■宋　馨朱　曉

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，上?！?00127；2.江蘇中泰橋梁股份有限公司，靖江　214500）

蘇州斜港大橋施工方案研究

■宋馨1朱曉2

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，上海200127；2.江蘇中泰橋梁股份有限公司，靖江214500）

新建蘇州斜港大橋主橋是一座全鋼結(jié)構(gòu)的桁架式雙層橋面梁拱組合鋼拱橋，為蘇州市東環(huán)快速路南延工程的重要橋梁。橋梁采用雙層橋面布置，跨徑組合為69+180+69＝318m，橫橋向布置兩片主桁，上層橋面寬41.6m，下層橋面寬48.6m。經(jīng)濟(jì)合理的鋼結(jié)構(gòu)安裝方案是成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的有力保證，本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的深入分析，進(jìn)行了全支架施工和頂推施工兩種施工方案綜合比選，最終確定了鋼結(jié)構(gòu)廠內(nèi)制作，分節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)全支架組拼，先梁后拱的施工方案，可供類似工程借鑒。

雙層橋面梁拱組合鋼拱橋現(xiàn)場(chǎng)安裝全支架施工

1　工程概述

蘇州市斜港大橋是一座全鋼結(jié)構(gòu)的雙層橋面桁架式拱梁組合體系橋梁，為蘇州市東環(huán)快速路南延工程的重要節(jié)點(diǎn)，位于吳中區(qū)蘇申外港線（斜港）與京杭大運(yùn)河交叉口處。

斜港大橋主橋采用雙層橋面布置，跨徑組合為69+ 180+69＝318m，橫橋向布置兩片主桁，主桁間距36m。上層橋面寬41.6m，其中車行道寬33m，為城市快速路；下層橋面寬48.6m，其中車行道寬33m，為城市主干路；上層橋面設(shè)置1m寬的檢修道，下層橋面設(shè)置1.5m寬人行道和3m寬非機(jī)動(dòng)車道。斜港大橋?qū)嵕耙?jiàn)圖1，立面和橫斷面見(jiàn)圖2和圖3。

2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本橋?yàn)殍旒苁焦傲航M合體系，拱和梁通過(guò)結(jié)合段大節(jié)點(diǎn)相連，拱的推力全部由主梁承擔(dān)。主梁和橋墩之間設(shè)置大型球鋼支座。

橫橋向設(shè)兩片主拱，每片主拱為由上下兩根八邊形的箱型拱肋組成的桁拱體系，采用三角桁式。全橋共設(shè)置15道箱型風(fēng)撐。

主梁主桁采用三角桁式，標(biāo)準(zhǔn)段弦桿與斜腹桿的夾角為60°左右。主桁包含上下弦桿、腹桿、整體節(jié)點(diǎn)。桁架桿件之間采用整體節(jié)點(diǎn)板，整體節(jié)點(diǎn)之內(nèi)采用板件對(duì)齊直接傳力，節(jié)點(diǎn)板僅起到應(yīng)力擴(kuò)散的作用。

橋面系分為正交異性橋面板（車行道）、橫梁、人非車道挑臂、檢修道挑臂。標(biāo)準(zhǔn)的正交異性板塊長(zhǎng)度約9m，由厚16mm的橋面板、縱向“U-肋”和小縱梁組成。主橫梁和副橫梁平均間距各約9m，交錯(cuò)布置。主梁標(biāo)準(zhǔn)階段構(gòu)造圖見(jiàn)圖4。

全橋共設(shè)17對(duì)吊桿，分為柔性索、裝飾索兩種。其中柔性索型號(hào)Φ7-127，的鍍鋅高強(qiáng)度平行鋼絲索。吊桿順橋向?yàn)?m，分別錨固在主拱和主梁節(jié)點(diǎn)橫隔板所連接的吊耳處。

3　施工條件分析

（1）斜港大橋位于吳中區(qū)蘇申外港線（斜港）與京杭大運(yùn)河交叉口處，其中京杭大運(yùn)河為三級(jí)航道，蘇申外港線為現(xiàn)狀四級(jí)、規(guī)劃三級(jí)航道。兩條航運(yùn)均十分繁忙。

（2）在以往工程設(shè)計(jì)中，航道部門(mén)要求跨越航道的永久性橋梁需一跨過(guò)河，且在施工時(shí)水中不得設(shè)臨時(shí)墩。但在橋位下游100m處有一臨時(shí)性的斜港便橋，是按照60m臨時(shí)通航寬度實(shí)施的，斜港大橋在施工期間可以參照。

（3）主桁梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段外形尺寸為26.6（長(zhǎng)）×38.2（寬）× 10.4（高）m，重量約840t，難以實(shí)現(xiàn)大節(jié)段整體運(yùn)輸和架設(shè)，故采用主桁及橋面系分節(jié)段運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組拼的方式。

（4）為適應(yīng)本橋雙層橋面的特點(diǎn)，主梁采用桁架式，具有較大剛度。故可以采用“先梁后拱”的安裝方案。主梁邊跨和主跨的南半側(cè)完全位于岸上，可采用最經(jīng)濟(jì)的全支架安裝方案；主跨的北半側(cè)位于水上，則存在多種施工可行性，需要對(duì)各種施工方案進(jìn)行論證后，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的方案。

（5）從地理位置來(lái)看，京杭運(yùn)河、蘇申外港線和蘇申內(nèi)港線（吳淞江）三條航道圍城一閉合的環(huán)狀，由外港線出入京杭運(yùn)河的船只存在經(jīng)內(nèi)港線繞行的可能。航道地理位置圖見(jiàn)圖5。

4　施工方案

4.1頂推施工法

主橋鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝采用南北兩岸鋼主梁頂推，河中間合龍，河中拱肋及風(fēng)撐采用浮吊吊裝的施工流程。頂推施工時(shí)在鋼桁主梁下弦桿的若干位置設(shè)置大型臨時(shí)支墩，頂部設(shè)置縱向滑移軌道梁，同時(shí)設(shè)置了豎向和橫向千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)裝置；待鋼主桁、下橋面和上橋面形成整體后，采用ZLD自動(dòng)連續(xù)頂推系統(tǒng)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)性和同步性前行的施工工藝。

南岸采取兩次頂推，最大頂推重量5373t，北岸采取一次頂推，頂推重量4839t。鋼桁梁合龍段和拱肋采用浮吊安裝。

具體施工步驟如下：

步驟1：臨時(shí)支墩及拼裝支架施工，并在臨時(shí)支墩墩頂設(shè)置頂推平臺(tái)，在河中LS3臨時(shí)支墩打設(shè)鋼管樁時(shí)，需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖6。

步驟2：在臨時(shí)支墩上部的頂推平臺(tái)上分步安裝主桁及橋面系，按計(jì)劃頂推，南岸采取兩次頂推，北岸采取一次頂推，頂推時(shí)為了保證過(guò)往船舶安全，需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖7。

步驟3：在P2主墩與水中大型臨時(shí)支墩LS3設(shè)置千斤頂進(jìn)行合龍口位置的調(diào)節(jié)，通過(guò)浮吊安裝合龍段，主桁梁合龍后安裝相應(yīng)的上下橋面及上下挑臂。需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖8。

步驟4：邊跨拱肋采用履帶吊安裝，河中拱肋、風(fēng)撐采用浮吊施工，需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖9。

步驟5：拱肋合龍段吊裝采用浮吊進(jìn)行吊裝，需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖10。

步驟6：主橋吊裝完成后，需要進(jìn)行臨時(shí)支墩拆除、表面防腐涂裝，河中的主桁及橋面系下部施工時(shí)，需間歇性斷航。詳見(jiàn)圖11。

4.2全支架施工法

在鋼桁主梁下弦桿與斜腹桿交叉節(jié)點(diǎn)位置均設(shè)置臨時(shí)支墩，調(diào)整各臨時(shí)支墩頂面標(biāo)高，采用大型履帶吊或浮吊等設(shè)備分別安裝鋼主桁、下橋面節(jié)段、上橋面節(jié)段、拱肋、風(fēng)撐，逐段安裝成整體的施工工藝。

鋼結(jié)構(gòu)橋采用正常通航（60m通航凈孔）和封航（預(yù)留僅施工船舶通行的16m凈孔）兩種狀態(tài)的施工模式。鋼桁梁的安裝順序?yàn)椋合认聵蛎嫦?，后兩?cè)鋼主桁，然后上橋面系，其次下挑臂板，再次上挑臂板。鋼桁拱肋和風(fēng)撐的安裝順序?yàn)椋簭膬啥讼蛑虚g逐段定位、逐段焊接。

具體施工步驟如下：

步驟1：根據(jù)拆遷進(jìn)度情況，先進(jìn)行北岸后進(jìn)行南岸陸岸主桁、橋面系及拱肋的安裝、焊接工作。在此期間，保持航道正常通行。在陸岸施工的同時(shí)，在橋址南北兩側(cè)進(jìn)行防撞墻施工，做封航前準(zhǔn)備。在此期間，在南北兩側(cè)封閉線上布設(shè)彩色燈帶，并安設(shè)警示燈具，提醒過(guò)往通航船舶提前進(jìn)入中間的60m航道，避免撞擊臨時(shí)支墩。詳見(jiàn)圖12和圖13。

步驟2：河道搭設(shè)主桁拼裝支架并進(jìn)行構(gòu)件安裝，需封航。中間預(yù)留凈寬16m的施工通航孔，沒(méi)有施工船舶進(jìn)出時(shí)采用欄桿連接固定；封閉線上通長(zhǎng)布設(shè)彩色燈帶，并安設(shè)警示燈具，用于提醒過(guò)往船舶繞道航行。詳見(jiàn)圖14。

步驟3：2015年1月底完成拼裝支架的拆除工作，恢復(fù)航道通航。

4.3方案綜合比選

4.3.1技術(shù)難度比選

（1）同步性

頂推施工方案南岸最大頂推距離長(zhǎng)達(dá)100m，長(zhǎng)距離頂推對(duì)施工技術(shù)、頂推設(shè)備要求很高。而且本橋橫向?qū)挾?8.6m，頂推施工時(shí)兩側(cè)同步性難以保證，直接影響工程質(zhì)量及施工進(jìn)度；全支架方案施工則不存在同步性的問(wèn)題。

（2）線形控制

頂推施工方案鋼桁架梁工廠加工中包含了施工預(yù)拱度，故主桁梁底呈豎曲線。而鋼桁架梁在頂推前進(jìn)過(guò)程是變化的豎曲線，因此需要多次調(diào)節(jié)桁架梁的標(biāo)高，當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)，需停止向前頂推，將頂舉千斤頂放置在縱梁牛腿下端，頂舉牛腿進(jìn)行超墊。此施工工序繁瑣，線形控制難度非常大。

頂推方案由于通航航道并不位于主跨跨中，導(dǎo)致主橋中跨合攏后，南北墩支座反力、全橋受力及線形均不對(duì)稱，需采用調(diào)節(jié)邊墩支座的支撐高度使橋梁受力、線形達(dá)到設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)。

全支架施工通過(guò)在臨時(shí)支架頂部預(yù)先將標(biāo)高點(diǎn)調(diào)整到位，安裝時(shí)直接將構(gòu)件放置到位，進(jìn)行微調(diào)，施工方便，線形控制簡(jiǎn)單、精確度高，整橋線形更為可控。

全支架施工在支架上拼裝主梁節(jié)段，主跨合攏后，受力線形皆能滿足設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，無(wú)需調(diào)節(jié)邊墩支座的支撐高度，施工方便，整橋線形更為可控。

（3）臨時(shí)支架受力

頂推施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，鋼桁架梁行進(jìn)過(guò)程中一旦支架產(chǎn)生脫空現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致單個(gè)支架上的支反力過(guò)大影響桁架梁結(jié)構(gòu)安全。

全支架施工臨時(shí)支架受力明確、簡(jiǎn)單，施工時(shí)臨時(shí)支架安全性有保障。

（4）結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

頂推施工由于采用了滑板式頂推施工，故鋼主桁下弦桿矩形截面內(nèi)必須增設(shè)加勁板，增加了橋梁自重，間接地影響橋梁使用壽命；全支架施工無(wú)需結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

4.3.2經(jīng)濟(jì)造價(jià)比選

頂推施工投入材料、設(shè)備主要有2套專用頂推設(shè)備、1臺(tái)500t浮吊、2臺(tái)350t履帶吊，鋼材550t，鋼筋50t，混凝土620m3；PHC管樁4500m。

全支架施工投入材料、設(shè)備主要有1臺(tái)500t浮吊、3臺(tái) 350t履帶吊、2344mΦ600×110PHC管樁（C80）、1500t鋼管材料（包括鋼桁梁拼裝支架、防撞設(shè)施）。

綜合分析：采用全支架施工預(yù)計(jì)減少投入約200萬(wàn)元。

4.3.3水上施工比較

頂推施工只需間歇性斷航；全支架施工需完全封航，水上施工期間船只需繞行。

4.4方案比選結(jié)果

綜合以上各種因素，考慮到新建蘇州斜港大橋?yàn)槿摻Y(jié)構(gòu)桁架式雙層橋面梁拱組合鋼拱橋，設(shè)計(jì)較為新穎，技術(shù)比較復(fù)雜，施工難度大，工期緊，為最大程度保障大橋施工質(zhì)量和施工安全，以及保證施工工期，斜港大橋主橋鋼結(jié)構(gòu)采用集中封航約300m的全支架施工方案。對(duì)航道進(jìn)行5個(gè)月的集中封航，避免間歇性斷航對(duì)船舶航行管理帶來(lái)嚴(yán)重困擾，有力地保證了施工工期，使蘇州東環(huán)快速路按時(shí)建成通車。

5　小結(jié)

合理的鋼結(jié)構(gòu)安裝方案是成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的有力保證，新建蘇州斜港大橋施工方案經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、通航條件等多因素論證，最終選擇集中封航的全支架施工方案，降低了施工難度，節(jié)省了造價(jià)，縮短了工期，是個(gè)切實(shí)有效的最佳方案。

該橋已于2015年10月份建成通車，成橋試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)良好，已成為蘇州東環(huán)快速路上的一道靚麗風(fēng)景。

［1］孫建淵，陳階亮.城市橋梁雙層交通的概念設(shè)計(jì)［J］.橋梁建設(shè)，2006，（2）：39-42.

［2］宋馨，賈麗君，張川.雙層橋面桁架式拱梁組合體系設(shè)計(jì)與施工［J］.上海公路，2016（1）：27-29.

［3］李珩.杭州運(yùn)河二通道拱橋主橋上部結(jié)構(gòu)施工方案研究［J］.城市道橋與防洪，2012，（9）：187-190.

［4］辛俊紅，楊超.下承式鋼管拱橋——空間傾斜系桿拱拱肋吊裝技術(shù)［J］.橋梁建設(shè)，2010，（6）：80-83.