軟土地基大跨度復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系景觀橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控研究

鐘正君

（深圳中鐵二局工程有限公司，廣東 深圳 518000）

深圳市前海綜合區(qū)范圍內(nèi)規(guī)劃了11座景觀橋。本項(xiàng)目為11號(hào)景觀橋，起訖點(diǎn)為前海合作區(qū)的夢(mèng)海大道和寶安區(qū)的湖濱西路，位于交通繁忙的城區(qū)。該橋造型獨(dú)特，采用橫向高低錯(cuò)落、縱向流暢延伸的設(shè)計(jì)，在橋梁中間的主拱處形成“迎客門”的形象，具有體系復(fù)雜的特點(diǎn)。參考何志東[1]、陳巖[2]等對(duì)繁忙交通條件下對(duì)橋臺(tái)軟基處理和鋼拱肋吊裝施工提出的措施，橋梁施工制定了專項(xiàng)方案并兼顧了受限的作業(yè)空間、繁忙的城區(qū)施工等客觀實(shí)際情況，對(duì)存在的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，確保了工程項(xiàng)目的安全完工。

1 工程概況

本橋位于前海綜合區(qū)的夢(mèng)海大道上，與雙界河水廊道存在交叉，將前海合作區(qū)和寶安區(qū)南北相連。橋梁主跨為80 m，主梁采用雙幅式鋼縱橫梁，主拱采用鋼箱拱。橋面上設(shè)2個(gè)鋼拱，梁體與鋼拱之間設(shè)置吊索。全橋由一條直線組成，無平曲線。橋臺(tái)采用重力式臺(tái)，橋臺(tái)下承臺(tái)采用群樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)軟土主要為雙界河中的淤泥及路基拓寬部位的人工填土，橋梁平面布置及立面示意如圖1所示。

圖1 11號(hào)景觀橋平面布置及立面示意圖

2 工程概況

2.1 橋臺(tái)軟基處理

A1臺(tái)后軟基處理：AK0+150—AK0+170段采用素混凝土樁復(fù)合地基加固，樁徑500 mm，樁間距1.2 m，樁頂鋪設(shè)0.4 m厚加筋碎石墊層。AK0+170—AK0+186段采用換填塊石+路堤土加固，平均換填1.5 m。

A0臺(tái)后軟基處理：AK0+035.082—AK0+065段機(jī)動(dòng)車道路基開挖至6 m標(biāo)高，換填0.6 m厚塊石墊層+路堤土，平均換填1.2 m。具體情況如圖2所示。

圖2 軟基處理概況圖

2.2 主梁及主拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主梁斷面形式為多箱分離式，共有6個(gè)箱室，梁體總寬度為53.0 m，共8車道。鋼梁主橫梁高2.0 m，縱向每3 m設(shè)置工字鋼進(jìn)行聯(lián)系穩(wěn)固。非機(jī)動(dòng)車道和人行道的構(gòu)造為鋼懸臂隔板，主梁結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 主梁結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 主拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1號(hào)、2號(hào)拱的截面形狀均為正六邊形，頂寬1.1 m，底寬1.1 m，高1.8 m。拱軸線根據(jù)內(nèi)力擬合得出。1號(hào)拱矢高為28.45 m，跨度為78.55 m，投影面矢跨比為1/2.75；2號(hào)拱矢高為22 m，跨度為77.99 m，投影面矢跨比為1/3.53，主拱結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 主拱結(jié)構(gòu)示意圖

3 施工現(xiàn)場(chǎng)情況

場(chǎng)地地層按成因類型從上至下可分為人工填土（Qml）、第四系沖積（Qal）、第四系坡積（Qdl）、第四系殘積（Qe）及下伏燕山期花崗巖。場(chǎng)地位于近海地帶，地下水與海水水力聯(lián)系緊密，穩(wěn)定水位埋深為4.2～5.4 m，水位標(biāo)-0.79～2.73 m。本工程施工范圍位于前海合作區(qū)夢(mèng)海大道上，交通較為繁忙。

4 總體施工方案

蒲陽等[3]和史世波等[4]對(duì)開挖換填及填料匹配進(jìn)行了總結(jié)，項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮工程的安全、經(jīng)濟(jì)及合理性，主要采用換填和素混凝土樁復(fù)合處理方法。

主橋工序?yàn)橄攘汉蠊啊Ａ后w拖拉就位后進(jìn)行梁體分段焊接及栓接，解除梁底臨時(shí)支撐并自由落架。再在鋼箱梁上搭設(shè)胎架，以進(jìn)行后續(xù)的鋼拱安裝。

主拱采用胎架法施工。鋼拱在工廠分節(jié)段加工并運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，吊裝鋼拱就位后在胎架上進(jìn)行固定。鋼拱拼裝從拱腳開始對(duì)稱向拱頂依次進(jìn)行，直到合龍完成。

5 過程安全風(fēng)險(xiǎn)管控

5.1 軟基處理過程安全控制

進(jìn)行軟基處理采用旋噴鉆機(jī)、高壓泥漿泵、泥漿攪拌機(jī)、挖掘機(jī)、重型運(yùn)輸車輛等機(jī)械設(shè)備，場(chǎng)地狹小且排水困難，基礎(chǔ)整體承載不均勻，容易發(fā)生設(shè)備碰撞、失穩(wěn)傾覆造成的物體打擊事故。

5.1.1 設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安全管理

預(yù)先向交通部門申報(bào)，辦好運(yùn)輸手續(xù)后再進(jìn)行運(yùn)輸。在行駛過程中，在運(yùn)輸車的前方安排引路車，及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的路況進(jìn)行反饋，以便運(yùn)輸車輛正確應(yīng)對(duì)；在后方安排護(hù)衛(wèi)車和維修車，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決可能出現(xiàn)的問題和故障。

車板兩側(cè)、前端焊接插槽，插入槽鋼（10#）防止運(yùn)輸途中設(shè)備橫向移動(dòng)以及急剎車導(dǎo)致前沖對(duì)駕駛室造成危險(xiǎn)；設(shè)備四周掛上警示燈與警示旗，提醒后方車輛避讓。

5.1.2 設(shè)備作業(yè)安全管理

在進(jìn)行施工組織時(shí)，合理考慮設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序，限制作業(yè)面同時(shí)施工的設(shè)施數(shù)量，最大限度避免交叉作業(yè)；相關(guān)設(shè)備就位前，將作業(yè)面進(jìn)行夯實(shí)或局部換填，測(cè)定地基承載力合格后方可允許設(shè)備進(jìn)場(chǎng)施工。

設(shè)備就位后，應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志再試運(yùn)行。試運(yùn)時(shí)觀察設(shè)備的穩(wěn)定性，5 min無異常后方可進(jìn)行作業(yè)。

設(shè)備作業(yè)應(yīng)勻速，不急停、轉(zhuǎn)急彎或猛然提速，在正常作業(yè)1個(gè)臺(tái)班后，應(yīng)停機(jī)對(duì)警示標(biāo)志情況、穩(wěn)固情況、機(jī)械狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除。

5.2 構(gòu)件運(yùn)輸過程安全控制

選擇的運(yùn)輸車輛應(yīng)滿足箱梁和鋼拱的截段的質(zhì)量、形狀和尺寸要求，構(gòu)件放置應(yīng)采用與運(yùn)輸車輛中線重合的方式，同時(shí)在接觸面設(shè)置木塊和膠墊進(jìn)行墊塞，以確保構(gòu)件穩(wěn)定，防止溜滑。構(gòu)件應(yīng)牢靠地固定在運(yùn)輸車輛的平板上，采用Φ16 mm鋼絲繩，縱向間距3 m，使用動(dòng)葫蘆（5 t）將其與車輛大梁之間進(jìn)行有效鎖定，保證構(gòu)件在運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定可靠，不發(fā)生偏斜、脫落或傾覆，具體加固辦法如圖5所示。

圖5 構(gòu)件加固示意圖

5.3 鋼箱梁安裝施工

5.3.1 鋼箱梁吊裝

箱梁節(jié)段通過300 t汽車吊吊放至支架平臺(tái)上，吊裝現(xiàn)場(chǎng)布置如圖6所示，為保證鋼箱梁滑移到位后的精度，在節(jié)段焊接前將鋼箱梁節(jié)段的橫向線形調(diào)整至設(shè)計(jì)位置，經(jīng)測(cè)量確定與橋梁設(shè)計(jì)軸線一致后，再進(jìn)行縱向焊接。

圖6 箱梁節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)布置圖

5.3.2 滑移就位

鋼箱梁利用滑軌和滑座完成滑移就位。參考湯貝貝[5]提出的現(xiàn)場(chǎng)拼裝的關(guān)鍵是保證整體穩(wěn)定性的觀點(diǎn)，項(xiàng)目在滑軌之間按3.0 m/道設(shè)置方鋼橫向連接，提高滑軌整體穩(wěn)定性。同時(shí)每個(gè)滑移軌道均勻設(shè)置3個(gè)滑座，采用A32精軋螺紋鋼將其進(jìn)行連接，用雙螺母將精軋螺紋鋼與滑座連成整體，具體如圖7所示。

圖7 滑軌及滑座布設(shè)圖

5.4 鋼拱吊裝

5.4.1 臨時(shí)胎架

根據(jù)鋼拱節(jié)段的劃分位置，除了1、2號(hào)鋼拱第一節(jié)段不設(shè)置胎架外，其余各拱肋節(jié)段連接位置處均設(shè)置支撐胎架。1、2號(hào)鋼拱各設(shè)置6副支撐胎架。支架布置按照拱肋平面投影進(jìn)行徑向布置，布置情況如圖8所示。

圖8 胎架布設(shè)示意圖

5.4.2 梁拱結(jié)合及中間段吊裝

王衛(wèi)[6]在主拱吊裝施工過程控制研究中指出，梁拱結(jié)合段和中間段安裝位置的準(zhǔn)確性是整個(gè)拱肋節(jié)段定位的關(guān)鍵，是順利合龍的前提。梁體加工制作時(shí)，必須按設(shè)計(jì)精確定位拱梁結(jié)合面的預(yù)留孔。施工和監(jiān)理單位要在梁拱結(jié)合段和中間段的安裝過程中進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，同時(shí)建設(shè)單位安排專業(yè)第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，如過程中出現(xiàn)偏位，采用千斤頂對(duì)拱肋空間位置進(jìn)行調(diào)整，保證吊裝過程的安全性，安裝工況如圖9所示。

圖9 梁拱結(jié)合及中間段安裝

5.4.3 合龍段吊裝

合龍段吊裝時(shí)應(yīng)在當(dāng)天溫度最高時(shí)進(jìn)行，合龍段鋼拱節(jié)段應(yīng)預(yù)留比設(shè)計(jì)長(zhǎng)50 cm。在進(jìn)行合龍施工時(shí)，要測(cè)量實(shí)際溫度值和合龍段長(zhǎng)度，再按照設(shè)計(jì)合龍溫度計(jì)算出合龍段鋼拱節(jié)段施工長(zhǎng)度，對(duì)其進(jìn)行就位長(zhǎng)度下料，在溫度與設(shè)計(jì)合龍溫度一致時(shí)進(jìn)行施焊，對(duì)于鋼拱的主截面，要精準(zhǔn)焊接到位。在進(jìn)行焊接時(shí)，安排專人對(duì)風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在6級(jí)及以上風(fēng)速時(shí)，立即停止高空作業(yè)，清理焊接作業(yè)面，避免發(fā)生高墜和火災(zāi)事故，安裝工況如圖10所示。

圖10 合龍段吊裝

6 監(jiān)控量測(cè)

以橋梁中心線為基準(zhǔn)線，將鋼結(jié)構(gòu)投影在平面上后均勻布設(shè)6個(gè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)位，進(jìn)行安裝定位、變形觀測(cè)的測(cè)量，布設(shè)如圖11所示。鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼完成后，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行全面的沉降觀測(cè)，持續(xù)時(shí)間為24 h。當(dāng)監(jiān)控量測(cè)反饋其沉降、變形和位移在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)后，方可安排進(jìn)行焊接作業(yè)。在焊接過程中，做好應(yīng)急準(zhǔn)備，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)，立即啟動(dòng)預(yù)案，采取應(yīng)急措施。

圖11 監(jiān)控量測(cè)控制點(diǎn)布置

7 支架拆除

按照“縱向?qū)ΨQ、橫向同步，從中間向兩邊，變形協(xié)調(diào)和結(jié)構(gòu)安全”的原則分階段進(jìn)行支架拆除。先拆除鋼拱胎架，后拆除橋梁支架。在鋼拱支撐胎架和梁體支架拆除前，要保證構(gòu)配件應(yīng)全部安裝完成，構(gòu)件的所有焊接節(jié)點(diǎn)焊接后經(jīng)檢查和探傷合格，所有構(gòu)件節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收完成，且測(cè)量量測(cè)數(shù)據(jù)正常，未出現(xiàn)超標(biāo)情況。拆除過程中，必須按照危大工程進(jìn)行管控，安排專人進(jìn)行警戒、疏解和巡視，保證拆除安全。

8 結(jié)語

夢(mèng)海大道11號(hào)景觀橋在深圳市敏感帶進(jìn)行工程施工，針對(duì)運(yùn)輸困難、場(chǎng)地受限的情況，結(jié)合橋梁的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)把控了軟基處理、構(gòu)件運(yùn)輸、起重吊裝、滑移就位、監(jiān)控量測(cè)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，有效降低了施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目目前已經(jīng)安全建成并實(shí)現(xiàn)順利通車，如圖12所示，從前海的合作區(qū)可以快速抵達(dá)寶安區(qū)的中心，真正變成了前海合作向北的直通門戶，把即將要開發(fā)的大灣和相關(guān)區(qū)域有效接通，對(duì)強(qiáng)化多區(qū)域協(xié)同具有非凡意義。該項(xiàng)目對(duì)相同類型的施工具有較高的參考意義。