系杆拱桥上跨高速公路顶推施工对公路的影响

杜 慧

(1.甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省桥梁隧道健康监测与安全评估技术重点实验室，甘肃 兰州 730000)

0 引言

随着交通规划的不断完善和基础设施建设的发展。涉路工程也随之增多，在既保证新建涉路工程施工质量和安全的前提下，又能在施工过程和后期运营中对既有公路的质量和安全影响降至最低，从而确保既有公路正常运营是涉路工程必须解决的核心问题。本文在保证既有高速公路正常和安全运营的基础上，通过对该项目从设计和施工方面进行深入的分析，并提出科学合理的保障措施，进而减小该系杆拱桥跨越高速公路施工对公路及其附属设施的影响。

1 工程概况

某新建工程系杆拱桥顶推法施工上跨G22青兰高速公路。该系杆拱桥上部结构为1-80 m，桥面采用纵横梁+混凝土桥面板结构体系，全桥共计28根吊索，拱高15.5 m，该桥与G22高速公路斜交角度为40.58°。施工期间需占用封闭单车道，采用顶推法进行施工。

2 系杆拱桥施工方案

2.1 顶推架设安装工艺

钢箱拱桥架设安装，采用顶推方法进行施工，利用桥墩架设二次拼装平台，将运输至现场的系梁及纵梁等构件采用龙门吊(50 t汽车吊配合)进行现场吊装拼接，钢箱拱肋及横撑采用系梁上搭设支架施工。支架及顶推平台应根据其所承受的荷载进行设计并进行力学检算，确保支架有足够的强度、刚度和稳定性。

2.2 顶推施工步骤

步骤一：测量放样，平整场地，完成所有临时支架。

步骤二：对支架进行调整，复测支架顶高程，复测无误后使用龙门吊吊装并焊接拱脚。

步骤三：使用龙门吊吊装并焊接系梁X2，X3，并复测系梁位置。

步骤四：完成合龙段的安装后，依次焊(栓)接端横梁、中横梁与小纵梁的安装。

步骤五：桥面系完成后，安装拱肋临时支架。

步骤六：由拱脚向跨中安装拱肋节段，直至跨中合龙拱肋，并安装两片拱肋之间的横撑杆。

步骤七：1)完成跨中拱肋合龙段与横撑的安装，复测各项参数无误后，完成吊索的安装与第一次张拉，顺序为由跨中向拱脚方向；2)拆除拱肋临时安装支架，完成顶推前全桥临时支撑的安装。

步骤八：安装顶推装置，进行顶推设备的调试，对全桥各参数进行再次复核，无异常数据后开始全桥试顶1 m行程。

步骤九：开始进行全桥顶推，直至顶推完成。

步骤十：1)顶推完成后，利用千斤顶对桥梁进行落位，完成桥梁落位后，拆除临时墩及支架。2)进行桥面铺装等附属设施的安装，第二次张拉吊索。3)全桥最后一道面漆喷涂，成桥。

3 系杆拱桥上跨高速公路施工对公路质量和安全的影响分析

系杆拱桥顶推法施工对既有高速公路可能产生不良影响，为能科学合理、客观的明确其影响因素，分析该系杆拱桥涉路工程对公路及其附属设施质量和安全的影响。

3.1 系杆拱桥上跨G22青兰高速公路对公路质量的影响

1)桩基施工对高速公路质量的影响。

钻孔位置处于高速公路路基边坡上，成孔后会形成以孔道中心为圆心的松动区。如果孔壁泥浆支护刚性不足，那么高速公路车辆的震动荷载和冲击钻产生的震动会对孔道松动区的稳定造成极为不利的影响，从而引起塌孔，导致高速公路路基沉降和路面结构破坏。

2)系杆拱桥结构承载力对高速公路质量的影响。

由于系杆拱桥受力复杂，施工难度较大，而且随着近年来重型车流量的增加，若系杆拱桥承载力不足，易造成系杆拱桥过早损坏，荷载等级降低，不能满足现有交通通行能力，进而影响到高速公路的质量与安全。

3)支架和防落架对高速公路质量的影响。

若支架和防落架的整体结构稳定性不满足设计要求，会影响高速公路及其附属设施的质量，并对通行车辆和施工作业人员的安全产生不利影响。

4)承台施工对高速公路质量的影响。

a.由于该系杆拱桥墩柱距离高速公路波形护栏3.2 m，且承台平面尺寸为3.2 m(横桥向)×7.5 m(顺桥向)，故在承台开挖时，若不设置集水坑或排水设施，将会使基坑遭受雨水浸泡，一旦积水渗入公路路基，或路基边坡遭受雨水冲刷，既有公路路基可能发生沉降现象，对路基的稳定性产生影响，加速路面破坏，影响高速公路运营年限。

b.承台基坑距离高速公路路肩较近。基坑开挖后会形成较大的临空面，受行车荷载的动力效应的影响将会产生巨大的土压力，若支护不当可能造成路基失稳，从而对该路段路基稳定性产生不利影响，影响行车安全。

5)排水系统对高速公路质量的影响。

该系杆拱桥涉路工程施工过程中可能破坏G22青兰高速公路的排水系统，影响既有公路的正常排水功能，若在施工完毕不修复和改造原有公路的排水设施，则部分的排水功能可能会失效，进入雨季后一旦雨水渗入路基土体或冲刷路基边坡，会使路基发生大面积沉降，从而导致路面开裂破损，影响正常车辆通行。

3.2 系杆拱桥施工对高速公路安全的影响

1)系杆拱桥顶推施工时，若支架和顶推平台的强度、变形和稳定性不满足规范及施工要求，可能造成支架及顶推系统塌落，从而影响公路通行安全。

2)若顶推作业平台周围封闭防护不当，在顶推施工和桥面系施工时，有可能导致工具、材料和其他小型物件坠落，危及高速公路行驶车辆的安全。

3)吊装作业对公路安全的影响。墩柱位置距离既有高速公路较近，且墩柱较高，同时施工地点风力较大，在吊装施工期间，拆除应急车道波形护栏，需临时占用两边应急车道或上行线匝道，如果安全防护措施不当或吊装作业现场未设警戒线，可能会影响公路上行驶车辆的安全。

4)支架预压时，相应的车道需要封闭，且青兰高速车流量较大，若不进行合理的交通疏导，则有可能导致交通事故或降低高速公路的通行能力。

5)搭设支架和防落架时，若施工或防护设施不当，都有可能影响通行车辆和人员的安全。

6)该涉路工程夜间施工时，施工现场的灯光和钢筋焊接施工产生的弧光会对通行车辆造成眩光现象，影响车辆通行安全。

7)施工场地若围护设施、交通警示标志和交通组织方案和安全防护措施等设置不当，则有可能影响高速公路上车辆的通行安全。

3.3 对公路长期运营规划的影响

由于该系杆拱桥的两个承台距离G22青兰高速公路路基边缘较近，因此该桥施工有可能对公路的改建或扩建造成影响。

4 对策及建议

1)顶推施工的对策及建议。

在顶推施工前，根据其所承受的荷载对支架及顶推平台进行设计并进行力学验算，经验算后该钢结构临时支架的强度、稳定、变形必须满足规范要求，保证支架有足够的强度、刚度和稳定性，以满足顶推施工要求。

2)搭设支架和防落架的对策及建议。

a.对搭设的钢结构临时支架进行整体受力和变形分析、钢构件强度、刚度和稳定性验算，保证支架受力性能满足规范要求。

b.防落架必须具备较强的防砸、抗冲击的能力，保证高速公路车辆安全通行。

c.搭设临时支架及支架预压时，应加强交通疏导及防护工作，确保通行车辆的安全。

d.支架预压时，应严格按照施工组织设计方案进行，逐级加载，消除非弹性变形，并及时对各观测点的数据进行核对，如有异常情况，应立即停止加载，查找和分析原因，以确保预压时支架的稳定性。

e.支架应加强用电检查，并做好防排水、隔音等措施，以免影响通行车辆的安全。

f.在高速公路中央分隔带内施工临时支墩时，需对埋设于分隔带的光缆采取保护措施，不得对光缆造成破坏。

3)吊装作业的对策及建议。

a.在公路上空进行吊装作业，应临时中断交通，编制交通组织方案并切实实施。

b.吊装作业人员必须定岗定员，并经技术交底和专业培训合格后方可作业。

c.吊装机械作业时，应制定针对高速公路行车安全的技术措施，并指派专人统一指挥。作业前需对起重设备各部件的安全性和可靠性进行检查。

d.吊车施工时应不得影响高速公路车辆通行安全。

4)承台施工的对策及建议。

a.由于该桥墩柱距离高速公路波形护栏较近，故在承台开挖时，应设置集水坑，并将集水坑内的水及时排出，以免积水渗入公路路基。

b.基坑开挖前在高速公路路面设置观测点，并加强对靠近高速公路的基坑进行支护和防护，避免扰动路基边缘底部土体；如有沉降或变形情况时，应立即停止施工，采取有效的补救措施，确保高速公路的安全。

5)排水系统的建议。

a.系杆拱桥排水系统应自成体系排除，成桥后桥面雨水，应通过管道引至桥下公路的排水沟，不得直接散排于桥下公路路面。并在系杆拱桥上设置防抛网，保证过往车辆和施工人员的通行安全。

b.系杆拱桥施工完毕后，要修复完善既有高速公路排水系统，尤其要加强该桥与公路交叉处的排水系统。

6)涉路工程中系杆拱桥应按国家有关规定设置车辆限高标志及限高防护架，墩柱及侧墙端面应设置反光里面标记。

7)高速公路路基设施的建议。

在该系杆拱桥施工完成后，应对高速公路路基设施在撤场前进行恢复或还建，如有损坏的，应及时修复。

8)交通通行安全的建议。

a.该桥顶推施工是在G22青兰高速正常通行的条件下进行，建议进一步优化完善交通组织方案，确保G22高速公路车辆通行安全。

b.设置必要的施工标识、安全标识，标识要齐全规范、干净清晰、设置地点准确牢固。夜间施工需设置夜间警示标志、开启交通指示灯，确保夜间车辆通行安全。对于危险区域，应树立标识牌、警示牌，并派专人24 h值班。

c.在绕行的改移道路起点和终点处应配备足够的交通协管人员对该地段的交通进行疏导和处理突发事件，并与相关部门的单位做好协调工作，维护好道路的交通秩序。

d.施工完毕后，应对施工占用或被损坏的G22青兰高速公路及附属设施进行维修并恢复原状，保证原有公路的功能及交通畅通，按照顺序依次拆除施工临时标志和安全防护设施，恢复高速公路正常交通秩序；对所使用地段及施工范围进行清理，恢复原有环境，对于施工中的扬尘等，应进行不定时洒水除尘，确保高速公路行车视线良好。

9)根据制定的施工安全保证措施、交通组织方案和应急预案，在施工期间应逐一落实，确保安全施工，防止安全事故的发生。

5 结语

系杆拱桥上跨高速公路顶推法施工的风险主要在于施工中可能出现的路基沉降和车辆通行安全，针对可能产生的不良影响因素和潜在风险，应采取科学合理、切实可行的顶推施工方案、应急预案和交通组织方案，通过满足规范要求的结构受力验算，并采取合理的对策及建议后，该系杆拱桥上跨高速公路顶推法施工总体合理可行，为同类涉路工程的施工提供一定参考依据和借鉴意义。