系桿拱橋上跨高速公路頂推施工對公路的影響

杜 慧

(1.甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省橋梁隧道健康監測與安全評估技術重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

隨著交通規劃的不斷完善和基礎設施建設的發展。涉路工程也隨之增多，在既保證新建涉路工程施工質量和安全的前提下，又能在施工過程和后期運營中對既有公路的質量和安全影響降至最低，從而確保既有公路正常運營是涉路工程必須解決的核心問題。本文在保證既有高速公路正常和安全運營的基礎上，通過對該項目從設計和施工方面進行深入的分析，并提出科學合理的保障措施，進而減小該系桿拱橋跨越高速公路施工對公路及其附屬設施的影響。

1 工程概況

某新建工程系桿拱橋頂推法施工上跨G22青蘭高速公路。該系桿拱橋上部結構為1-80 m，橋面采用縱橫梁+混凝土橋面板結構體系，全橋共計28根吊索，拱高15.5 m，該橋與G22高速公路斜交角度為40.58°。施工期間需占用封閉單車道，采用頂推法進行施工。

2 系桿拱橋施工方案

2.1 頂推架設安裝工藝

鋼箱拱橋架設安裝，采用頂推方法進行施工，利用橋墩架設二次拼裝平臺，將運輸至現場的系梁及縱梁等構件采用龍門吊(50 t汽車吊配合)進行現場吊裝拼接，鋼箱拱肋及橫撐采用系梁上搭設支架施工。支架及頂推平臺應根據其所承受的荷載進行設計并進行力學檢算，確保支架有足夠的強度、剛度和穩定性。

2.2 頂推施工步驟

步驟一：測量放樣，平整場地，完成所有臨時支架。

步驟二：對支架進行調整，復測支架頂高程，復測無誤后使用龍門吊吊裝并焊接拱腳。

步驟三：使用龍門吊吊裝并焊接系梁X2，X3，并復測系梁位置。

步驟四：完成合龍段的安裝后，依次焊(栓)接端橫梁、中橫梁與小縱梁的安裝。

步驟五：橋面系完成后，安裝拱肋臨時支架。

步驟六：由拱腳向跨中安裝拱肋節段，直至跨中合龍拱肋，并安裝兩片拱肋之間的橫撐桿。

步驟七：1)完成跨中拱肋合龍段與橫撐的安裝，復測各項參數無誤后，完成吊索的安裝與第一次張拉，順序為由跨中向拱腳方向；2)拆除拱肋臨時安裝支架，完成頂推前全橋臨時支撐的安裝。

步驟八：安裝頂推裝置，進行頂推設備的調試，對全橋各參數進行再次復核，無異常數據后開始全橋試頂1 m行程。

步驟九：開始進行全橋頂推，直至頂推完成。

步驟十：1)頂推完成后，利用千斤頂對橋梁進行落位，完成橋梁落位后，拆除臨時墩及支架。2)進行橋面鋪裝等附屬設施的安裝，第二次張拉吊索。3)全橋最后一道面漆噴涂，成橋。

3 系桿拱橋上跨高速公路施工對公路質量和安全的影響分析

系桿拱橋頂推法施工對既有高速公路可能產生不良影響，為能科學合理、客觀的明確其影響因素，分析該系桿拱橋涉路工程對公路及其附屬設施質量和安全的影響。

3.1 系桿拱橋上跨G22青蘭高速公路對公路質量的影響

1)樁基施工對高速公路質量的影響。

鉆孔位置處于高速公路路基邊坡上，成孔后會形成以孔道中心為圓心的松動區。如果孔壁泥漿支護剛性不足，那么高速公路車輛的震動荷載和沖擊鉆產生的震動會對孔道松動區的穩定造成極為不利的影響，從而引起塌孔，導致高速公路路基沉降和路面結構破壞。

2)系桿拱橋結構承載力對高速公路質量的影響。

由于系桿拱橋受力復雜，施工難度較大，而且隨著近年來重型車流量的增加，若系桿拱橋承載力不足，易造成系桿拱橋過早損壞，荷載等級降低，不能滿足現有交通通行能力，進而影響到高速公路的質量與安全。

3)支架和防落架對高速公路質量的影響。

若支架和防落架的整體結構穩定性不滿足設計要求，會影響高速公路及其附屬設施的質量，并對通行車輛和施工作業人員的安全產生不利影響。

4)承臺施工對高速公路質量的影響。

a.由于該系桿拱橋墩柱距離高速公路波形護欄3.2 m，且承臺平面尺寸為3.2 m(橫橋向)×7.5 m(順橋向)，故在承臺開挖時，若不設置集水坑或排水設施，將會使基坑遭受雨水浸泡，一旦積水滲入公路路基，或路基邊坡遭受雨水沖刷，既有公路路基可能發生沉降現象，對路基的穩定性產生影響，加速路面破壞，影響高速公路運營年限。

b.承臺基坑距離高速公路路肩較近。基坑開挖后會形成較大的臨空面，受行車荷載的動力效應的影響將會產生巨大的土壓力，若支護不當可能造成路基失穩，從而對該路段路基穩定性產生不利影響，影響行車安全。

5)排水系統對高速公路質量的影響。

該系桿拱橋涉路工程施工過程中可能破壞G22青蘭高速公路的排水系統，影響既有公路的正常排水功能，若在施工完畢不修復和改造原有公路的排水設施，則部分的排水功能可能會失效，進入雨季后一旦雨水滲入路基土體或沖刷路基邊坡，會使路基發生大面積沉降，從而導致路面開裂破損，影響正常車輛通行。

3.2 系桿拱橋施工對高速公路安全的影響

1)系桿拱橋頂推施工時，若支架和頂推平臺的強度、變形和穩定性不滿足規范及施工要求，可能造成支架及頂推系統塌落，從而影響公路通行安全。

2)若頂推作業平臺周圍封閉防護不當，在頂推施工和橋面系施工時，有可能導致工具、材料和其他小型物件墜落，危及高速公路行駛車輛的安全。

3)吊裝作業對公路安全的影響。墩柱位置距離既有高速公路較近，且墩柱較高，同時施工地點風力較大，在吊裝施工期間，拆除應急車道波形護欄，需臨時占用兩邊應急車道或上行線匝道，如果安全防護措施不當或吊裝作業現場未設警戒線，可能會影響公路上行駛車輛的安全。

4)支架預壓時，相應的車道需要封閉，且青蘭高速車流量較大，若不進行合理的交通疏導，則有可能導致交通事故或降低高速公路的通行能力。

5)搭設支架和防落架時，若施工或防護設施不當，都有可能影響通行車輛和人員的安全。

6)該涉路工程夜間施工時，施工現場的燈光和鋼筋焊接施工產生的弧光會對通行車輛造成眩光現象，影響車輛通行安全。

7)施工場地若圍護設施、交通警示標志和交通組織方案和安全防護措施等設置不當，則有可能影響高速公路上車輛的通行安全。

3.3 對公路長期運營規劃的影響

由于該系桿拱橋的兩個承臺距離G22青蘭高速公路路基邊緣較近，因此該橋施工有可能對公路的改建或擴建造成影響。

4 對策及建議

1)頂推施工的對策及建議。

在頂推施工前，根據其所承受的荷載對支架及頂推平臺進行設計并進行力學驗算，經驗算后該鋼結構臨時支架的強度、穩定、變形必須滿足規范要求，保證支架有足夠的強度、剛度和穩定性，以滿足頂推施工要求。

2)搭設支架和防落架的對策及建議。

a.對搭設的鋼結構臨時支架進行整體受力和變形分析、鋼構件強度、剛度和穩定性驗算，保證支架受力性能滿足規范要求。

b.防落架必須具備較強的防砸、抗沖擊的能力，保證高速公路車輛安全通行。

c.搭設臨時支架及支架預壓時，應加強交通疏導及防護工作，確保通行車輛的安全。

d.支架預壓時，應嚴格按照施工組織設計方案進行，逐級加載，消除非彈性變形，并及時對各觀測點的數據進行核對，如有異常情況，應立即停止加載，查找和分析原因，以確保預壓時支架的穩定性。

e.支架應加強用電檢查，并做好防排水、隔音等措施，以免影響通行車輛的安全。

f.在高速公路中央分隔帶內施工臨時支墩時，需對埋設于分隔帶的光纜采取保護措施，不得對光纜造成破壞。

3)吊裝作業的對策及建議。

a.在公路上空進行吊裝作業，應臨時中斷交通，編制交通組織方案并切實實施。

b.吊裝作業人員必須定崗定員，并經技術交底和專業培訓合格后方可作業。

c.吊裝機械作業時，應制定針對高速公路行車安全的技術措施，并指派專人統一指揮。作業前需對起重設備各部件的安全性和可靠性進行檢查。

d.吊車施工時應不得影響高速公路車輛通行安全。

4)承臺施工的對策及建議。

a.由于該橋墩柱距離高速公路波形護欄較近，故在承臺開挖時，應設置集水坑，并將集水坑內的水及時排出，以免積水滲入公路路基。

b.基坑開挖前在高速公路路面設置觀測點，并加強對靠近高速公路的基坑進行支護和防護，避免擾動路基邊緣底部土體；如有沉降或變形情況時，應立即停止施工，采取有效的補救措施，確保高速公路的安全。

5)排水系統的建議。

a.系桿拱橋排水系統應自成體系排除，成橋后橋面雨水，應通過管道引至橋下公路的排水溝，不得直接散排于橋下公路路面。并在系桿拱橋上設置防拋網，保證過往車輛和施工人員的通行安全。

b.系桿拱橋施工完畢后，要修復完善既有高速公路排水系統，尤其要加強該橋與公路交叉處的排水系統。

6)涉路工程中系桿拱橋應按國家有關規定設置車輛限高標志及限高防護架，墩柱及側墻端面應設置反光里面標記。

7)高速公路路基設施的建議。

在該系桿拱橋施工完成后，應對高速公路路基設施在撤場前進行恢復或還建，如有損壞的，應及時修復。

8)交通通行安全的建議。

a.該橋頂推施工是在G22青蘭高速正常通行的條件下進行，建議進一步優化完善交通組織方案，確保G22高速公路車輛通行安全。

b.設置必要的施工標識、安全標識，標識要齊全規范、干凈清晰、設置地點準確牢固。夜間施工需設置夜間警示標志、開啟交通指示燈，確保夜間車輛通行安全。對于危險區域，應樹立標識牌、警示牌，并派專人24 h值班。

c.在繞行的改移道路起點和終點處應配備足夠的交通協管人員對該地段的交通進行疏導和處理突發事件，并與相關部門的單位做好協調工作，維護好道路的交通秩序。

d.施工完畢后，應對施工占用或被損壞的G22青蘭高速公路及附屬設施進行維修并恢復原狀，保證原有公路的功能及交通暢通，按照順序依次拆除施工臨時標志和安全防護設施，恢復高速公路正常交通秩序；對所使用地段及施工范圍進行清理，恢復原有環境，對于施工中的揚塵等，應進行不定時灑水除塵，確保高速公路行車視線良好。

9)根據制定的施工安全保證措施、交通組織方案和應急預案，在施工期間應逐一落實，確保安全施工，防止安全事故的發生。

5 結語

系桿拱橋上跨高速公路頂推法施工的風險主要在于施工中可能出現的路基沉降和車輛通行安全，針對可能產生的不良影響因素和潛在風險，應采取科學合理、切實可行的頂推施工方案、應急預案和交通組織方案，通過滿足規范要求的結構受力驗算，并采取合理的對策及建議后，該系桿拱橋上跨高速公路頂推法施工總體合理可行，為同類涉路工程的施工提供一定參考依據和借鑒意義。