城市高架橋無支架施工研究分析

鄭建文

（重慶市設計院有限公司，重慶市400015）

0 引 言

橋梁設計遵循安全、耐久、適用、環保、經濟和美觀的原則[1]。由于高架橋的地面道路往往是城市現狀重要交通路網，高架橋在設計、施工過程中受限制的因素較多，本文以重慶市在建的茶惠大道高架橋作為工程依托，對在現狀道路上建設高架橋的施工方法進行分析，探討研究出適用的施工方案，為今后類似結構的施工設計和分析提供參考。

1 工程概況

茶惠大道工程西起內環快速茶園立交，向東南方向橫穿茶園中心區，上跨開成路后，下穿鐵路東環線，再通過樵坪山隧道穿出，于巴南區惠民鎮北側接入繞城高速，線路全長8.96 km，項目平面布置見圖1，道路等級為城市快速路，設計車速80 km/h。

圖1 項目總平面圖

全線包含茶惠大道高架橋1 座，樵坪山隧道1座、4 座立交及2 座跨線橋。其中茶惠大道高架全長約4.4 km，標準寬27.5 m，直線段約2.8 km，曲線段約1.3 km，全線共10 個節點需跨越現狀路口、車站、河道等重要構筑物輔道及立交匝道影響，部分高架存在變寬，長約0.5 km。

2 上部結構選型

結合工程規模及現場條件，在現狀道路上采用支架現澆的施工方式顯然不能滿足交管要求，因此茶惠大道高架橋擬采用預制結構，常用的預制結構主要有：預制小箱梁；箱梁節段預制拼裝；鋼箱梁；鋼混組合梁[2]。

由于鋼箱梁、鋼混疊合梁造價較高，且后期維護工作量大，本項目不建議主線高架大規模采用。下面主要針對預制小箱梁和箱梁節段預制拼裝2 種結構形式，從以下幾方面進行比選。

2.1 結構形式比選

2.1.1 預制小箱梁

預制小箱梁橫向分為單片獨立小箱梁，吊裝到位后通過后澆濕接縫連成整體，斷面構造見圖2， 縱向每跨均為簡支結構、橋面連續，體系簡單，受力明確，架設速度快。小箱梁景觀效果一般，但梁高較小，橋下通透性較好。

圖2 預制小箱梁標準斷面圖（單位：mm）

2.1.2 節段預制拼裝

節段預制拼裝順橋向分為多個節段，吊裝到位后通過剪力鍵及預應力連為整體，斷面構造見圖3。相對簡支結構，該結構形式存在體系轉化，受力較復雜。節段預制拼裝景觀效果較優，但梁高較大，略顯笨重[3]。

圖3 箱梁節段預制拼裝標準斷面圖（單位：mm）

2.2 架設方式比選

2.2.1 預制小箱梁

本項目預制小箱梁梁長30 m，寬2.4 m，單孔分為8 片小箱梁。單個吊裝重量較大，吊裝作業次數少。采用架橋機逐孔架設（見圖4），對地面層交通影響較小。

圖4 小箱梁架設施工

2.2.2 節段預制拼裝

節段預制拼裝單個預制構件長度為2.5～3 m，單個吊裝重量小，但吊裝次數較多。目前該結構形式運用不及小箱梁普遍，預制、拼裝精度要求較高。且由于梁段架設后需完成預應力張拉及體系轉換工序，導致架設速度低于預制小箱梁。節段預制拼裝施工見圖5。

圖5節段預制拼裝施工

2.3 后期維護

預制小箱梁：預應力均為體內預應力束，橫向接縫均為現澆，后期維護工作少。

節段預制拼裝：體外預應力鋼束耐久性相對較差。接縫處黏合劑后期無法更換，老化后濕氣進入梁體，對預應力束耐久性及箱梁防水有一定影響[4]。

2.4 比選結論

綜合考慮施工難度、后期維護及工程造價等因素，推薦預制小箱梁作為本次高架橋實施方案。當主線高架橋跨越軌道車站或現狀橋梁時，為避免橋梁結構與現狀結構物發生沖突，采用鋼箱梁吊裝施工，減少支架搭設對現狀交通影響。

3 下部結構施工方案比選

城市高架橋由于受到現狀道路限制條件較多，施工過程中往往需保證現有交通的正常通行，而下部結構施工周期較長，應采用合理的施工方案，減小施工過程中對現狀交通的影響[5]。

3.1 蓋梁施工比選

由于本次主線橋墩位于現狀道路中分帶內，蓋梁的施工對現狀交通影響較大，結合現場條件，適合的施工方法有：型鋼支架現澆；預制拼裝；轉體施工。

全線共10 個節點（共20 個橋墩）需跨越現狀路口、車站、河道等重要構筑物，無法采用轉體施工，其余蓋梁可采用轉體施工，對交通影響無顯著改善。單個轉體裝置造價約100 萬，全線造價需增加1 億，因此不推薦采用轉體施工。

下面對型鋼模板現澆和預制拼裝2 種施工方式進行比選。

3.1.1 型鋼模板現澆

由于滿堂支架現澆（預留門洞形式）對現狀交通干擾較大，且有一定施工風險，考慮主線蓋梁均為標準化，蓋梁施工采用定型鋼模板。為減少施工對橋下交通的影響，模板可特殊設計，即模板與型鋼支架一體化，支架兩端支承分別位于車行道外，并設置防落設施及限高標志牌，型鋼支架斷面見圖6。

圖6 主線高架蓋梁現澆示意圖（單位：m）

該方案適應性強，可適用于T 型蓋梁及門型蓋梁。施工簡便，無需大型吊裝設備，但現場作業較多，橋墩施工速度較慢。

3.1.2 預制拼裝

（1）蓋梁預制方式比選

蓋梁在工廠預制，梁內預埋灌漿套筒，墩柱施工后，蓋梁現場吊裝、拼接，套筒灌漿連接形成整體[6]。與現澆施工相比，預制拼裝工廠化制作，可縮短橋墩施工周期、減少現場作業[7]。

蓋梁預制拼裝可采用：整體預制；三段拼裝；兩段+現澆段3 種方式。

a. 整體預制：由于單個蓋梁重量約330 t，若采用整體吊裝，需2 臺250 t 履帶吊機同時吊裝，結合現場情況，不具備吊機工作空間。

b. 三段吊裝方案：蓋梁分三段預制，吊裝時搭設臨時支架，張拉預應力鋼束連成整體。施工方式見圖7。

圖7 蓋梁預制拼裝施工流程圖

為實施節段拼裝及預應力張拉，并保證現有道路正常車輛通行，同樣需搭設臨時跨越式支架，與現澆方案類似。蓋梁單個節段最大吊裝重量約130 t。

由于本項目大懸臂蓋梁預應力鋼束較多，且為后穿束，接縫處鋼束接頭不易處理，處理不當容易漏漿。分段位置剪力較大，為保證受力可靠，節段間宜采用L 型企口，對景觀有一定影響，見圖8。

圖8 蓋梁預應力分布圖

（3）兩段+ 現澆段方案：蓋梁分兩段預制，吊裝后通過臨時措施固定，施工后澆段，穿預應力鋼束連成整體，見圖9。

圖9 蓋梁預制分段示意圖（單位：m）

方案優點：利于預應力穿束；現澆段接縫施工可靠，整體性較好；無須搭設跨越支架，見圖10，對現狀交通影響較小。

圖10 工程實例（紹興市越東路）

方案缺點：單個構件吊裝重量相對較大，最大吊裝重量約160 t。

（2）蓋梁吊裝方案

預制拼裝，需重點解決在現狀玉馬路上的起吊問題。對于兩種拼裝方式，單個構件吊裝重量均大于130 t，可選擇采用1 臺250 t 履帶吊機或2 臺150 t吊車吊裝施工。吊裝方法見圖11。

圖11 履帶吊機施工實例

施工期間需保證左、右各2 個車道通行（8 m 寬），為滿足吊機行走，需拓寬車行道至10 m 寬，且車行道范圍分布有較多現狀管線，履帶吊行走可能造成路面或管網的損壞，不推薦采用250 t 吊機設備起吊。

當采用兩臺150 t 吊車起吊時，吊車可考慮布置于蓋梁兩側（順橋向），利用兩側車行道運梁，吊裝過程需臨時中斷交通，同時，吊車進出場需考慮施工區域臨時圍擋的拆除或恢復。

3.1.3 蓋梁施工方案比選

由于橋墩及蓋梁需較大的預制場地，結合本項目周邊地塊用地情況，從占地情況、施工簡便、景觀性出發，推薦型鋼模板現澆方案作為實施方案。

4 結語

本研究以重慶市在建的茶惠大道高架橋為背景工程，通過分析研究高架橋無支架施工方案及控制因素，可以得出以下結論：

（1）高架橋上部結構采用預制小箱梁、箱梁節段預制拼裝、鋼箱梁、鋼混組合梁等預制拼裝方式，符合城市高架橋“工廠化、預制化、裝配化”的發展趨勢，但應綜合考慮施工難度、后期維護及工程造價等因素。

（2）由于鋼箱梁、鋼混疊合梁造價較高，且后期維護工作量大，不建議高架橋全線采用。而小箱梁和箱梁節段預制拼裝，是目前城市高架橋運用較多的結構形式，可結合現場實際情況，綜合比選確定。

（3）橋墩及蓋梁預制拼裝施工速度快，施工工藝高，近年運用逐漸普及，但需要較大的預制場地，設計及施工應根據項目所處區域的用地情況及運輸、吊裝條件，采用合理的施工方式。