特殊山区展线桥梁上部结构施工方案可行性分析

时间：2024-08-31

崔光亮

（新疆交通建设局项目执行一处，新疆乌鲁木齐 830049）

1 工程概况

赛果高速公路地处天山余脉果子沟内，东接已建成通车的奎赛一级公路，西联在建的果霍高速公路，是伊犁地区连接内地的主要通道。本合同段桥梁全长4912m，包含两座特大桥以及两座大桥。K577＋492右幅特大桥结构形式为3×40m＋10×（4×40m）＋3×40m；K577＋484左幅特大桥结构形式为4×36m＋10×（4×40m）＋4×32m；K578＋772右幅大桥与K578＋772左幅大桥结构形式为3×（4×40m）＋3×40m。上部结构设计方案为移动模架施工现浇预应力砼箱梁，桥面宽为2×11.75m，桥面为4车道，桥面纵坡分别为－3.9%、－1.225%、－3.950%，桥面横坡为－1.50%～6.00%，最小曲线半径为270m。

2 方案设计考虑因素及设计方案

2.1 方案设计考虑因素

方案设计考虑以下因素：

a）桥梁位于山岭深度切割区，地形高差大，山高坡陡，沟壑纵横，桥梁结构距坡脚较远，预制构件运输至桥位及吊装难以实现；

b）施工场地狭窄，运输条件极为困难，便道的施工难度大且造价较高，施工便道的设置对环境的破坏严重；

c）本项目穿越著名的赛里木湖和果子沟风景区，生态及环境保护要求高，大量桥梁构件的预制场地及其它施工场地难以布置；

d）本段路线均在山坡上展线，路线方案中圆曲线较多，且曲线半径较小，在小半径曲线上布置桥梁结构，其跨度和结构型式受此制约；

e）桥梁位于卵型曲线上，曲线最大矢高70.68～77.4cm，预制时，每一跨的每片梁均不相同，线型不同处，预制梁均不相同，模具制作多且重复利用率小；

f）上部结构采用节段预制拼装需要大型的预制场地，施工期内对环境破坏大，桥梁为位于山坡上的曲线桥梁，预制节段分片多、类型多，设备种类多，施工工序多，效率不高，吊装困难，施工难度大，工程抗风险能力差；

g）冬季漫长，气温严寒，混凝土施工需采取特定措施，冬季混凝土施工质量难以保障。

2.2 设计方案

基于以上因素考虑，设计方案舍弃对比方案即“预制T梁吊装方案”，上部结构采用“移动模架法施工的40m跨的预应力混凝土连续箱梁方案”。

3 模架现浇方案在实际施工中存在的问题

3.1 移动模架受小曲线设计影响，安全风险和施工中的不确定因素增加，单跨施工周期加长，工期很难保障。本标段设计最大纵坡3.95%，最大横坡6%，平曲线最小半径270m。目前国内生产的模架适用的桥面最大纵坡小于等于3%，适用的最小平曲线半径大于等于600m，大大超出模架的适用范围，因此需要重新研发适合本项目的模架。

3.2 移动模架行进过程中必须开挖山体，将对环保造成严重的破坏。根据实地考察的地形条件，为保证施工空间，初步计算在桥梁曲线外侧靠山体一侧需要开挖600m长山体以保证移动模架前移及横向打开。初步估算开挖方量约12000m3，对环境资源影响很大。

3.3 移动模架的运输、拼装场地的开辟存在问题，对环境构成严重影响，同时影响到上部施工的及时展开，使工期受到影响，难以保障。按照移动模架施工有关要求，移动模架安装需要安装场地和大型起吊设备。经多次查勘，现场有可能上架的场地只有两处。第1处位于捷尔得萨依隧道内，难点在于该隧道尚未开始施工，贯通之前不能作为运输和拼装模架的场地，客观上隧道贯通时间直接影响和制约模架的拼装和开始施工时间。第2处为特大桥和大桥之间的60m挖方路基，存在问题是该路基位于山脊处，与谷底老公路的相对高差为130m。为保证移动模架的运输和拼装设备进场，必须在现场沿山坡上修筑1km左右的盘山便道，需要开挖山体约80000m3。

3.4 考虑沟内气候因素特殊，移动模架施工速度快的优点无法发挥，设备功效低，施工速度缓慢，根本无法满足工期要求。在内地单跨施工周期一般为15～17d，首次安装如进展顺利一般需要40～60d，鉴于伊犁地区昼夜温差很大，混凝土强度形成较慢，估算平均单跨施工周期应在21d左右，按照单幅122跨、投入4台移动模架计算，需要640d，按照每年6～7个月的施工时间倒排工期，全部4台移动模架必须保证在2006年10月同时投入施工，才能满足工期需要。

4 综合因素分析

从设计方案及设计方案考虑的因素中对现浇连续箱梁及预制T梁的比较可以看出，在技术层面，桥梁上部结构无论采取移动模架法现浇施工还是预制施工技术上均是可行的。采取移动模架法现浇施工的可行性勿用置疑。

从模架现浇方案在实际现场存在的问题也可以看出，移动模架法施工亦存在不足之处。由于山体内侧部分墩高过低，无论采用上行式还是下行式移动模架法施工，移动模架运行、组装及其结构高度影响等均会对山坡造成开挖，不利于环保。下面针对原设计方案所考虑的主要因素对原比较方案“预制方案”的可行性进行分析：

a）沿原加木帕斯夏子沟施工便道可以将预制构件运输至桥位下坡脚处，同时，大箱梁改为小梁后，每片梁重约120～160t之间，通过在右特大桥第二跨、左特大桥第三跨处设置大型龙门吊，可以实现以预制小箱梁上桥的目的，尔后可采用架桥机纵向架设预制梁；

b）同上所述，尽管施工场地较为狭窄，但是通过合理组织，在夏子沟老公路内开阔处仍可设置桥梁预制场，该处距离本合同段起终点均不远，运输条件相对较好，且夏子沟老公路稍加整修即可成为便道，运输条件较好，预制构件运输至特大桥设置的大型龙门吊处不存在困难；

c）由于预制厂设在夏子沟沟内，预制构件运输至二合同段与三合同段之间设置的大型龙门吊处后，通过龙门吊可直接上桥，再通过架桥机纵向沿墩顶架设小箱梁，不设置上山坡的施工便道，对环境基本无破坏；

d）由于合同段位于果子沟风景区内，生态及环境保护要求高，目前已于合同段附近确定了桥梁构件预制场地，预制场及其它场地均不存在问题；

e）桥梁位于卵型曲线及其他复曲线上，曲线约占路线总长的81%，曲线最大矢高70.68～77.4cm，确实存在预制时每一跨的每片梁均不相同、线型不同处预制梁均不相同的问题，但是如果箱梁箱体采取直线处理，并通过翼缘处模板的调整，制作出以箱梁为中轴的不对称翼缘的箱梁结构，许多模具可以共用；

f）各片小箱梁架设好后，通过翼缘的连接，使每跨的各片梁成为整体，可提高工程的抗风险能力；

g）采用建议方案后，架桥机于墩顶架设预制梁，不需对山体进行开挖，有利于环境保护；

h）由于前期不受下部施工的影响，预制施工可提前开始以实现上部与下部结构平行流水作业，并可在必要的时候采取蒸汽养生等措施加快施工进度，延长有效施工时间，有利于施工按进度进行；按照单幅4片的结构组合，梁片数有480片，按照平均每天1片计算需要时间16个月，完全可以满足工期要求，实际施工按照15个台座两批熟练工班投入，每天可以实现2片的产出，可以较好地解决制约工期的问题。