桥梁辅通航孔施工方案比较研究

刘 锋

（广西翔路建设有限责任公司，广西 南宁 530022）

0 引言

通航净空，是指在跨越航道的建筑物下保证船舶安全航行的应有净空。包括通航净高和通航净跨。前者指最高通航水位以上至跨越航道建筑物以下之间的净空高度；后者指最低通航水位时跨越航道建筑物墩柱间的净空宽度。从航道上面跨越的桥梁称为过河建筑物，过河建筑物的选址和布置都影响着航道的通过能力和船舶的航行安全，故对这些建筑物有着严格的要求和规定。万欣［1］以广元嘉陵江双线特大桥为背景，研究了拱辅梁桥在施工和控制技术中的各种相关问题，详细介绍了拱辅梁桥的施工工艺，并分析了广元嘉陵江双线特大桥主梁辅通航孔的施工方案；童益明［2］以沪昆客专塘溪连续梁桥为研究背景，结合其施工过程，以计算机桥梁软件理论分析技术，对高边墩连续梁桥的辅通航孔施工控制技术进行了初步分析与研究，结果表明该施工方案与技术能够很好地满足工程精度要求；邱训兵［3］通过分析桥梁施工方案的特点，对多种施工方法进行了详细的阐述；黄兴强［4］针对目前已有的桥梁悬臂施工领域中所存在的问题，提出了基于内部控制的桥梁悬臂施工技术解决方案，对桥梁辅通航孔的施工中所采用的悬臂施工方案进行了特定的分析，突破了以往施工方案中所遇到的技术难题。

国内外学者对桥梁通航净空下的施工方案进行了诸多研究，而对辅通航孔施工方案探讨较少，本文以某桥为工程案例背景，分析“挂篮悬臂浇筑方案”和“钢斜撑预制组拼顶推方案”两个方案的优缺点，指导项目施工。目前，公路桥梁施工技术的应用还存在诸多不足之处，影响了对公路桥梁施工质量的控制，文章在简要分析桥梁施工特点的基础上，对桥梁施工技术进行分析，并具体讨论桥梁施工技术的改进策略，以期为桥梁施工水平的提升提供借鉴［5］。

1 工程概况

该桥主桥辅通航孔初步拟选用双幅5孔64m的预应力混凝土连续箱梁，对应梁高是3．5m。64m跨径连续梁可选施工方案众多，有满堂支架现浇、挂篮悬浇、移动模架浇筑及中顶推施工等，但满堂支架法及移动模架法相较其它两种工法明显需要更大的经济投入，因此，本文主要对北主桥辅通航孔进行了“挂篮悬臂浇筑方案”和“钢斜撑预制组拼顶推方案”的分析比较。

2 方案简要介绍说明

（1）挂篮悬臂浇筑方案。箱梁高度3．5m，箱梁底板厚28cm，箱梁顶板厚25cm，箱梁腹板厚50～70cm，翼缘悬臂长3m，箱梁上缘宽17．5m，下缘宽8m，其跨中截面面积为13．980 7m2，箱梁采用 C50混凝土。

箱梁选用双侧方向预应力的体系，弹性模量Ep＝1．95×105MPa，均采用两端张拉，预应力管道均采用预埋波纹管成孔，采用真空压浆工艺灌浆，锚具采用OVM系列锚具。顶板钢束布置以平弯线型为主，锚固于顶板承托内。腹板束采用平竖弯结合，留在底板锯齿板及梁端头。横向预应力钢绞线采用扁锚，交错单向张拉，采用3s15．2mm高强低松弛钢绞线。

全桥共设8个0＃块，6个中跨合拢段，4个边跨合拢段。P86＃～P88a＃墩每个墩设置6对T构悬浇箱梁块段，悬臂浇注块段长度全部为4．0m。0＃块在墩柱旁搭设临时现浇支架，1＃～6＃块段待0＃块施工完成后拼装挂篮作为施工平台。

挂篮施工的工艺流程为：右幅各墩0＃块支架现浇施工→挂篮拼装→挂篮预压→挂篮对称施工→合拢段施工→挂篮拆除、左幅各墩0＃块支架现浇施工→挂篮左幅拼装→挂篮预压→挂篮对称施工→合拢段施工。

此方案经核算后预计施工所采用总钢量为3 215．46t，工期是310d。

（2）钢斜撑预制组拼顶推方案。其箱梁截面形式是单室单箱斜向腹板的箱形结构。横侧方向对应的预应力拟采用GB／T5224－1995标准高强度低松驰钢绞线。

钢斜撑预制组拼顶推法施工的工艺流程为：预制场→预制台座及顶推台座→临时墩及各墩钢管斜撑支架→滑道安装→箱梁的模板进行拼装→对所铺设的钢筋捆绑扎牢→箱梁提前进行预制→采用预应力的方式进行施工→纵桥方向处顶部推箱梁→整体工作采用连续的预应力施工模式。

箱梁预制顶推施工方案经详细核算后施工完整所需钢材总量大约1 965．2t，总工期为238d。

（3）对上述两种方案的上部构造箱梁主要工程所需的数量进行计算，结果如表1所示。其中，钢绞线数量均包括箱梁横向预应力数量。

从表1中数据分析可知：挂篮悬浇方案上构箱梁C50混凝土用方量约为9 822．4m3，比顶推方案的C50混凝土10 240m3约少400m3左右。但是挂篮悬浇方案s15．20mm钢绞线总用量比顶推方案预应力筋总用量还多27t左右，而且s15．20mm钢绞线单价比 7mm平行钢丝高出近1 000元／t。所以顶推方案预应力筋的投入明显比悬浇方案节省不少。

表1 上构箱梁主要工程数量对比表

3 两种施工方案比较

综上所述，对以上两种方案进行详细分析，可知其各有优缺点，现主要从两种方案的施工预计成本、施工完成所需工期以及施工技术的特点和现实意义等因素进行初步分析比较。

3．1 施工成本比较

3．1．1 箱梁挂篮悬浇施工材料计划数量

全桥材料合计：钢材的重量3 215．46t，木方接近103．86m3，δ18mm竹胶板995m2。

3．1．2 钢斜撑预制组拼顶推施工材料计划数量

全桥施工总用钢量：1 965．2t；施工完成所需要的混凝土量接近1 005m3；木方总用量为8m3。

3．2 预计施工工期比较

3．2．1 箱梁挂篮悬浇施工进度计划

采用该种方案初步完成施工所需要总工期为310d。

3．2．2 钢斜撑预制组拼顶推施工进度计划

箱梁预制顶推施工的总工期是238d。

3．3 施工特点比较

3．3．1 箱梁挂篮悬浇施工特点和意义

箱梁挂篮悬浇施工工艺非常成熟，在悬浇桥梁施工中64m跨径的桥梁属于较小跨径，施工难度相对较小。

3．3．2 钢斜撑预制组拼顶推施工特点和意义

箱梁预制顶推施工对工艺要求较高，64m跨径混凝土桥梁且在跨中不设临时墩进行顶推施工属于技术创新，创我国先例。

3．4 总结

（1）从两种施工方案的上构箱梁工程数量来看，“顶推方案”的预应力用量要比“悬浇”方案预应力用量节省许多，再有 7mm高强钢丝束比s15．20mm钢绞线单价低很多，故“顶推方案”单从上构箱梁的工程数量上便可体现出其经济性。再者，除去工程数量外，概算中“顶推法”基价定额又比深水中的“悬浇法”基价定额低出许多，更加能体现出“顶推方案”的经济性。

（2）单从施工设备投入来看，顶推施工方案用钢量较 少 （顶 推 用 钢 量1 965．2t，挂 篮 用 钢 量 为3 215．46t），两者相差1 300t左右。但其它如四氟板及千斤顶等投入较大，因此预制顶推方案可能增加施工成本。

（3）从工期方面来看，在搭设顶推平台的同时可以提前修建预制场，预制场完成之后即可开始预制，也就是说可以提前进入实体施工，增加预制台座则可以加快施工进度，对总工期的保证非常有利。按照施工方案的安排，在不出现意外情况的前提下，挂篮施工总工期需要310d，而预制顶推法施工只需要238d。

（4）从施工组织上来看，采用顶推施工，大部分工作是在陆地上进行，大量材料无需通过栈桥运输以及吊车吊装，避开了与89＃～90＃墩满堂支架现浇箱梁以及主墩施工相冲突的问题，挂篮悬浇施工则反之。

（5）从外观以及内在质量上看，预制顶推施工的效果有着明显的优势。采用挂篮施工，根据以往施工的经验，要保证等截面箱梁底板线形的顺畅难度非常之大，必须花费大量时间进行计算、调整、验算等，如此一来施工进度将受到影响，势必会影响到辅通航孔上构施工的总体工期；同时由于机械操作人员工效不高而导致施工成本的增加；另外在每一跨必须留出合拢段（边跨合拢4个、跨中合拢6个），线形要求非常高，而且合拢段对外界气温的要求非常高，等待合拢气温也是影响工期的因素之一。而预制顶推施工则效果要好得多，一方面预制对内在质量的保证优势明显，外观质量也容易控制；另一方面在拼装以及现浇湿接缝的过程中可以更好地控制线形，保证外观质量，且不存在合拢段，更有利于控制全桥线形。

4 结语

通过前述方案比较，在上构箱梁主要工程数量方面，“顶推方案”比“悬浇方案”要节省许多；施工设施投入方面，预制顶推有可能增加施工成本；在施工工期方面，预制顶推具有较明显的优势，虽然辅通航孔施工工期在全桥总工期中不是节点工期，但水上桥梁施工受水文及天气影响较大，若采用预制顶推施工则可以尽量减少其影响，以保证总工期的要求；在施工工艺方面，挂篮悬浇施工更为成熟，预制顶推施工工艺要求相对较高，但预制顶推箱梁能有效地控制箱梁线型及外观质量，且64m跨径混凝土桥梁在跨中不设临时墩进行顶推施工属于国内技术创新，可创国家先例。