文/傅珂

1 前言

超高墩超小半徑橋梁在我國較為少見，由于該類型橋梁設(shè)計(jì)方案要求高，工藝技術(shù)操作嚴(yán)格，所以其應(yīng)用范圍比較窄。但是，針對(duì)施工環(huán)境位置不佳、施工地形復(fù)雜區(qū)域而言，通過此類橋梁結(jié)構(gòu)形式能夠改善地質(zhì)環(huán)境問題。超高墩超小半徑橋梁設(shè)計(jì)要掌握一定的科學(xué)性，因此本文對(duì)該橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，對(duì)比出有效的設(shè)計(jì)方案，對(duì)促進(jìn)項(xiàng)目工程開展有積極作用。

2 項(xiàng)目實(shí)例

某公路橋梁項(xiàng)目位于江西省內(nèi)，作為交叉線路的主要樞紐互通工程，該橋梁全長1.7km，橋梁大墩高度設(shè)計(jì)30m，屬于雙向四車道類型。由于該項(xiàng)目工程地勢(shì)險(xiǎn)峻，涉及的安全系數(shù)、工程質(zhì)量系數(shù)非常高。專家組經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查后決定采取超高墩超小半徑設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)方案內(nèi)容如下文敘述。

3 橋梁方案比選

從本次橋梁項(xiàng)目的平曲線半徑以及橋墩高的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要綜合分析多個(gè)方面的因素，從而提高設(shè)計(jì)水平。本次工程中，在下述四種設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行對(duì)比分析，以確定合適的施工方案：方案一，應(yīng)用小跨徑預(yù)制T 梁的結(jié)構(gòu)形式，尺寸為4×24m，架橋機(jī)作為主要施工機(jī)械；方案二，應(yīng)用下跨徑橋梁項(xiàng)目方案，尺寸為4×24m，采取移動(dòng)模架的施工方式進(jìn)行施工；方案三，應(yīng)用大跨徑預(yù)制T 梁進(jìn)行施工，尺寸為3×32m，采取架橋機(jī)開展項(xiàng)目施工；方案四，應(yīng)用大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)形式，尺寸為3×32m，應(yīng)用移動(dòng)模架進(jìn)行施工。

經(jīng)過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，橋墩高度較高的情況下，下部結(jié)構(gòu)成本會(huì)占總橋梁造價(jià)較大的比例，所以大跨徑方案成本要比小跨徑方案低。通常來說，預(yù)制T 梁的成本較低，因?yàn)榧軜驒C(jī)的限制條件，當(dāng)前預(yù)制T 梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)先選擇使用大跨徑的方案，其成本和小跨徑預(yù)制T 梁相差不大，優(yōu)勢(shì)并不明顯。但是，由于橋跨尺寸較大，選擇小跨徑方案進(jìn)行施工，總體協(xié)調(diào)性較差?；谏鲜龇治觯罱K確定使用大跨徑橋梁設(shè)計(jì)方案。

對(duì)于小半徑移動(dòng)模架箱梁結(jié)果的施工來說，移動(dòng)模架過孔作業(yè)環(huán)節(jié)，施工人員要使用牽引繩進(jìn)行牽引處理，過孔環(huán)節(jié)應(yīng)做好配重的調(diào)整，此時(shí)工作復(fù)雜性高，且高空作業(yè)危險(xiǎn)性較高，在成本相近的情況下，最好選擇使用工藝水平高、安全性好、穩(wěn)定性高的預(yù)制T 梁施工方式。經(jīng)過全面深入分析，在掌握工程難點(diǎn)、環(huán)境需求以及工程造價(jià)參數(shù)之后，最終本次橋梁選擇使用大跨徑預(yù)制T 梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，能夠保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行，提高施工效果和質(zhì)量[1]。

4 橋梁設(shè)計(jì)

4.1 總體及橋?qū)捲O(shè)計(jì)

在總體設(shè)計(jì)的階段中，設(shè)計(jì)人員需要考慮到橋梁的應(yīng)用功能以及橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，因此在本橋梁設(shè)計(jì)重點(diǎn)是和該橋梁的左線進(jìn)行連接。該橋梁處于特殊地貌條件下，地形變化非常大，沖溝發(fā)育非常明顯，在現(xiàn)場(chǎng)施工中存在有U 型溝谷的結(jié)構(gòu)，底部比較寬，需要跨越特大橋梁進(jìn)行施工。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，在上部結(jié)構(gòu)選擇使用的是預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)形式，橋面按照連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，并且下部橋墩的尺寸以及類型，應(yīng)按照實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行確定。橋墩基礎(chǔ)使用的是樁基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，能夠保證整體工程的結(jié)構(gòu)性能合格，同時(shí)在橋梁總體設(shè)計(jì)以及橋梁寬度設(shè)計(jì)上，為了達(dá)到方案預(yù)設(shè)的要求，施工人員需要深入工程現(xiàn)場(chǎng)，做好相關(guān)參數(shù)的選擇工作，然后采用BIM 技術(shù)進(jìn)行建模處理，保證各方面參數(shù)達(dá)到工程實(shí)際需求。

本次橋梁項(xiàng)目曲線半徑較小，由于小半徑彎橋的抗傾覆能力不強(qiáng)，因此在應(yīng)用預(yù)制T 梁技術(shù)時(shí)施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工，適當(dāng)做好橋面加寬處理。由于架橋機(jī)的主梁工藝方面要求，為了滿足本次橋梁的33m 跨徑T 梁標(biāo)準(zhǔn)，工作人員可以選擇使用曲線半徑R=55m 范圍內(nèi)，橋?qū)捲黾拥?4.5m。曲線半徑很多都會(huì)選擇包絡(luò)的方式，大多針對(duì)大小半徑曲線連接位置的選擇，同時(shí)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況再分析兩塊變寬連接方式，合理地確定出結(jié)構(gòu)應(yīng)用方式。另外，梁體長度應(yīng)按照要求做出調(diào)整，并在選擇內(nèi)外結(jié)構(gòu)長度時(shí)候，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行確定，從而滿足施工變化的要求。此外，橋梁跨徑通過徑向的方式設(shè)計(jì)，等寬度的結(jié)構(gòu)部分中，相同一個(gè)孔內(nèi)T 梁應(yīng)該進(jìn)行平行設(shè)置，變寬結(jié)構(gòu)部分利用濕接縫、懸臂長度做好調(diào)節(jié)處理[2]。

4.2 橋面鋪裝設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)方案的要求，橋面選擇使用瀝青混凝土方式鋪設(shè)施工，厚度尺寸為10cm，采取混凝土現(xiàn)澆施工方式。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，由于該橋梁的豎曲線以及平曲線在一定程度上會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的厚度[3]。因此，跨中最小部位現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)厚度為8cm，施工材料為C50混凝土，厚度尺寸逐步向兩側(cè)增大。另外，值得注意的是，在橋面鋪裝設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要按照工程的設(shè)計(jì)等級(jí)科學(xué)計(jì)算好厚度以及寬度，確保各方面參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)方需求。

4.3 防撞護(hù)欄設(shè)計(jì)

由于橋面加寬設(shè)計(jì)的方式，防撞護(hù)欄應(yīng)結(jié)合匝道結(jié)構(gòu)形式按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求布置在每片主梁結(jié)構(gòu)上，確保鋼筋埋設(shè)施工順利實(shí)施，同時(shí)也能夠達(dá)到線形一致性要求。此外，在具體設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員需要考慮到防護(hù)欄的承載外界撞擊荷載，做好防護(hù)欄的高度設(shè)計(jì)，使其滿足工程需求。

5 橋梁常用施工方法選擇

對(duì)于公路橋梁工程而言，在施工的階段中技術(shù)的應(yīng)用要求比較高，因此在技術(shù)選擇以及方法應(yīng)用層面上，設(shè)計(jì)人員需要從工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、合理性、科學(xué)性、安全性等多個(gè)角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在施工技術(shù)選擇上按照工程項(xiàng)目規(guī)模、橋梁結(jié)構(gòu)形式合理選擇施工技術(shù)，以下為超高墩超小半徑橋梁施工常見技術(shù)。

5.1 預(yù)制安裝法

在高速公路施工方法選擇的階段，預(yù)制安裝方法是常用的一種方式。在預(yù)制安裝階段，工作人員需要從裝配化以及標(biāo)準(zhǔn)化層面分析，并選擇合理的預(yù)制結(jié)構(gòu)技術(shù)。通常情況下，對(duì)于預(yù)制主梁來說，它占到了整體線路工程80%以上的工程量，所以預(yù)制主梁通常都是在預(yù)制廠內(nèi)完成相應(yīng)的作業(yè)，然后采用專業(yè)的設(shè)備運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接安裝施工和混凝土澆筑的。因?yàn)轭A(yù)制現(xiàn)場(chǎng)的施工條件良好，工程質(zhì)量可以得到有效控制，且可以實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，所以其效率高、質(zhì)量高、成本低。

5.2 搭設(shè)支架現(xiàn)澆法

針對(duì)變寬、異型或者美觀性要求非常高，且現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制難度高的橋梁項(xiàng)目，在施工階段中施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況選擇預(yù)制結(jié)構(gòu)，如果橋梁的高度不是很高，那么則可以采用搭設(shè)支架線架的方法進(jìn)行主梁結(jié)構(gòu)施工。施工環(huán)節(jié)應(yīng)用滿堂支架現(xiàn)澆方式進(jìn)行施工，期間不會(huì)使用過大的預(yù)制場(chǎng)地開展施工，也不會(huì)使用專業(yè)運(yùn)輸與架梁裝置，可以適應(yīng)橋梁外形結(jié)構(gòu)，美觀性非常好。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)受條件限制，預(yù)制結(jié)構(gòu)的質(zhì)量水平比較差，且并不需要設(shè)置大量支架，模板使用量也很少，成本相對(duì)較高[4]。同時(shí)，在橋梁項(xiàng)目建設(shè)階段中，若采用該技術(shù)則需要按照橋梁工程地質(zhì)以及工程特點(diǎn)做好搭設(shè)支架現(xiàn)澆方案的優(yōu)化對(duì)比，確保澆筑的方式以及澆筑范圍滿足工程實(shí)際需求。

5.3 移動(dòng)模架法

該方式應(yīng)用到橋梁跨數(shù)比較多、墩高高、橋下凈空有限等現(xiàn)場(chǎng)，可以利用逐孔澆筑方式。該滑動(dòng)模板的應(yīng)用方式主要是在組建施工平臺(tái)之后安裝自動(dòng)化設(shè)備，其中可以通過啟動(dòng)制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的操作，保證施工能夠有序進(jìn)行。在橋跨直徑不足50m 的情況，平曲線半徑超過200m 的現(xiàn)澆梁體結(jié)構(gòu)，墩高在30m 以上，經(jīng)濟(jì)性非常好，且可以避免現(xiàn)場(chǎng)模架一次性投入較大的情況，成本較高。

5.4 懸臂施工法

懸臂澆筑施工方法主要是在大型工程項(xiàng)目施工中應(yīng)用該方式。首先需要設(shè)定構(gòu)建好施工平臺(tái)，然后按照平臺(tái)施工的需求對(duì)懸臂澆筑的工藝進(jìn)行控制，以此達(dá)到整體工程項(xiàng)目的施工要求，但是該方法在應(yīng)用的過程中工序較多、造價(jià)較高。

就當(dāng)前橋梁工程項(xiàng)目分析可知：由于橋梁的高度超過了規(guī)定的設(shè)計(jì)范圍，并且在受到施工地形條件的影響下，應(yīng)用滿堂支架現(xiàn)澆方式難以滿足工程的要求；懸臂施工方式在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中會(huì)將掛籃逐塊進(jìn)行項(xiàng)目施工，因?yàn)樵摌蛄喉?xiàng)目的平曲線半徑尺寸為55m，橋跨尺寸相對(duì)較小，所以無法滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在該橋梁項(xiàng)目中選擇應(yīng)用預(yù)制梁架橋機(jī)安裝方式、現(xiàn)澆箱梁移動(dòng)模架方式，經(jīng)過對(duì)比分析可以確定合適的施工方式[5]。

6 結(jié)語

山區(qū)高速公路對(duì)于改善當(dāng)?shù)亟煌顩r有著重要的作用，其能夠提升人們的生活質(zhì)量，但是施工難度較高，工程的總體效益不足?；诖?，本文結(jié)合山區(qū)高速公路的特點(diǎn)，選擇最佳的施工技術(shù)，明確施工方法，以更好地提升山區(qū)高速公路的運(yùn)行質(zhì)量和水平，保障交通運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為我國交通事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)全面發(fā)展。