鄧小釗 劉昶

摘要：上跨在役高速公路進(jìn)行橋梁施工具有施工風(fēng)險(xiǎn)與交通風(fēng)險(xiǎn)雙重特性，是新建工程全線的控制性工程。常規(guī)的跨線橋施工一般是將防護(hù)棚搭設(shè)在地面上，而在高架橋上搭設(shè)防護(hù)棚需確保防護(hù)棚的有效性、既有橋梁的穩(wěn)定性及交通安全性。文章以芙蓉大道快速化改造（湘潭段）工程主線上跨滬昆高速-紅易路跨線橋項(xiàng)目為例，采用MidasCivil軟件對(duì)防護(hù)棚和箱梁進(jìn)行建模驗(yàn)算。結(jié)果表明，二者的變形和應(yīng)力均滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行被交道路的交通分流組織設(shè)計(jì)，提高了施工安全與交通安全儲(chǔ)能，可為今后類(lèi)似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：上跨公路;安全防護(hù);施工安全;交通安全;交通分流組織

0 引言

目前我國(guó)交通建設(shè)正處于網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵階段，在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)了各種復(fù)雜的交叉線路。上跨在役高速公路橋梁作為現(xiàn)階段線路交叉最主要的形式，不僅存在一般橋梁的施工風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)對(duì)被交路段的交通造成較大影響。

上跨在役高速公路橋梁施工作為占道施工的一種，具有的風(fēng)險(xiǎn)源有：施工期間物件墜落、過(guò)往車(chē)輛碰撞防護(hù)棚、防護(hù)棚失穩(wěn)、在役橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、行車(chē)視距不良等。且在役高速公路交通流量大、交通安全要求高，因此在役高速公路橋梁施工的安全管理工作比較復(fù)雜，需在施工前做好安全防護(hù)與交通組織工作。

1 工程概況

芙蓉路快速化改造項(xiàng)目（湘潭段）是長(zhǎng)株潭一體化“三干一軌”的項(xiàng)目之一，是落實(shí)省委省政府、市委市政府關(guān)于加快推進(jìn)長(zhǎng)株潭城市群一體化發(fā)展，構(gòu)建一體化交通體系，實(shí)現(xiàn)“半小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”的重要干道。其中滬昆高速—紅易路跨線橋起點(diǎn)樁號(hào)為K21+394.80，終點(diǎn)樁號(hào)為K22+300.00，與滬昆高速公路交叉（滬昆高速公路里程K1057+823），夾角為66°。全橋長(zhǎng)905.2m，共計(jì)7聯(lián)：5×30m預(yù)制小箱梁+4×30m預(yù)制小箱梁+4×30m預(yù)制小箱梁+（35.1+60+35.1）m鋼混組合梁+5×25.6m預(yù)制小箱梁+（30+45+30）m鋼混組合梁+5×30m預(yù)制小箱梁。由于14#、15#墩上跨滬昆高速公路，上部鋼混組合梁架設(shè)對(duì)滬昆高速公路通行存在極大安全隱患，在株易高架橋南北側(cè)增設(shè)臨時(shí)支墩2#、3#墩，梁長(zhǎng)為45m，采用汽車(chē)吊吊裝。

2 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 安全防護(hù)棚設(shè)計(jì)

防護(hù)措施采用“門(mén)”式防護(hù)棚架遮蓋為主。防護(hù)棚長(zhǎng)30m（棚寬度大于橋體投影面兩側(cè)各5m，有利于架梁操作，同時(shí)在兩側(cè)設(shè)置高度≥1.2m的臨時(shí)護(hù)欄和防護(hù)網(wǎng)），右側(cè)寬10.5m、左側(cè)寬10.5m、高5.5m。

基礎(chǔ)采用（0.8×1.0×0.8）mC25混凝土條形基礎(chǔ)，對(duì)條形基礎(chǔ)進(jìn)行提前預(yù)制，搭設(shè)時(shí)吊裝安放。在基礎(chǔ)下設(shè)置砂漿墊層，同時(shí)利用膨脹螺絲與橋面進(jìn)行固定，并在條形基礎(chǔ)正面及側(cè)面均涂刷黃黑標(biāo)線及附著式雙面輪廓標(biāo)識(shí)。

立柱采用（400×10）mm鋼柱，布設(shè)在高速路兩側(cè)和中間隔離帶，形成門(mén)式八立柱，間距為（3+4×6+3）m。預(yù)制條形基礎(chǔ)時(shí)，先預(yù)埋地腳螺栓，將立柱與基礎(chǔ)連接起來(lái)，在立柱間設(shè)置斜拉，采用角鋼與護(hù)欄連接，使棚架與橋梁形成整體。

在防護(hù)棚立柱前，在防護(hù)棚正面安裝防撞桶，在防護(hù)棚側(cè)面安裝隔離墩等半剛性防撞設(shè)施，在條形基礎(chǔ)與鋼管立柱上貼黑黃相間立面標(biāo)記，并設(shè)置夜光燈及頻閃燈。

以八立柱頂面沿高速公路方向通長(zhǎng)Ⅰ40b鋼梁作為縱向主梁。在主梁頂面沿橋梁橫向，按間距2.0m設(shè)置Ⅰ40b鋼梁作為橫向次梁。在次梁頂面沿高速公路方向，按間距0.6m設(shè)Ⅰ12a槽鋼。主、次鋼梁及槽鋼之間通過(guò)焊接處理，形成整體。

頂面封閉層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3.5mm鋼板+彩鋼瓦，形成封閉緩沖層和隔水層。

2.2 防護(hù)棚穩(wěn)定性驗(yàn)算

選擇右側(cè)防護(hù)棚，采用MidasCivil軟件建立三維有限元模型（見(jiàn)圖1）。風(fēng)速取最大值10級(jí)風(fēng)速V=34m/s，結(jié)構(gòu)采用實(shí)體單元，材料參數(shù)選取見(jiàn)表1。

考慮護(hù)欄模板系統(tǒng)中6m長(zhǎng)、40mm加厚工字鋼梁從5m高處掉落所產(chǎn)生的沖擊力，工字鋼梁自重G=59.9×6×10=3.6kN。假定工字鋼垂直掉落在梁板中心，作用面積約為0.01m2，模型在工字鋼靜載作用下的變形如圖2所示。

根據(jù)以上結(jié)果，主梁最大撓度為8mm，小于規(guī)范L/500=20mm，剛度滿足規(guī)范要求。由沖擊系數(shù)計(jì)算公式可得式（1）：

防護(hù)棚應(yīng)力最大值為33MPa，小于鋼材應(yīng)力設(shè)計(jì)值275MPa，結(jié)構(gòu)安全。

2.3 被跨箱梁穩(wěn)定性計(jì)算

結(jié)構(gòu)自重：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土容重γ=26kN/m3;鋼筋混凝土容重γ=25kN/m3;瀝青混凝土容重γ=24kN/m3。二期恒載：鋪裝80mm鋼筋混凝土+100mm瀝青混凝土;防撞墻按實(shí)取值?；钶d等級(jí)：城-A級(jí)，沖擊系數(shù)按通用規(guī)范根據(jù)結(jié)構(gòu)基頻取用。混凝土徐變及收縮的影響：混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)，按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018）取用;各個(gè)階段混凝土收縮應(yīng)變和徐變系數(shù)，按規(guī)范附錄F提供的方法計(jì)算。溫度影響（T）：體系升溫、降溫30℃;橋面板局部升降溫按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）第4.3.10條梯度溫度效應(yīng)計(jì)算，其中，橋面升溫T1=14℃，T2=5.5℃;橋面降溫T1=-7℃，T2=-2.75℃。

邊界條件：支座采用彈性支承。荷載組合考慮承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)組合，相應(yīng)的組合系數(shù)的分項(xiàng)系數(shù)按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》執(zhí)行。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖5所示：

經(jīng)數(shù)值計(jì)算可知，主梁在準(zhǔn)永久組合下未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足不出現(xiàn)拉應(yīng)力的要求。主梁在標(biāo)準(zhǔn)組合下最大壓應(yīng)力為11.62MPa，小于容許值16.22MPa;主梁最大撓度為19mm，小于規(guī)范L/600=58mm，防護(hù)棚方案滿足規(guī)范要求。

3 交通組織設(shè)計(jì)

3.1 防護(hù)棚架搭設(shè)期交通組織

（1）外側(cè)基礎(chǔ)立柱安裝施工。北側(cè)將基礎(chǔ)設(shè)置在應(yīng)急車(chē)道上靠近橋梁邊護(hù)欄，跨度滿足10.5m;南側(cè)將基礎(chǔ)設(shè)置在應(yīng)急車(chē)道上靠近橋梁邊護(hù)欄，跨度滿足10.5m。施工時(shí)占用應(yīng)急車(chē)道。

（2）中央基礎(chǔ)立柱安裝施工?；A(chǔ)設(shè)置在東西方向超車(chē)道內(nèi)邊線與中護(hù)欄1m范圍，在澆筑條形基礎(chǔ)時(shí)預(yù)埋地腳螺栓將立柱與基礎(chǔ)連接起來(lái)，施工占用兩側(cè)超車(chē)道。

（3）北半幅防護(hù)棚架橫縱梁及頂面安裝施工。施工時(shí)封閉北半幅行車(chē)道和應(yīng)急車(chē)道，期間需臨時(shí)封閉交通，每次封閉時(shí)間約3～5min，開(kāi)放交通后車(chē)輛通過(guò)超車(chē)道通行。

（4）南半幅防護(hù)棚架橫縱梁及頂面安裝施工。施工時(shí)封閉南半幅行車(chē)道和應(yīng)急車(chē)道，期間需臨時(shí)封閉交通，每次封閉時(shí)間約3～5min，開(kāi)放交通后車(chē)輛通過(guò)超車(chē)道通行。

3.2 上跨梁體施工期交通組織

（1）汽車(chē)吊就位和鋼箱梁（共5片）吊裝施工。施工時(shí)需在施工路段近端封閉滬昆高速公路雙向交通，安排專職安全人員配合現(xiàn)場(chǎng)交警，在上游過(guò)渡區(qū)終點(diǎn)設(shè)置管控點(diǎn)。當(dāng)鋼箱梁吊裝進(jìn)入高速公路范圍時(shí)，指揮人員通過(guò)對(duì)講機(jī)通知管控點(diǎn)交通警察和安全人員開(kāi)始中斷交通，并在管控點(diǎn)后方安排示警車(chē)，提醒后方來(lái)車(chē)，利用擴(kuò)音喇叭告知停車(chē)的駕駛?cè)藛T前方施工情況，請(qǐng)勿下車(chē)走動(dòng)。管制時(shí)間約30min，開(kāi)放交通后車(chē)輛在已搭設(shè)好的安全通道內(nèi)通行。

（2）橋面鋪裝及橋梁附屬工程施工。車(chē)輛在已經(jīng)搭設(shè)好的安全通道內(nèi)通行。

3.3 防護(hù)棚架拆除期交通組織

此階段交通組織可參照防護(hù)棚搭設(shè)期交通組織。

3.4 遠(yuǎn)端誘導(dǎo)分流

3.4.1 東往西方向

將殷家坳樞紐作為第一誘導(dǎo)分流點(diǎn)，誘導(dǎo)滬昆高速公路車(chē)輛往北繞行G4京港澳高速公路，在出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌;在京港澳高速公路李家塘樞紐南往北方向出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行G0401長(zhǎng)沙繞城高速往西;在長(zhǎng)沙繞城高速東延樞紐往西出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛進(jìn)入S50長(zhǎng)韶婁高速公路;長(zhǎng)韶婁高速公路赤江樞紐東往西方向匝道出口前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行S41長(zhǎng)潭高速公路往北;在長(zhǎng)潭高速公路湘潭北互通北往南出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛轉(zhuǎn)回滬昆高速公路往西。

誘導(dǎo)分流路線一：G60滬昆高速公路→殷家坳樞紐→G4京港澳高速公路往北→李家塘樞紐→G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路（往西）→東延樞紐→S50長(zhǎng)韶婁高速公路（往西）→赤江互通→S41長(zhǎng)潭西高速公路（往南）→湘潭北互通→G60滬昆高速公路（往西）。

將龍頭鋪樞紐作為第二誘導(dǎo)分流點(diǎn)，誘導(dǎo)滬昆高速公路車(chē)輛往北繞行S21長(zhǎng)株高速公路，在出口匝道前2km、1km、500m設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌;長(zhǎng)株高速公路干杉樞紐南往北匝道前2km、1km、500m設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路往西至經(jīng)過(guò)李家塘樞紐直行，并在李家塘樞紐東往西方向設(shè)置誘導(dǎo)分流標(biāo)志。

誘導(dǎo)分流路線二：G60滬昆高速公路→龍頭鋪樞紐→S21長(zhǎng)株高速公路往北→干杉樞紐→G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路（往西）→李家塘樞紐→G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路（往西）→東延樞紐→S50長(zhǎng)韶婁高速公路（往西）→赤江互通→S41長(zhǎng)潭西高速公路（往南）→湘潭北互通→G60滬昆高速公路（往西）。

3.4.2 南往西方向

將殷家坳樞紐作為誘導(dǎo)分流點(diǎn)，在南往北方向匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)車(chē)輛直行經(jīng)李家塘樞紐繞行G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路，同分流路線一。

3.4.3 北往西方向

在李家塘樞紐北往南方向匝道出口前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)車(chē)輛繞行G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路，同分流路線一;在殷家坳樞紐北往南匝道口前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)車(chē)輛在殷家坳樞紐調(diào)頭轉(zhuǎn)回G4京港澳高速公路，在李家塘樞紐繞行G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路，同分流路線一。

3.4.4 西往東方向

將湘潭北作為第一誘導(dǎo)分流點(diǎn)，誘導(dǎo)滬昆高速公路車(chē)輛往北繞行S41長(zhǎng)潭西高速公路，在出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌;在長(zhǎng)潭西高速公路赤江樞紐北往南方向出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行S50長(zhǎng)韶樓高速公路往東;在長(zhǎng)韶樓高速公路東延樞紐往東出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛進(jìn)入S41長(zhǎng)沙繞城高速公路;在長(zhǎng)沙繞城高速公路李家塘樞紐西往東方向匝道出口前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行G4京港澳高速公路往南;在京港澳高速公路殷家坳樞紐南往北出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛轉(zhuǎn)回滬昆高速公路往東。

誘導(dǎo)分流路線三：G60滬昆高速公路→湘潭北互通→S41長(zhǎng)潭西高速公路（往北）→赤江互通→S50長(zhǎng)韶婁高速公路→東延樞紐→G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路（往東）→李家塘樞紐→G4京港澳高速公路（往南）→殷家坳樞紐→滬昆高速公路往東。

將塔嶺樞紐作為第二誘導(dǎo)分流點(diǎn)，誘導(dǎo)滬昆高速公路車(chē)輛往北繞行G0421許廣高速公路，在出口匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌;在許廣高速公路道林樞紐南往北匝道前2km、1km、500m處設(shè)置誘導(dǎo)分流單懸臂標(biāo)志牌，誘導(dǎo)高速公路車(chē)輛繞行S50長(zhǎng)韶婁高速公路往東至經(jīng)過(guò)東延樞紐直行，同分流路線三。

誘導(dǎo)分流路線三：G60滬昆高速公路→塔嶺樞紐→G0421許廣高速公路（往北）→道林樞紐→S50長(zhǎng)韶婁高速公路→東延樞紐→G0401長(zhǎng)沙繞城高速公路（往東）→李家塘樞紐→G4京港澳高速公路（往南）→殷家坳樞紐→滬昆高速公路往東。

4 結(jié)語(yǔ)

得益于恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)方案和交通組織設(shè)計(jì)，芙蓉大道快速化改造（湘潭段）工程主線上跨滬昆高速—紅易路施工得以順利實(shí)施?？梢钥闯觯峡绺咚俟窐蛄菏┕ば枰龊靡韵鹿ぷ鳎河糜邢拊浖?duì)防護(hù)棚及被交箱梁進(jìn)行數(shù)值分析，確保防護(hù)棚及被交箱梁在施工期的穩(wěn)定性;設(shè)計(jì)切實(shí)可行的交通組織方案，保證施工期的交通安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]張世平.考慮施工交通組織的橋梁改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)—滬寧高速公路（江蘇段）擴(kuò)建工程[J].中外公路，2008，28（2）：202-206.

[2]王國(guó)富，胡永利，路林海.高架區(qū)間上跨濟(jì)廣高速橋施工方案模糊比選[J].施工技術(shù)，2015，44（17）：36-39.

[3]付元坤，江興旺，韋 剛.單喇叭形互通式立交改擴(kuò)建工程施工期交通組織設(shè)計(jì)[J].中外公路，2012（5）：277-280.

[4]楊敏捷.新建公路上跨高速鐵路立交橋安全防護(hù)措施研究[J].鐵道建筑，2012（8）：35-38.

[5]許蔚華.高速公路橋梁大修期間的交通組織[J].華東公路，2009（4）：21-23.

[6]王明慧，李開(kāi)蘭，朱永波.山區(qū)高速鐵路特大橋上跨高速公路施工安全管理[J].鐵道建筑，2015（2）：52-54.