快速分區圍堰法裝配式改造箱涵便道橋施工

張 弛，龍莉波，陸 鍇，楊寅君

（上海建工二建集團，上海市200080）

1 工程概況

圍場支河箱涵便道橋位于圍場河與圍場支河交匯處。為滿足浦東機場T3 航站樓建設場地內車輛通行以及機場排水的需求，需拆除原箱涵便道橋，再新建一座機動車道橋。

圍場支河為東側飛機跑道關鍵排水路線，來自東側飛機跑道的雨水經過諸多明渠交匯于蓄水池，隨后通過水閘及圍場支河，排入圍場河，最后匯入東海。因此，圍場支河在施工期間需要長期保持暢通，過水斷面寬度要滿足防汛要求。圍場河路是浦東機場飛行部土方卸土專用道路，因此在施工期間需保持暢通。

1.1 建筑與結構設計

圍場支河箱涵便道橋現為跨度10m 的箱涵結構。由于箱涵斷面不能滿足規劃河道防汛和道路通行要求，擬在該次建設中拆除箱涵結構，恢復河道斷面。新建臨時橋采用簡支剛接空心板梁結構。橋面寬度29.0 m，橋梁跨徑為10 m+16 m+10 m=36 m，水中采用排架墩和鉆孔灌注樁。兩側設置輕型橋臺。設計使用年限3 a，但對交通功能要求高，荷載等級為城A 級。特別的，圍場支河便道橋有重載車輛通行，因此橋梁結構要有足夠的承載力和穩定性。

該橋是在施工期間需要使用的橋梁，但仍需按永久性橋梁的要求設計。荷載等級為城－A 級；人群荷載按《城市橋梁設計規范》（CJJ 11—2011（2019 年版））取用，設計車速50 km/h，橋梁寬度按路橋同寬原則設計。根據《浦東國際機場二級排水調整規劃》[1]，圍場河及其支流主要功能為防洪除澇，無通航要求。20 a 一遇的排澇水位標準為3.6 m，安全高度為0.5 m，梁底控制標高定為4.1 m。圍場河規劃藍線寬度42.2 m，圍場河支河河道寬度為30.0 m。地震基本烈度7 度，水平向設計基本地震動加速度峰值為0.10g。考慮到該橋為臨時主干路上的橋梁結構，非永久主干路，抗震設防類別選用丁類，抗震設防措施烈度為7度，抗震設計方法為B 類。橋梁設計安全等級為一級，構件重要性系數1.1。環境類別II 類。圍場河路不能斷路，圍場河及圍場支河不能斷航，兩條河流都要滿足防汛需求，保證一定的河流寬度。

如圖1 所示，圍場支河施工便道橋為新建橋，其橫斷面如圖2 所示；圍場支河臨路橋為拆除既有箱涵后的新建橋梁。施工期間為滿足路通水通，需先通一座橋再通另一座橋。圍場支河施工便道橋完成后再進場施工臨路橋。因工期緊張，設計將整跨的橋縱向拆分成兩座橋。保留箱涵及上方圍場河路，優先施工新橋及臨時補償道路。新橋竣工后，開始施工剩余部分橋梁。由于箱涵那里的橋墩在現狀陸地，因此在陸域施工現澆結構；蓋梁施工完成后，拆除排水箱涵，打通河道，吊裝施工。

圖1 圍場支路便道橋現場照片

圖2 圍場支路便道橋橋梁橫斷面（單位：mm）

圍場支河臨路橋為在現有箱涵結構上翻建結構，需對原箱涵進行拆除。特別注意：考慮到其主要服務對象為施工期間的各類重載車輛，結構選擇應保證施工特載行駛的安全性。結構驗算需要考慮重載車輛這一移動荷載。

橋墩采用多柱式蓋梁橋墩，立柱與樁間通過系梁連接。蓋梁、立柱、系梁均采用鋼筋混凝土結構，立柱采用直徑為800 mm 圓立柱，立柱間距3 m，橋臺采用輕型橋臺，鋼筋混凝土結構。樁基擬采用樁徑800 mm 鉆孔灌注樁。橋梁上部結構擬采用剛接先張法預應力混凝土空心板梁。空心板梁橋在結構性能和使用成本上均有明顯優勢。其中，10 m 板梁梁高0.55 m，13 m 板梁梁高0.65 m，16 m 板梁梁高0.85 m。單片預制空心板中梁寬1. 25 m，邊梁寬1.475 m，梁間通過寬0.37～0.45 m 濕接縫橫向連接。圍場河支河便道橋橫斷面布置如下：0.5 m（防撞墻）+0.75 m（設施帶）+7.5 m（機動車道）+0.75 m（設施帶）+0.5 m（防撞墻）=10.0 m。

1.2 細部設計

人行道欄采用鑄造石欄桿或者其他仿石材欄桿進行適當裝飾。選用具有良好耐久性的建筑材料。機動車道和非機動車道鋪裝總厚18 cm，上層10 cm 厚瀝青混凝土，下層8 cm 厚C50 混凝土調平層。人行道采用防滑地磚。

橋墩處為連續橋面，橋臺處設80 型鋼伸縮縫（橡膠伸縮縫造價高），采用板式橡膠支座。通過橋面縱、橫向排水，并將水匯入路面集水井，不設排水管道。臺后機動車道范圍內設置8 m 長搭板。配置燈光系統與緣石。橋梁和橋臺面采用裝配式施工方法：剛接空心板梁由工廠預制，運至工地現場預制吊裝就位后，現澆橫向接縫。橋梁下部結構，橋墩、橋臺采用吊模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土的方法施工。安裝鋼筋混凝土泄水管。可用U 型鋅鐵皮式伸縮縫（其上依次為“三油二氈”的貼式防水層、混凝土保護層、瀝青混凝土）。

2 圍堰法的工藝原理

過水斷面寬度需滿足機場場地內排水和防汛要求。根據過水斷面寬度不同，擬定兩個方案，在非汛期施工，如圖3 所示。分段施工圍堰是為了保證主河道施工期間有寬20 m 以上的過水斷面。采用9 m長的拉森鋼板樁圍堰（156 m）加土石袋圍堰（40 m）。部分采用拉森鋼板樁是由于土石袋圍堰需向下放坡砌筑，減小過水斷面面積，控制出水口出水，如圖4所示。

圖3 鋼板樁圍堰做法剖面圖

圖4 圍堰施工方案

采用拉森鋼板樁圍堰另一個原因是其可以采用機械施工，且效率為12 m/d，優于人工土石袋5 m/d。而其余部分采用土石袋圍堰是因為現有橋梁下方無法施工拉森鋼板樁。

3 施工方案

施工方案以圍場支河以及圍場河路保通為前提，圍場支河過水斷面寬度滿足要求，且滿足非汛期施工方案的假定條件。現狀為10 m 跨的箱涵結構，由于箱涵斷面不能滿足規劃河道和臨路要求，擬拆除箱涵結構，恢復河道斷面。

3.1 施工流程

圍場支河便道橋施工絕對工期為4～5 個月，考慮圍場河路為飛行部卸土路線，在施工過程中按保通考慮。將原圍場支河橋分為兩個獨立的三跨單體橋梁，施工期間先保通圍場河路，施工東側單體橋，如圖5 所示，后施工西側單體橋，如圖6 所示。剛接空心板梁采用工廠預制，運至工地現場預制吊裝就位后現澆橫向接縫施工方法。橋梁下部結構，橋墩、橋臺采用吊模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土的施工方法。

圖5 圍場支河橋梁保通施工方案

圖6 剩余橋梁施工

3.2 圍堰施工方案

考慮過水斷面的最不利影響，圍堰的布置需至少滿足河道10 m 寬度的要求。依據是否共用河中間的圍堰，有兩套施工流程。

如圖7（a）所示，第一階段在東側橋圍堰施工：圍堰內樁基、橋墩橋臺、柱、蓋梁施工（工期80 d）；如圖7（b）所示，第二階段開始蓋梁吊裝施工，道路鋪裝，設施安裝（工期30 d）；如圖7（c）所示，第三階段施工西側橋樁基、橋墩橋臺、柱、蓋梁施工，原箱涵結構拆除（工期80 d）；如圖7（d）所示，第四階段開始蓋梁吊裝施工，道路鋪裝，設施安裝（工期30 d）。若能共用河中間圍堰，則會省去拆除和新建一側圍堰的時間，縮短約30 d 工期。

圖7 圍堰施工方案

3.3 樁基施工方案

鉆孔灌注樁施工采用GPS-10 型鉆孔樁鉆機2臺，含養護絕對工期25 d。采用直徑800 mm 的鉆孔灌注樁。樁長44 m 的樁24 根，樁長46 m 的樁20根，具體布設如圖8 所示。

圖8 樁的排布

3.4 預制板梁吊裝方案

板梁采用預制形式，最重板梁約為26 t，長度為16 m。擬采用100 t 汽車吊吊裝施工，如圖9 所示。施工次序如圖10 所示。

圖9 裝配式吊裝預制板梁

圖10 預制梁板吊裝施工次序

3.5 現場管線保護方案

污水管與橋臺位置重合，污水管需局部搬遷。如圖11 所示，管線信息為初勘資料，尚無詳勘，除污水管及35 kV 以外其他管線現場均未找到其明確路由。

根據初勘及現場情況，該區域涉及到需保護的給排水管線、污水管及35 kV 電力管。其中電力管須在地基處理期間加以保護。

PHC 管樁施工期間的管線保護：電力管兩側開樣溝，暴露管線。所有管樁施工期間避開該管線。樣溝布置監測點位防止沉樁期間的擠土效應對原管線的不利影響。

換填土期間的管線保護：35 kV 電力管的兩側以及10 kV 電力管、信息管、給水總管靠近地基處理區域的一側均采用水泥攪拌樁加固，其他區域開挖換填二灰土。換填深度5 m。

圖11 管線初勘資料信息

3.6 現澆結構施工方案

圖12 展示了橋梁現澆結構簡明的施工次序：新橋圍堰、現澆，再進行裝配式吊裝；舊橋圍堰、現澆，再進行裝配式吊裝。

圖12 現澆結構施工方案

3.7 橋面鋪裝施工方案

橋面鋪裝時對結構影響較大的有兩個因素：防水排水（基礎結構中有水應防止凍融）和伸縮縫（溫度）。簡支板橋梁橫截面一般都設計成等厚度的矩形截面，有時候為了減少自重可以將受拉區稍加挖空做成矮肋式板橋。簡支板橋板厚跨比小于1/18 時可采用“矮肋”，通過增加橫隔梁來增加剛度，減少變形。履帶車（50 t），以及80 t、100 t、120 t 的平板掛車，應分批次、低速、勻速通過。對50 t 履帶吊驗算荷載時，需要兩車距離相隔50 m。

在車輛荷載作用下，橋面板每跨長寬相近時實際處于雙向受力狀態，如圖13（a）所示。因此，除了配置縱向受力鋼筋，還要在板內設置橫向分布鋼筋，如圖13（b）所示。且不得少于單位板寬上主筋面積的15%，其間距應不大于25 cm。便道橋橫斷面布置為：0.5 m（防撞墻）+0.75 m（設施帶）+7.5 m（機動車道）+0.75 m（設施帶）+0.5 m（防撞墻）=10.0 m。

圖13 橋面鋪裝

4 總體設備及人員配置

根據該工程工作量與工程實踐，根據進度計劃要求配置相應數量的工人，需合理搭配：鉆樁工（20人）、混凝土工（10 人）、木工（10 人）、鋼筋工（10人）、電焊工（4 人）、機工（4 人）、電工（4 人）、普工（40 人）等。進行勞動力的優化組合，最大限度地減少窩工、浪費工現象，有計劃地組織流水施工。所需施工機械見表1。

表1 施工機械

5 工程造價

快速圍堰配合簡支裝配式的橋梁，不僅工期短，同時造價相對低廉，具體工程造價見表2。

表2 工程造價

6 結 論

采用拉森鋼板樁與砂土袋分區圍堰結合方法，可以保證在不停航與防汛要求下滿足橋梁的快速施工，并且保護好原有管線。用現澆和預制裝配式結合的辦法，尤其是快速地吊裝或鋪設橋面梁板等。快速圍堰裝配式的橋梁施工法也可以應用于包括箱涵在內的其他橋梁形式上，尤其適用在有不停航和防汛要求的河流上橋梁的建造。