大跨度斜跨式過街天橋施工技術(shù)

蔣劍波 王世紀(jì) 凌中梁 安 勇

中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215011

隨著建筑理念和施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們更加追求公共建筑的大跨度、大空間，或后期對多棟建筑進(jìn)行連通，使交通更便捷，但給施工帶來很多困難。為確保工程施工更簡單、高效，需探索出工程施工性價(jià)比更好的施工技術(shù)，從而不斷提升工程施工效益[1-5]。

1 工程概況

本工程位于蘇州市吳中區(qū)吳郡路與天鵝蕩路交叉口，天橋斜跨天鵝蕩路與吳郡路這2條主要道路，建成后將成為連接2個(gè)地塊商業(yè)區(qū)的人行天橋。天橋總建筑面積約7 856.76 m2，地上3層，樓梯局部高度29.2 m。天橋主體為3層鋼桁架結(jié)構(gòu)，層高約5 m，橋體總長度199.788 m，桁架最大跨度73.748 m。天橋桁架橫向間距為12.5 m，外側(cè)最大懸挑為5 m。天橋使用年限為50年，安全等級為二級，樓層面為鋼筋桁架樓承板＋混凝土組合樓面，外立面主要為鋁板、玻璃纖維增強(qiáng)混凝土（GRC）構(gòu)件及玻璃幕墻。天橋鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量約3 900 t，所用鋼結(jié)構(gòu)材料材質(zhì)均為Q355B。天橋建筑效果圖如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2 工程重、難點(diǎn)

本工程為市政橋梁，位于吳中區(qū)太湖新城主要商業(yè)區(qū)，天橋斜跨2條主要道路，跨度大，單根構(gòu)件幾何尺寸大，質(zhì)量大，施工場地小，因此在施工中控制的重點(diǎn)有：

1）天橋斜跨2條主要道路，施工不允許同時(shí)全封閉道路，不能長時(shí)間影響旁邊商業(yè)區(qū)營業(yè)，施工期間交通疏導(dǎo)非常重要。

2）天橋跨度大，必須設(shè)置多個(gè)臨時(shí)支撐。

3）鋼桁架的卸載與監(jiān)測難度大。

3 天橋施工整體部署

根據(jù)本工程特點(diǎn)，天橋施工分為3個(gè)階段：

1）封閉天橋中間和兩端核心筒區(qū)域，進(jìn)行樁基、基礎(chǔ)和核心筒結(jié)構(gòu)施工。

2）封閉天鵝蕩路段施工區(qū)域，進(jìn)行天鵝蕩路區(qū)域結(jié)構(gòu)及裝飾施工。

3）開通天鵝蕩路，封閉吳郡路段施工區(qū)域，進(jìn)行吳郡路區(qū)段鋼結(jié)構(gòu)及裝飾施工。

4 施工期間交通疏導(dǎo)

工程所處商業(yè)區(qū)，在周末和節(jié)假日經(jīng)常出現(xiàn)人員、車輛擁堵，若加上施工交通受限，必然加劇車輛擁堵，故此，交通疏導(dǎo)顯得格外重要。

依據(jù)交警的意見和建議，結(jié)合現(xiàn)場施工具體要求，兼顧商業(yè)區(qū)營業(yè)需求，編制出具體的交通疏導(dǎo)方案。

4.1 施工第1階段交通疏導(dǎo)

天橋中間及兩端核心筒封閉，進(jìn)行樁基、基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)施工，商業(yè)區(qū)各出入口正常通行（圖2）。

圖2 施工第1階段交通疏導(dǎo)平面布置示意

4.2 施工第2階段交通疏導(dǎo)

天鵝蕩路段施工區(qū)域道路封閉，進(jìn)行天鵝蕩路區(qū)域結(jié)構(gòu)及裝飾施工，商業(yè)區(qū)南側(cè)2個(gè)出入口，只進(jìn)不出，單向通行（圖3）。

圖3 施工第2階段交通疏導(dǎo)平面布置示意

4.3 施工第3階段交通疏導(dǎo)

開通天鵝蕩路段施工區(qū)域道路，封閉吳郡路段施工區(qū)域，進(jìn)行吳郡路區(qū)域結(jié)構(gòu)及裝飾施工。商業(yè)區(qū)東側(cè)2個(gè)出入口，局部通行受阻需繞行（圖4）。

圖4 施工第3階段交通疏導(dǎo)平面布置示意

施工期間還對1處公交線路和站點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)，在道路封閉期間，主要出入口還配置了專職交通協(xié)管員全天候管理現(xiàn)場。

5 天橋施工技術(shù)

根據(jù)本工程特點(diǎn)，組織專家進(jìn)行施工方案論證，聽取專家建議，更好地指導(dǎo)施工。

5.1 臨時(shí)支撐設(shè)置

根據(jù)鋼構(gòu)件加工運(yùn)輸尺寸及質(zhì)量，在桁架約20 m處設(shè)置拼裝臨時(shí)支撐架（圖5）。

圖5 鋼結(jié)構(gòu)吊裝臨時(shí)支撐架平面布置示意

5.1.1 臨時(shí)支撐架設(shè)置

對照建設(shè)單位提供的地下管線圖，經(jīng)現(xiàn)場人工挖掘，準(zhǔn)確定位地下燃?xì)夤艿兰白詠硭鞴芪恢煤妥呦颍诒３直匾陌踩嚯x情況下，設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn)。

臨時(shí)支撐架由三榀型鋼桁架片組成，頂部兩側(cè)設(shè)置φ300 mm支撐砂漏，中間位置放置100 t千斤頂，作為桁架拼裝標(biāo)高微調(diào)之用。

5.1.2 臨時(shí)支撐架基礎(chǔ)

根據(jù)鋼桁架橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算模型，模擬計(jì)算施工過程中各臨時(shí)支撐點(diǎn)的反力。

在道路路面上，臨時(shí)支撐架基礎(chǔ)受力經(jīng)核查計(jì)算滿足受力要求。在天鵝蕩路和吳郡路段施工綠化帶區(qū)域，參考原有地基勘察報(bào)告，需對這部分區(qū)域老土進(jìn)行換填，每30 cm分層進(jìn)行夯實(shí)，表面再用混凝土硬化。換填之后，該區(qū)域地面承載力可達(dá)到三級公路地基120 kPa的地基承載力，滿足承載要求。

5.2 鋼桁架安裝分析

鋼桁架的吊裝，單體質(zhì)量超出10 t的構(gòu)件采用220 t汽車吊吊裝，其余構(gòu)件用70 t和50 t汽車吊吊裝。鋼桁架散裝先安裝桁架下弦主梁、下斜腹梁，再安裝中弦主梁、上斜腹梁，最后安裝上弦主梁，桁架之間的橫梁隨下弦、中弦、上弦主梁同步安裝。

施工前使用Midas軟件對鋼桁架吊裝的每個(gè)工況進(jìn)行分析。經(jīng)分析，構(gòu)件位移最大值為2.7 mm，符合規(guī)范要求；構(gòu)件應(yīng)力比最大值0.09，構(gòu)件強(qiáng)度符合規(guī)范要求；鋼桁架吊裝各工況受力分析結(jié)果均符合規(guī)范要求。

5.3 鋼桁架卸載與監(jiān)測

5.3.1 鋼桁架卸載

本工程采用2次分段卸載。第1次卸載是在跨天鵝蕩路段鋼桁架完成后進(jìn)行，第2次卸載是在吳郡路段鋼桁架完成后進(jìn)行。

鋼桁架所有構(gòu)件安裝完成，高強(qiáng)螺栓終擰及焊縫焊接完成后，采用沙漏支座卸載，由于變形位移值很小，6個(gè)卸載點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行卸載操作，并觀測記錄卸載前后鋼桁架下?lián)蠑?shù)值。鋼桁架自重卸載后，通過測量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，桁架撓度值均小于計(jì)算值，滿足規(guī)范要求。

5.3.2 應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：在臨時(shí)支撐卸載、主體鋼結(jié)構(gòu)施工完成、樓面板澆筑完成、上部荷載施工完畢及投入使用等階段，對關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力強(qiáng)度較大的位置進(jìn)行監(jiān)測，如大跨度桁架下弦鋼梁跨中位置的下翼緣及上弦鋼梁支座位置的上翼緣等部位。

在鋼桁架上共設(shè)21個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，28個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn)。應(yīng)力值通過振弦應(yīng)變計(jì)監(jiān)測，位移值通過全站儀監(jiān)測。天鵝蕩路段桁架第1次監(jiān)測結(jié)果為支撐架拆除后的應(yīng)力應(yīng)變變化值，第2次監(jiān)測結(jié)果為個(gè)別樓層區(qū)域澆筑混凝土，第3次監(jiān)測結(jié)果為樓面屋面混凝土全部澆筑完成后的累計(jì)應(yīng)力應(yīng)變值，所有監(jiān)測結(jié)果全部在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。吳郡路段桁架第1次監(jiān)測結(jié)果為支撐架拆除后的應(yīng)力應(yīng)變變化值，第2次監(jiān)測結(jié)果為個(gè)別區(qū)域澆筑混凝土，第3次監(jiān)測結(jié)果為樓面屋面混凝土全部澆筑完成后的累計(jì)應(yīng)力應(yīng)變值，所有監(jiān)測結(jié)果全部在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

6 結(jié)語

做好施工前的交通疏導(dǎo)，合理設(shè)置臨時(shí)支撐架，應(yīng)用有限元分析設(shè)計(jì)軟件對各種施工工況進(jìn)行分析，以及對鋼桁架的卸載進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測，是保障商業(yè)區(qū)大跨度斜跨式過街天橋工程順利實(shí)施的關(guān)鍵，也是最簡單、最有效、性價(jià)比最高的施工方案，為今后大跨度過街天橋項(xiàng)目的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，人們對大跨度、大空間鋼結(jié)構(gòu)的追求更加強(qiáng)烈，需要在施工中結(jié)合工程特點(diǎn)不停地探索、創(chuàng)新，運(yùn)用新工藝、新方法，來滿足市場更高的需求。