黃雙龍 HUANG Shuang-long

（中鐵十五局集團(tuán)路橋建設(shè)有限公司，南京 210031）

1 工程概況

粉嶺北新發(fā)展區(qū)第一階段粉嶺高速繞道東段為一條2公里長高架公路橋，高架橋從安全街接入，沿麻笏河前行至東鐵線，后分為兩條支線分別接入粉嶺公路和大窩西支路。高架橋分左右兩幅，單幅橋面寬度11.7m-14.0m，為單箱單室箱型梁結(jié)構(gòu)形式，采取節(jié)段拼裝的方式成橋，C1至C4聯(lián)為左右幅并行段，從C4聯(lián)末尾左右幅開始獨立，分別為右幅D1至D2聯(lián)與左幅E1至E4聯(lián)。高架橋左幅8聯(lián)34跨（C1至C4左幅和E1至E4），線路長度1979.503m；右幅6聯(lián)26跨（C1至C4右幅和D1至D2），線路長度1437.24m。高架橋跨度從40.0m-110.0m不等，其中左右幅的前5聯(lián)C1至C4和D1及E1和右幅最后1聯(lián)E4的跨度都在62.0m以內(nèi)，屬于常規(guī)跨度,梁截面高度為2.5m，節(jié)段分割單元長度2.5m-3.0m，單塊重量在100噸以內(nèi)（大部分為70噸左右）；E2、E3和D2聯(lián)跨越港鐵東鐵線及既有粉嶺公路等特殊結(jié)構(gòu)物，存在127m、100m、96m等大跨度結(jié)構(gòu)，梁截面高度從8.5m至2.5m不等，節(jié)段分割單元長度為3.0m-4.0m，單塊節(jié)段梁最重為170噸。根據(jù)設(shè)計方初步設(shè)計方案，節(jié)段梁均采用橋面吊機(jī)拼裝方式成橋。（圖1）

圖1 高架橋線型走向

2 可選方案及工藝對比

常規(guī)節(jié)段梁拼裝方法主要分為架橋機(jī)拼裝、橋面吊機(jī)拼裝、搭設(shè)支架拼裝三種，架橋機(jī)拼裝主要采用懸臂拼裝方式成橋，在橋墩兩側(cè)將節(jié)段梁成對同時安裝并進(jìn)行臨時張拉，直到最大的懸臂狀態(tài)，然后進(jìn)行跨中合攏，采用架橋機(jī)拼裝成橋，不受橋梁地面環(huán)境限制，能夠形成順序流水施工，喂梁方式可采用橋下喂梁或者橋上后位喂梁，架橋機(jī)拼裝成橋受架橋機(jī)自身結(jié)構(gòu)性能、跨距和曲線半徑影響，對節(jié)段梁大小和重量有所限制；橋面吊機(jī)拼裝同樣采用懸臂式拼裝方式成橋，類似于掛籃，在0號塊及第1對節(jié)段安裝完成后，安裝橋面吊機(jī)，直接從地面將節(jié)段梁提升到位，直至最大懸臂狀態(tài)，然后進(jìn)行跨中及邊跨合攏，采用橋面吊機(jī)拼裝成橋，能夠在多個橋墩同時開展，不受其他未完成橋墩的進(jìn)度影響，不受跨距、曲線半徑和節(jié)段梁大小、重量影響，但橋下喂梁的方式對地面交通環(huán)境有所要求，且每完成一個橋墩的懸臂T構(gòu)拼裝，均需安拆一次，無法完成邊跨段拼裝；搭設(shè)支架拼裝可應(yīng)用于各種型號節(jié)段梁，同樣不受跨距、曲線半徑和節(jié)段梁大小、重量影響，通過支架頂部多向千斤頂調(diào)整節(jié)段梁位置，可同時拼裝多塊節(jié)段梁，線型易于調(diào)整，但對地基基礎(chǔ)及交通條件有所要求，同時需吊車配合拼裝。各方案主要施工工藝如下：

架橋機(jī)懸臂拼裝：

支架安裝墩頂節(jié)段-架橋機(jī)上橋-懸臂拼裝中墩節(jié)段梁-整體吊裝拼裝邊跨節(jié)段梁-中跨與邊跨合攏-架橋機(jī)走行過孔-懸臂拼裝中墩節(jié)段梁-整體吊裝拼裝邊跨節(jié)段梁-邊跨及中跨合攏-整體張拉壓漿-下一循環(huán)。（圖2）

圖2 架橋機(jī)懸臂拼裝節(jié)段梁

橋面吊機(jī)懸臂拼裝：

支架安裝墩頂和第一對節(jié)段-安裝橋面吊機(jī)-懸臂拼裝中墩節(jié)段梁-支架安裝邊跨節(jié)段梁-邊跨及中跨合攏-拆除橋面吊機(jī)-整體張拉壓漿。（圖3）搭設(shè)支架拼裝：

圖3 橋面吊機(jī)懸臂拼裝節(jié)段梁

支架基礎(chǔ)處理-鋼管柱及縱橫梁安裝-支架預(yù)壓-多項千斤頂安裝-吊車吊裝節(jié)段梁-線型調(diào)整-節(jié)段梁張拉壓漿。（圖4）

圖4 搭設(shè)支架拼裝節(jié)段梁示意圖

3 方案選用分析

3.1 無大跨地段環(huán)境條件及方案選用

高架橋的前4聯(lián)C1至C4和第5聯(lián)D1、E1，橋梁曲線半徑最小為327m，最大跨度為62m，最大縱向坡度4%，最大橫向坡度7%，單幅寬度11.7m-14.0m，節(jié)段梁均為2.5m等高，底面水平。橋墩多處于河流兩岸，含有T型獨墩5個，墩頂節(jié)段現(xiàn)澆于T型墩頂內(nèi)，含有門式墩5個，墩頂節(jié)段現(xiàn)澆于門式墩橫梁內(nèi)，其余均為直墩，墩頂塊采用預(yù)制節(jié)段梁。前5聯(lián)高架橋無大跨結(jié)構(gòu)，但來回4次穿越河面寬度為30m的麻芴河，第四聯(lián)及第五聯(lián)處于既有中旅貨倉廠內(nèi)。（圖5）

圖5 無大跨地段橋梁線路平面示意圖

采用支架拼裝節(jié)段梁方案：搭設(shè)支架拼裝成橋需全面占用橋下土地以及河流，由于來回跨越麻笏河，橋下地形多變，且無法避免于水中搭設(shè)支架，代價高昂，環(huán)保形勢嚴(yán)峻，全橋使用支架拼裝節(jié)段梁不具備可行性，僅部分地段可用。

采用橋面吊機(jī)拼裝節(jié)段梁方案：橋面吊機(jī)拼裝節(jié)段成橋根據(jù)運梁喂梁方式不同，分為橋下運輸喂梁和后位橋面運輸喂梁兩種方式。若采用橋下喂梁方式，需架設(shè)棧橋或者鋼便梁形成運梁便道，由于河面寬度在20m左右，且橋梁多次跨越河道，部分橋梁走向在豎直方向上與河流重疊，需架設(shè)棧橋或鋼便梁的位置多、長度大，存在較大施工安全風(fēng)險，造價也較高，同時會污染水源，無法通過環(huán)保署的環(huán)保評估。若采用后位橋面喂梁方式，需在中墩處，采用120t吊車吊裝節(jié)段梁于墩頂運梁小車上，運梁小車將節(jié)段梁運至橋面吊機(jī)處，橋面吊機(jī)從橋面起吊節(jié)段梁并前移節(jié)段梁進(jìn)行拼裝。C1至C4聯(lián)每聯(lián)4跨，若要及時完成跨中合攏，左右雙幅同時進(jìn)行懸臂拼裝需橋面吊機(jī)12臺，3個中墩各需一臺120t吊車進(jìn)行配合，且邊跨需要搭設(shè)支架拼裝邊跨段的節(jié)段梁。此方案工序復(fù)雜，大型設(shè)備應(yīng)用過多，對安全控制、質(zhì)量控制和成本控制均不利。

采用架橋機(jī)拼裝節(jié)段方案：架橋機(jī)拼裝節(jié)段梁成橋可按順序從大里程C4處逐步向小里程方向拼裝，采用后位喂梁方式，無需橋下便道配合，且逐跨成橋，運梁車可從裝梁處直接駛至架橋機(jī)位置，中跨段采用懸臂拼裝，邊跨處可逐個提升節(jié)段梁進(jìn)行整體拼裝，采用架橋機(jī)拼裝能夠形成固定的流水節(jié)拍和標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝，易于工人進(jìn)行操作執(zhí)行。

通過方案對比，選用架橋機(jī)拼裝節(jié)段梁最具有可行性。由于場地限制架橋機(jī)上橋處無法設(shè)置跨線提龍門吊，為避免長時間占用大噸位吊車吊裝節(jié)段梁上橋，在第4聯(lián)C4的最后一跨橋面，跨越左右幅可設(shè)置一臺橋面龍門吊機(jī)（固定式），在此處的節(jié)段梁預(yù)制生產(chǎn)時，左右兩幅線路節(jié)段梁內(nèi)側(cè)翼緣板預(yù)留橋面鋼筋，不澆筑混凝土，留置一個寬5m長16m的節(jié)段梁提升通道，提升至橋面上以后，再由橋面運梁小車運至需架設(shè)橋跨后方橋墩位置給架橋機(jī)喂梁。架橋機(jī)可在拼裝完成C4至C1的4聯(lián)后，再掉頭去架設(shè)第5聯(lián)D1和E1，以及轉(zhuǎn)場架設(shè)左幅第8聯(lián)E4。此地段采用架橋機(jī)拼裝成橋方案具有較高的經(jīng)濟(jì)合理性，且易于控制施工質(zhì)量與安全，對周邊環(huán)境影響小，環(huán)保效益顯著。

3.2 大跨地段環(huán)境條件及方案選用

高架橋右幅第6聯(lián)D2和左幅第六聯(lián)E2、第7聯(lián)E3均為大跨段，D2聯(lián)和E2聯(lián)均跨越東鐵線、行人天橋、麻笏河和既有公路，E3聯(lián)跨越行人天橋和大窩東支路。其中跨越東鐵線、行人天橋和麻笏河的橋墩為E2-01至E2-02與D2-01至D2-02，E2-01至E2-02墩跨度為127m，D2-01至D2-02墩跨度為100m；跨越既有公路的橋墩為D2-02至D2-04，跨度為80m+88m；跨越行人天橋的橋墩為E3-04至E3-05，跨度為70m；E2-02至E2-03位于東鐵線與粉嶺公路之間，橋梁跨度為96m。大跨地段中墩T構(gòu)部分節(jié)段梁為變截面高箱梁，截面高度從8.5m至2.5m不等，節(jié)段梁分割單元為4.0m一個節(jié)段，單塊節(jié)段梁重最重達(dá)170t，邊跨段節(jié)段梁為高度2.5m，分割單端2.5m-3m一個節(jié)段，重量100t以內(nèi)的常規(guī)節(jié)段梁。此段曲線半徑最小320m，最大縱坡5.9%，最大橫坡7%，同時由于節(jié)段預(yù)制廠設(shè)在大陸，大跨段節(jié)段梁從高度到重量均不滿足公路運輸?shù)臈l件，需采取在橋下附近位置分別設(shè)置臨時制梁場的方式進(jìn)行預(yù)制。（圖6）

圖6 大跨地段橋梁線路平面示意圖

采用支架拼裝節(jié)段梁方案：支架拼裝成橋不受大跨度影響，但由于橋下存在河流、鐵路線、行人天橋和供水管道等構(gòu)筑物，支架搭設(shè)困難，且上跨鐵路線安全風(fēng)險高，跨中節(jié)段梁吊車起吊安裝時站位困難，無法全橋使用支架拼裝節(jié)段梁。

采用橋面吊機(jī)拼裝節(jié)段梁方案：橋面吊機(jī)拼裝節(jié)段梁不受橋梁小曲線、大跨度影響，不受非標(biāo)節(jié)段梁的高度、重量限制，但由于橋下存在各種結(jié)構(gòu)物過多，無法通行地段或下方存在結(jié)構(gòu)物地段不具備橋下喂梁條件，而采用橋上后位喂梁方式，需采用大噸位吊車及運梁小車配合。

采用架橋機(jī)拼裝節(jié)段方案：架橋機(jī)需跨越兩跨站立支撐，D2、E2和E3橋均為大跨度橋梁，E2-01至E2-03墩兩跨長度為127m+96m，且曲線半徑為320m，D2-01至D2-03墩兩跨長度為100m+80m，大跨度、小半徑和重達(dá)170t的非標(biāo)節(jié)段梁使架橋機(jī)無法適應(yīng)此種工況。

通過方案對比，最佳施工方案應(yīng)選用橋面吊機(jī)配合搭設(shè)支架的方式進(jìn)行。橋面吊機(jī)拼裝喂梁可采取橋上后位喂梁與橋下喂梁結(jié)合的方式，在周邊具備通行條件的T跨結(jié)構(gòu)中使用橋下喂梁，在跨越構(gòu)筑物地段采用橋上后位喂梁，在地勢平整、橋下無障礙物、交通便利地段采用搭設(shè)支架拼裝方案，同時可設(shè)法在跨越鐵路線的E2-01墩的T構(gòu)和D2-01墩的T構(gòu)上采用轉(zhuǎn)體墩結(jié)構(gòu)，避免跨越鐵路線拼裝節(jié)段梁，也可利用鐵路線旁既有道路進(jìn)行橋下喂梁，大大節(jié)約吊車使用成本，降低安全風(fēng)險。

4 結(jié)語

節(jié)段梁拼裝方案的選擇需綜合考慮現(xiàn)場地形條件、橋梁線型設(shè)計、節(jié)段梁型號等多種情況，在技術(shù)方案具有可行性的情況下，再去比對經(jīng)濟(jì)合理性、安全質(zhì)量可控性。架橋機(jī)拼裝方案在安全、質(zhì)量、環(huán)保、施工便捷性方面具有極大優(yōu)勢，但需滿足500個以上的節(jié)段梁應(yīng)用數(shù)量，方能取得較佳的經(jīng)濟(jì)合理性，節(jié)段梁數(shù)量低于500時，采取橋面吊機(jī)方式更加節(jié)約成本，而在地面交通環(huán)境良好，可實現(xiàn)橋下喂梁時，節(jié)段梁拼裝數(shù)量若不足800個，也應(yīng)優(yōu)先選用橋面吊機(jī)拼裝成橋方案，節(jié)段梁拼裝數(shù)量較少，且存在異形梁時，搭設(shè)支架拼裝成本最低。在國家碳中和的大背景下，采用節(jié)段預(yù)制拼裝造橋技術(shù)對于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等方面有著極大積極意義，通過本文對節(jié)段梁拼裝方案選擇的敘述，望能為其他同類工程在方案選擇時提供借鑒。