宜阳大桥修复重建工程主要工艺分析

韦泽亮

摘要：文章结合宜阳大桥修复重建工程实例，介绍了桥梁上部结构工程与基础工程工法调整方案，并分析了施工难点，为类似桥梁工程设计施工提供参考。

关键词：桥梁重建;施工工艺;悬臂工法;移动模架

中国分类号：U445.4文献标识码：A

0 引言

2019-06-09 14：50左右，因宜阳大桥施工河段上游流域山洪大面积爆发，浔江古宜镇河段水位开始不断急剧上涨，水流湍急，很多树木、断枝及大量的漂浮物垃圾借助极快的水流速度不断冲击施工中的钢栈桥及吊装平台的钢管桩，导致宜阳大桥施工便桥被洪水冲塌。由于本工程工期固定，为按时保质完成，按原施工方案将无法满足要求，故需根据现场情况调整新的设计及施工方案。本文即以此为背景，探讨大桥修复重建的施工工艺。

1 工程概况

设计宜阳大桥跨越浔江，原桥全长407 m，桥宽28 m，原设计采用江中栈道桥进行施工，但由于栈道桥已被冲毁，若重新建设栈道桥，工期将有所延长，且水量较大会导致施工难度增加，投资也将增加。因而通过多次论证与探讨，决定在桥梁上部结构型式上选定现浇预应力混凝土，箱型梁区共分为三个单元，依桥梁高度规划分别采用满堂支架、平衡悬臂及移动模架三种方法同时施工，增加机具、施工工作面以缩短工期;下部结构则因洪水带来河床淤积，形成河道上层破碎、下层致密的地层条件，因而于上层淤积层选择采用临时沉井以自重下沉，以提供挡土挡水的功能，沉井下沉至岩层定位后，再逐阶开挖岩层施作井式基础。

2 上部工程工法调整

本工程后续施工期程紧迫，桥梁上部结构型式的选定为设计的重要课题。假如采用施工期较短的钢桥吊装工法，则由于山区道路仍处于复建施工阶段，配合大跨径桥梁的超长钢梁构材运输成为首要难题，且于高桥墩上进行吊装亦属困难，故此提案予以排除。后选定现浇预应力混凝土箱型梁，并依河谷高度变化采用满堂支架、平衡悬臂及移动模架三种施工工法，以增加施工机具、施工工作面及施工设备的方式同时进行桥梁上构工程，有效地缩短工期。为加速工程进行，将上部结构分为三个单元，按照不同工法施工。

（1）西端的引桥单元，为跨径34 m的单跨等断面预应力混凝土单室箱型梁，梁深2.8 m，因梁底距地面高度最大仅约15 m，可采用满堂支架工法施工。

（2）跨河段的主桥单元，为4 跨连续变断面预应力混凝土单室箱型梁，梁深由2.8 m变化至5.6 m。因主桥为跨河桥梁且桥柱高平均>55 m，为摒除汛期时的影响及高桥墩支撑架设不易等问题，故采用平衡悬臂工法施工。

（3）东端的引桥单元，为4 跨连续等断面预应力混凝土单室箱型梁，梁深2.8 m，采用移动模架工法施工。

东端引桥原规划满堂支架工法，但此单元桥面距地面偏高，尤其是部分墩柱间高度达45 m，实具颇大风险，经反复论证后，变更为安全性较高的移动模架工法施工。但移动模架工法亦须付出相当的成本，相关分析如下：

（1）设备成本较高：移动模架工法主要设备包含支撑钢架及机械动力设备两大类，且须配合桥梁平面线形曲度进行修改调整，初期成本较高，一般桥长须>800 m方具经济效益。本工程仅4跨，采用此工法施工无法分摊成本。

（2）施工技术较高：移动模架工法适合于地面无法支撑的连续多跨且平面曲率半径>400 m的高架桥梁，可降低对地面交通的冲击。但在施工技术上仍须克服本工程特有的难题，例如须配合曲线段较小的曲率半径及较大的纵坡调整工作车，使支撑钢梁可顺利进行推进作业。

3 基础设计工法调整

本工程基础施工需解决开挖问题。由于浔江洪水后河床淤积>16 m，且淤积土层为上游带下来的土石，多由卵砾石夹砂泥及岩块组成，破碎且透水性高。原始河床大致为板岩地层，形成上层破碎、下层致密性和完整性较高的地质条件[1]。高架桥梁基础的高垂直力及高水平力需传递至良好基岩面，在边坡崩积层承载能力不佳的情形下，应避免结构对下边坡过载而采用能将荷重传到地下深层的深基础为主。因此桥墩基础型式在选定时，曾就桩基础、沉井及井基础分别进行评估，说明如下：

（1）原初步设计时拟采用全套管基桩，桩数需47根，并进入下层坚硬岩层。同时在考虑冲刷深度的情况下，建议桩帽设于原河床面下。因此面临两大难题：一为全套管基桩在岩层地基下施工不易;二为桩帽施工需大量开挖，且下方遭遇岩层时钢板桩无法贯入则无法施作围堰。

（2）沉井基础可适用于河川环境，一般沉井以自重下沉，故较少施作长度>20 m的沉井。如要施作较长的沉井，需靠其他壓重或增设钢绞线施加压力以助其下沉。本工程现场河床淤积严重，考虑原旧有河床面及沉井应有的长度，至少需下沉35 m以上。以目前地质条件而言，通过淤积层后的岩层面摩擦力较大，不易使沉井下沉。

（3）最后决定基础上部开挖采用临时沉井挡土方式，待沉井下沉至岩层定位并进行井体周边防水后，再进行基础开挖。基础型式采用井式基础，逐阶开挖并同时以钢环梁支撑配合混凝土止水及挡土[2]。临时沉井可解决钢板桩围堰无法打设的问题，且沉井顶设计高于河床面5 m，亦可有效提升施工安全性。基础结构采用井式基础减少土方开挖量，且可配合岩层条件调整井基开挖机具。但井式基础施工需在无水的环境或地下水渗入量可控制范围的条件下施作，主要考虑到在临时沉井入岩定位后，采取井体周围止水防水措施，在岩层内仅有地下水渗入的情形下，可配合抽排水作业予以克服。除河中墩外，其他位于河岸两侧及边坡的墩柱基础亦采用井式基础施工。由于边坡较为陡峭，沉井开口处配合竹削式挡土墙开挖，以减少大面积边坡开挖的破坏[3]。

4 施工难点

4.1 上部结构施工难点

主桥为本工程的重点工程。桥墩两端共6部悬臂工作车同时施工，以完成4跨连续箱型梁，每部工作车须完成14个节块。高空作业极具风险，施工安全防护措施须严加执行。施工技术上会面临到的难题如下：

（1）工作车钢桁架与模板系统吊装及拆解作业时，超高吊载机具的能量、数量须配合高度及施工腹地妥适安排，以保证吊载安全。

（2）桥面纵向坡度相当大，两端工作车在推移时必须克服可能发生滑动的情形。推进的工作车最后5个节块进入曲线段，曲率半径小至65 m，工作车偏角较大，需辅以特殊锚碇作业。

东端引桥采用移动模架工法施工，避开满堂支架工法的高风险，如前所述。桥面较大的纵坡及桥梁曲率半径过小等因素将影响移动模架工法的施工效果。但在专业第三方配合下已逐一克服，应对方法如下：

（1）本单元箱型梁在跨径及曲率半径条件下其圆弧与直线弦差达1.589 m，故为了解决此问题，在工作车大梁桁架式钢梁降模后须拆解外模、横梁等构件，至下一跨定位后依每跨施工规划重新配置及调整吊装横梁、纵梁及模板位置。

（2）除了墩柱的托架式支撑外，于跨中央增加支撑钢架以辅助支撑，共形成3点式支撑，以解决箱梁灌浆时的偏心及第一跨无法装设后鼻梁的难题，并作为工作车大梁推进时调整大梁转向的横移点。

（3）配合工作车大梁推进转向幅度，将支撑托架横向加宽及加长横移轨道，使大梁于横移及推进交互作用时有足够调整转向的空间。

4.2 基岩段开挖壁面坍孔及钢支撑内挤变形

井式基础于其施工阶段 （临时挡土沉井下沉、沉井入岩定位、井基础基岩段开挖、井基础结构构筑等阶段） 中遭遇了涌水、开挖壁面坍孔等困难。桥墩为本工程下部结构的主要工程，井式基础开挖阶段遭遇伏流水涌入及壁面崩坍等难题已耗去较多时间，再加上临近汛期，若持续开挖至设计深度，按当时推估将无法于汛期前完成井基础结构，除直接影响整体工期外，汛期期间基础构筑的风险亦相对增加。且施工中仍须对变形、有坍孔风险的挡土支撑持续监测[4]。鉴于此，为能于汛期前完成井基结构，经多次开会研讨，提出井式基礎减少开挖深度的结构变更计划，含开挖及结构体构筑的工期至少缩短25 d。

5 结语

（1）浔江洪水后，为加速山区道路跨河桥梁重建并减少对坡地大面积开挖，桥墩基础大多设计成井式基础，其较适用于无水且软质的地层环境，较坚硬的地质基本上不适用。对于落墩于行水区的井基础，考虑河床堆积层有循环被冲刷的可能，故须将井基础设置于基岩面以下。而穿越河床堆积层的开挖可采取临时沉井下沉以挡土，当沉井嵌入基岩定位后再于基岩内开挖井基础。

（2）复建工程除快速外亦需着重考虑施工安全，所以本桥依路线线形所经地势，上部结构考虑施工环境分别采用满堂支架法、平衡悬臂工法及移动模架工法三种工法同时施工，以缩短工期及增加安全性。

（3）为避开满堂支架高度甚高的施工难度及风险，采用移动模架工法替换是较为安全的做法。另为克服曲线半径远小于移动模架工法的适用范围，须于跨中央增加辅助支撑，并于推进作业时将整组工作车拆解到仅剩支撑大梁，才能于辅助支撑上进行横移、推进，逐渐转向推至后跨定位，此为改良式的移动模架工法。

（4）场地的地质及水文资料应尽量调查完整，以预知伏流水涌入状况，预先拟定对策，若因多次选线致钻探孔位未落于最后墩位，也应补充地质钻探，使施工单位能对后续施工有进一步的把握。

参考文献：

[1]李 健.秦皇岛东港路公铁立交桥重建方案的研究与实施[J].铁道标准设计，2004（9）：46-48.

[2]刘志峰，毛志坚，贺文华.九江大桥重建设计和施工[J].公路交通科技（应用技术版），2010（11）：316-320.

[3]宋神友，郭文华，王景奇.国道G325九江大桥重建工程方案比选[J].广东公路交通，2012（4）：1-4.

[4]汤景任.公路危旧桥梁重建方案研究工程实例[J].科技致富向导，2015（4）：205.