面縱向坡度相當大，兩端工作車在推移時必須克服可能發生滑動的情形。推進的工作車最后5個節塊進入曲線段，曲率半徑小至65 m，工作車偏角較大，需輔以特殊錨碇作業。

東端引橋采用移動模架工法施工，避開滿堂支架工法的高風險，如前所述。橋面較大的縱坡及橋梁曲率半徑過小等因素將影響移動模架工法的施工效果。但在專業第三方配合下已逐一克服，應對方法如下：

（1）本單元箱型梁在跨徑及曲率半徑條件下其圓弧與直線弦差達1.589 m，故為了解決此問題，在工作車大梁桁架式鋼梁降模后須拆解外模、橫梁等構件，至下一跨定位后依每跨施工規劃重新配置及調整吊裝橫梁、縱梁及模板位置。

（2）除了墩柱的托架式支撐外，于跨中央增加支撐鋼架以輔助支撐，共形成3點式支撐，以解決箱梁灌漿時的偏心及第一跨無法裝設后鼻梁的難題，并作為工作車大梁推進時調整大梁轉向的橫移點。

（3）配合工作車大梁推進轉向幅度，將支撐托架橫向加寬及加長橫移軌道，使大梁于橫移及推進交互作用時有足夠調整轉向的空間。

4.2 基巖段開挖壁面坍孔及鋼支撐內擠變形

井式基礎于其施工階段 （臨時擋土沉井下沉、沉井入巖定位、井基礎基巖段開挖、井基礎結構構筑等階段） 中遭遇了涌水、開挖壁面坍孔等困難。橋墩為本工程下部結構的主要工程，井式基礎開挖階段遭遇伏流水涌入及壁面崩坍等難題已耗去較多時間，再加上臨近汛期，若持續開挖至設計深度，按當時推估將無法于汛期前完成井基礎結構，除直接影響整體工期外，汛期期間基礎構筑的風險亦相對增加。且施工中仍須對變形、有坍孔風險的擋土支撐持續監測[4]。鑒于此，為能于汛期前完成井基結構，經多次開會研討，提出井式基礎減少開挖深度的結構變更計劃，含開挖及結構體構筑的工期至少縮短25 d。

5 結語

（1）潯江洪水后，為加速山區道路跨河橋梁重建并減少對坡地大面積開挖，橋墩基礎大多設計成井式基礎，其較適用于無水且軟質的地層環境，較堅硬的地質基本上不適用。對于落墩于行水區的井基礎，考慮河床堆積層有循環被沖刷的可能，故須將井基礎設置于基巖面以下。而穿越河床堆積層的開挖可采取臨時沉井下沉以擋土，當沉井嵌入基巖定位后再于基巖內開挖井基礎。

（2）復建工程除快速外亦需著重考慮施工安全，所以本橋依路線線形所經地勢，上部結構考慮施工環境分別采用滿堂支架法、平衡懸臂工法及移動模架工法三種工法同時施工，以縮短工期及增加安全性。

（3）為避開滿堂支架高度甚高的施工難度及風險，采用移動模架工法替換是較為安全的做法。另為克服曲線半徑遠小于移動模架工法的適用范圍，須于跨中央增加輔助支撐，并于推進作業時將整組工作車拆解到僅剩支撐大梁，才能于輔助支撐上進行橫移、推進，逐漸轉向推至后跨定位，此為改良式的移動模架工法。

（4）場地的地質及水文資料應盡量調查完整，以預知伏流水涌入狀況，預先擬定對策，若因多次選線致鉆探孔位未落于最后墩位，也應補充地質鉆探，使施工單位能對后續施工有進一步的把握。

參考文獻：

[1]李 健.秦皇島東港路公鐵立交橋重建方案的研究與實施[J].鐵道標準設計，2004（9）：46-48.

[2]劉志峰，毛志堅，賀文華.九江大橋重建設計和施工[J].公路交通科技（應用技術版），2010（11）：316-320.

[3]宋神友，郭文華，王景奇.國道G325九江大橋重建工程方案比選[J].廣東公路交通，2012（4）：1-4.

[4]湯景任.公路危舊橋梁重建方案研究工程實例[J].科技致富向導，2015（4）：205.