李允龍

（中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東日照276800）

1 引言

斜拉橋是一種拉索體系，相比于梁式橋其跨越能力更強(qiáng)，因此，在跨越高速公路的橋梁施工中有廣泛的應(yīng)用。拱承斜拉橋是斜拉橋中的一種類型，其橋塔為拱式結(jié)構(gòu)，施工難度更高，需要對(duì)施工方案進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，因此，論文通過(guò)對(duì)具體施工方案的分析，制訂了一套高效的拱承斜拉橋快速施工方案。

2 工程概況

在阿爾及利亞?wèn)|西高速公路東標(biāo)段項(xiàng)目中，線路與高速公路的夾角為27°，橋址位于高速公路路塹段，現(xiàn)狀為雙向4車道，正寬為28 m，基本為瀝青路面，該高速公路后期規(guī)劃為雙向8車道，寬度為45 m，凈空不小于8.0 m。主橋梁采用32 m+160 m+32 m雙線跨越高速公路拱承斜拉橋結(jié)構(gòu)，斜拉橋橋塔、橋墩整體均采用拱式結(jié)構(gòu)橫跨現(xiàn)有的高速公路兩側(cè)。主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包含以下幾方面內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為120 km/h；（2）采用雙線結(jié)構(gòu)，雙線之間的距離為5 m；（3）主橋縱向位于平坡上，平面位于直線上。

3 跨越高速公路拱承斜拉橋原設(shè)計(jì)方案

在本次高速公路拱承斜拉橋設(shè)計(jì)方案中，主橋跨度為32 m+160 m+32 m拱承斜拉橋，主跨采用全漂浮體系，并設(shè)置輔助橋墩，輔助橋墩和邊墩設(shè)置支座，縱向固定支座設(shè)置在大里程側(cè)輔助橋墩上，橫向固定支座與簡(jiǎn)支梁部分統(tǒng)一設(shè)置在線路左側(cè)。主橋總長(zhǎng)度為226.5 m，含梁縫全長(zhǎng)為226.8 m。

在原設(shè)計(jì)方案中，主梁采用縱肋倒置式鋼混組合橋面板，面板寬度為16.1 m，中心線處梁高為3.5 m。兩側(cè)的邊箱梁經(jīng)過(guò)工廠加工為成品后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，與橫膈梁腹板通過(guò)高強(qiáng)度的螺栓進(jìn)行連接，頂板和底板選擇了現(xiàn)場(chǎng)焊接的方式，形成鋼梁節(jié)段后，選擇了步履式頂推施工到位。

在原設(shè)計(jì)方案中，橋塔采用拱形結(jié)構(gòu)，塔底以上的橋塔高度為56 m，橋面以上塔的高度為45.5 m，橋面以下塔的高度為10.5 m。拱軸線線型由技術(shù)人員采用二次拋物線進(jìn)行確定，截面采用等高等寬的箱型截面，截面的尺寸為5 m×5.5 m，選擇的板厚為20～30 mm，加勁肋采用板肋，寬度在180～200 mm，厚度為15～20 mm，間距為400 mm。斜拉索采用抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 960 MPa鍍鋅平行鋼絲拉索，空間雙索面體系，并且采用了輻射性的布置方案，整體設(shè)置有12對(duì)斜拉索，梁上斜拉索的間隔距離為15 m。斜拉索索塔和索梁錨固采用鋼錨箱方式進(jìn)行錨固，張拉端設(shè)置在主橋梁一側(cè)，斜拉索的梁端全部設(shè)置了外置式阻尼器，再根據(jù)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在斜拉索下部的3 m范圍之內(nèi)采用不銹鋼管進(jìn)行外包，目的是防止斜拉索被腐蝕或破壞[1]。

本次高速公路拱承斜拉橋的施工方案主要分為以下5個(gè)步驟：

1）在橋塔施工方面，擬采用履帶吊車，采用逐段吊裝施工的方式，這種方式施工流程較為簡(jiǎn)便，施工難度較小，易于操作。

2）鋼加勁肋和鋼導(dǎo)梁在施工平臺(tái)進(jìn)行拼裝，在拼裝完成后采用步履式逐段頂推的方式進(jìn)行施工。

3）橋面板鋼筋采用綁扎的方式，并按照施工標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范采用了現(xiàn)澆的方式，分段澆筑混凝土橋面板。

4）在掛索施工階段，擬采用不張拉的掛索施工方法。

5）在掛索施工完成后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)索力、主梁和橋塔線型進(jìn)行全面調(diào)整，使各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)值都能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。

4 跨越高速公路拱承斜拉橋優(yōu)化快速施工方案

XS施工隊(duì)伍在制訂施工方案后，采用BIM技術(shù)對(duì)施工方案進(jìn)行了三維立體建模，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了全面的分析和數(shù)據(jù)采集，通過(guò)施工模擬發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的施工方案中主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

4.1 原拱承斜拉橋施工方案中存在的問(wèn)題分析

原拱承斜拉橋施工方案中常存在以下問(wèn)題：

1）根據(jù)對(duì)跨越高速公路拱承斜拉橋施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定，豎向變形不能夠超過(guò)L/5 000（L為拱乘斜拉跨度）且不大于20 mm[2,3]。這是對(duì)拱承斜拉橋梁部殘余徐變變形所作出的規(guī)定和限制，主要針對(duì)的對(duì)象是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，但在實(shí)際施工過(guò)程中，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還可以延伸到其他施工環(huán)節(jié)中，例如，鋼梁、結(jié)合梁等結(jié)構(gòu)施工。在本次施工完成后，主梁跨中梁部殘余徐變的結(jié)算結(jié)果為454.4 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)家規(guī)定的20 mm，沒(méi)有達(dá)到國(guó)家的要求。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的分析，是由本次工程中斜拉索的初拉力數(shù)值較小，調(diào)整索力階段補(bǔ)漲幅較大，二次張力張補(bǔ)后總索力比值較高等幾個(gè)原因所引起的，因此，需要對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整，使其能夠適應(yīng)當(dāng)前的施工現(xiàn)場(chǎng)條件，解決上述施工方案存在的問(wèn)題[2]。

2）根據(jù)國(guó)際對(duì)跨越高速公路拱承斜拉橋施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定，拱承斜拉橋相鄰的梁端兩側(cè)鋼軌支點(diǎn)的相對(duì)位移不能超過(guò)1 mm。拱承斜拉橋相鄰梁端兩側(cè)鋼軌支點(diǎn)的位移距離受到多種因素的影響，其中最主要的因素為溫度，在該高速公路路段中，1月平均氣溫約為15℃，8月平均氣溫約為35℃，極端最低氣溫約為5℃，極端最高氣溫約為45.8℃，根據(jù)該高速公路路段的實(shí)際溫度來(lái)計(jì)算橫向位移，混凝土結(jié)構(gòu)的溫差可以取約±24℃，鋼梁的溫差可以取±36℃。在原定的施工設(shè)計(jì)方案中，通過(guò)技術(shù)人員的測(cè)算，拱承斜拉橋相鄰的梁端兩側(cè)鋼軌支點(diǎn)的相對(duì)位移差為2.143 mm，超過(guò)了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1 mm限值，因此，要對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解決和優(yōu)化，防止拱承斜拉橋在后期投入使用后出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題[3]。

4.2 拱承斜拉橋快速施工方案優(yōu)化分析

4.2.1 鋼錨梁制作方面

XS施工隊(duì)伍對(duì)拱承斜拉橋的鋼錨梁制作進(jìn)行了全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了從零件到合件，再到整體，最后試裝的程序進(jìn)行生產(chǎn)，單個(gè)的鋼錨梁主要分為底板單元、腹板單元、頂板單元等多個(gè)單元結(jié)構(gòu)，鋼錨梁制作選擇了分單元制作的方式，在所有單元制作完成后再進(jìn)行焊接，從而保證鋼錨梁的整體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。鋼錨梁作為影響拱承斜拉橋施工效率的關(guān)鍵性因素之一，采用這種方式不僅能保證施工質(zhì)量，還能提高施工效率，在實(shí)際試裝過(guò)程中，如果出現(xiàn)了不匹配等情況，還能進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，有效提高施工效率。

4.2.2 索塔基礎(chǔ)的沉降觀測(cè)方面

拱承斜拉橋索塔基礎(chǔ)在基礎(chǔ)和塔身結(jié)構(gòu)自重的作用下會(huì)發(fā)生一定程度的沉降，因此，在施工過(guò)程中，需要對(duì)索塔基礎(chǔ)的沉降進(jìn)行全面的觀測(cè)，防止沉降過(guò)大導(dǎo)致出現(xiàn)返工等問(wèn)題，影響拱承斜拉橋工程的整體施工效率。因此，XS施工隊(duì)伍定期對(duì)拱承斜拉橋工程變形點(diǎn)的高程進(jìn)行觀測(cè)，沉降量為第一次測(cè)量與最后一次測(cè)量的差值，通過(guò)對(duì)沉降量的掌控，能夠幫助施工隊(duì)伍在施工過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整，例如，在上塔柱起始施工階段進(jìn)行抵扣補(bǔ)償處理，保證沉降量能夠處于正常的范圍內(nèi)。

4.2.3 基礎(chǔ)施工部分

基礎(chǔ)施工是保證拱承斜拉橋工程施工質(zhì)量和效率的重要因素，因此，XS施工隊(duì)伍結(jié)合本次施工的實(shí)際需求，對(duì)施工材料、施工設(shè)備等進(jìn)行了全面的調(diào)整，尤其是在設(shè)備方面，如果起重設(shè)備能力不足，會(huì)導(dǎo)致施工效率受到較大的影響。此外，基礎(chǔ)施工會(huì)受到天氣、地理環(huán)境、施工技術(shù)等多個(gè)方面的影響，對(duì)多種影響因素進(jìn)行充分考慮，才能確保在工期內(nèi)完成施工，因此，需要基礎(chǔ)施工加以注意。

4.2.4 索塔施工方面

索塔是拱承斜拉橋施工中的施工重點(diǎn)和施工難點(diǎn)，對(duì)拱承斜拉橋工程的施工速度影響最大，因此，施工隊(duì)伍對(duì)索塔施工方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將斜拉索索道管定位由平面轉(zhuǎn)化為空間，借助現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了全面調(diào)整，從而有效降低了施工難度，并縮短了施工工期。

4.2.5 拱承斜拉橋上部結(jié)構(gòu)施工方面

為了更好地控制索力，XS施工隊(duì)伍利用BIM技術(shù)對(duì)拱承斜拉橋工程所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的收集，并借助BIM技術(shù)的計(jì)算系統(tǒng)對(duì)索力進(jìn)行了深度確定，制訂了完整的索力施工方案，從而避免了在施工過(guò)程中反復(fù)多次調(diào)整索力和橋梁線型等許多麻煩，保證拱承斜拉橋能夠在施工工期內(nèi)高質(zhì)量地完成，如期交付并投入使用。

4.3 拱承斜拉橋快速施工優(yōu)化方案評(píng)價(jià)

XS施工隊(duì)伍結(jié)合現(xiàn)有的施工技術(shù)、施工能力以及該路段的實(shí)際施工情況，對(duì)原施工方案進(jìn)行了全面的優(yōu)化，在施工完成后比原施工方案提前完成23 d，預(yù)計(jì)節(jié)省施工成本超過(guò)2 000萬(wàn)元人民幣，優(yōu)化后的施工方案取得了很好的實(shí)際效果。在本次對(duì)跨越高速公路拱承斜拉橋的快速施工優(yōu)化方案中，XS施工隊(duì)伍重點(diǎn)對(duì)施工設(shè)備、施工基礎(chǔ)和施工管理進(jìn)行了優(yōu)化，并加強(qiáng)了施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的施工秩序，才能使工期大幅度縮短，且施工質(zhì)量也得到了保證。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合阿爾及利亞?wèn)|西高速公路東標(biāo)段項(xiàng)目的實(shí)際施工案例，對(duì)跨越高速公路拱承斜拉橋快速施工方案進(jìn)行了全面的優(yōu)化，并從多個(gè)角度、多個(gè)層面對(duì)施工效率進(jìn)行了整體的分析，經(jīng)過(guò)實(shí)際工程案例檢測(cè)，該優(yōu)化方案具有一定的實(shí)際使用效果，希望可以對(duì)國(guó)內(nèi)外跨越高速公路拱承斜拉橋工程施工起到一定的借鑒作用。