高速公路匝道橋整體下降方案設計

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摘要：對某高速公路匝道橋整體下降方案設計提出了三種方案，對三種方案的施工工藝進行了簡要闡述，通過分析三種方案的優缺點，確定方案一為推薦方案，并對方案一設計要點進行了闡述，對其他類似的橋梁整體下降、糾偏及類似病害處治設計均有一定的借鑒作用。

關鍵詞：匝道橋；整體下降；方案比選；橋梁設計

1工程概況

某匝道橋橋長106m，分為左右兩幅。本橋平面位于R=∞直線段上，縱面位于2.70%的上坡路段上。上部結構采用20m裝配式預應力小箱梁，先簡支后連續體系；橋跨組合：5×20m，全橋共1聯；下部結構采用雙圓柱橋墩，樁基礎；肋板臺，樁基礎，橋梁側面圖見圖1。由于該路段需降低整體高度，M匝道2號橋橋面標高需整體降低4m。

2匝道橋整體下降方案

2.1整體下降思路

該匝道橋已建設完成，且橋梁結構本身不存在任何結構和安全方面的問題，因整體調整所在線路標高，需將橋面標高整體下降4m。橋面標高整體下降應在保證橋梁結構整體安全，與所在線路能夠平順對接的基礎上，盡可能地降低工程造價，并縮短工程周期。

2.2整體降低方案

（1）方案一：保留蓋梁及上部結構，通過截斷墩柱和肋板臺降低橋面標高。在既有橋梁墩柱和橋臺上澆筑抱柱混凝土等基礎，利用千斤頂和臨時鋼墊塊，與橋梁墩柱和肋板臺交替承載上部結構的重力，截斷橋梁墩柱和肋板臺，達到新的設計高度后，將橋梁墩柱和肋板臺澆筑混凝土連接，降低橋面標高。（2）方案二：將橋梁上部結構和系梁、承臺以上部分全部拆除重建。將現有橋梁上部結構、蓋梁和系梁及墩臺以上部分全部拆除，同時預制新的箱梁，按照新的設計標高重新澆筑系梁、承臺、墩柱及蓋梁，安裝新預制好的箱梁并鋪筑橋面結構和澆筑防撞墻，降低橋面標高。（3）方案三：重新澆筑蓋梁，并將原箱梁拆下后重新安裝。拆除橋面鋪裝、防撞墻及負彎矩預應力結構，將箱梁拆下，根據新的設計標高將原蓋梁和部分橋墩及肋板臺拆除，重新澆筑橋臺及蓋梁，將拆下的箱梁重新安裝到位，并張拉負彎矩，然后重新鋪筑橋面鋪裝及防撞墻，降低橋面標高。

3匝道橋整體下降方案施工工藝流程及方案比選

3.1施工工藝流程

（1）方案一：保留蓋梁及上部結構，通過截斷墩柱和肋板臺降低橋面標高。①通過設計和現場勘察橋梁結構，頂升之前一定要進行力學模式計算。按力學模式算出頂升總噸位，考慮絕對重量系數、加千斤頂安全保險系數，合理組合配置千斤頂。②橋梁頂升施工時要對頂升進行全面監控，監控的目的是為了更好地解決頂升的同步性，以保障頂升位移符合設計要求，進而滿足受力均勻，確保橋梁、施工人員和車輛的通行安全。③整個落梁過程中，若千斤頂需長時間保持頂升狀態且形成不變，必須擰緊保壓閥，防止出現意外；施工過程中應同時對梁體進行監控，防止梁體和橋面發生破壞。（2）方案二：將橋梁上部結構和系梁、承臺以上部分全部拆除重建，該工藝相對較為成熟，需要進行保護性拆除，避免對原結構造成損害。（3）方案三：重新澆筑蓋梁，并將原箱梁拆下后重新安裝，施工過程中防撞墻、橋面均需拆除，注意對原有箱梁結構的保護，對施工技術有一定的要求。

3.2方案比選

3.2.1整體效果比較

（1）三種方案均能滿足橋面標高整體下降4m的要求。方案一：在原結構基礎上將墩柱和肋板截除4m，達到整體降低的目的，橋梁原有結構形式均不發生變化。方案二：將原橋上部結構和下部結構中樁基以上部分全部拆除，并重新預制箱梁，重新澆筑下部結構后吊裝箱梁，重做負彎矩和橋面結構，完成橋面整體標高下降4m。方案三：拆除橋面鋪裝層和防撞墻等，并將下部結構拆除4m的長度，將原箱梁拆除后重新利用，重做負彎矩和橋面結構，達到整體下降4m的目的。

3.2.2工期比較

方案一：預計工期為3個月。方案二：預計工期為6個月。方案三：預計工期為4個月。方案一與方案三工期相當，方案二周期較長。

3.2.3造價比較

方案一：費用預估造價300萬元；方案二：費用預估造價650萬元；方案三：費用預估造價500萬元。所有方案比選后，方案一較為經濟。

3.2.4方案優缺點

方案一：將上部結構整體同步下降4m，需對整個下降過程嚴格監控，防止出現偏離和局部應力過大的情況，下降分多次進行，涉及多次鋼構件的安裝、焊接和拆除，施工工序最為復雜，精度要求最高。方案二：拆除樁基以上的全部部分后進行重建，與新建橋梁類似，工藝全部為成熟工藝，施工最有保障。方案三：拆除原橋面鋪裝后并利用部分原下部結構，將箱梁全部重新利用，工藝亦較為成熟，但需注意新舊墩柱和肋板混凝土的結合。通過以上分析：從經濟效果方面建議選用方案一，該方案施工過程中監控措施實施到位，對原結構影響較小。

4推薦方案設計要點

（1）此次落梁為五跨整聯橋梁同步下落4m，五跨橋梁下落高度一致，下落高度較大，且必須同步下降[1]，需采用PLC整體頂升裝置[2]。千斤頂油缸行程有限，此次下降工程需分多次實現，施工過程中做好監控記錄。（2）橋梁上部整體下降后，需將墩柱或肋板進行對接，將上部結構與原基礎形成一個橋梁結構，保證過程中整體結構穩定性。（3）該匝道橋梁墩柱長度最小為6.951m，0#橋臺肋板長度最短為4.2m，5#橋臺肋板長度最短為6.8m，因此，只有0#臺肋板會對整個下降施工有所影響，其余墩柱及肋板滿足施工所需高度。施工時需將0#臺根據施工需求下鑿一部分，滿足施工空間的要求。（4）考慮橋梁下方基礎條件，施工時需在墩柱上澆筑抱柱混凝土作為頂升基礎，橋臺在承臺側面澆筑混凝土砌體作為頂升基礎。抱柱混凝土和砌體中均需要在原墩柱和橋臺混凝土上植入鋼筋，并綁扎鋼筋骨架，滿足受力要求。（5）在抱柱和砌體混凝土上安裝φ610×16mm的鋼管作為鋼墊塊，同時也是千斤頂的平臺，鋼墊塊設置多種規格，滿足施工中頂升過程的交替。每個墩柱和肋板的鋼管墊塊各自用L200×14的角鋼連接，增強整體性。（6）由于墩柱及肋板需要截斷4m的高度，為方便現場施工，單根墩柱和肋板需分多個節段截除，初步確定一個節段的高度為50cm。（7）為保證搭接部分的整體性，墩柱和肋板最上方和最下方50cm混凝土采用人工鑿除的方式，保留原結構鋼筋，將這兩部分鋼筋搭接，然后澆筑新的混凝土。

5結論

（1）采用方案一整體下降方案較為經濟，對結構損害較小，現在國內類似項目已有實施先例，施工過程中施工監控為關鍵工序，必須保證梁體同步下降，確保結構安全。通過該項目方案設計及工程實例參考，為以后的橋梁整體下降、糾偏或整體平移提供了很好的經驗和借鑒。（2）橋梁整體抬升技術與拆除重建相比可以節約60%左右造價，工期縮短50%以上，對結構物使用功能影響相對較少，有利于保護環境，節省材料。該技術的發展在橋梁改造過程中具有一定的社會價值和經濟效益。

參考文獻：

[1]李碩.清水河自錨式懸索橋引橋頂升施工關鍵技術[D].成都：西南交通大學，2018.

[2]蘇儉.承臺改造技術在橋梁頂升工程中的研究及應用[J].中國市政工程，2017（1）：72-74，97.

作者：原國華 單位：山西省交通科學研究院