城市軌道交通高架橋整孔箱梁預(yù)制架設(shè)方案初探

　　摘　要:城市軌道交通高架橋當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍采用滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆法施工,結(jié)合津?yàn)I輕軌工程提出一種新型的施工方法即預(yù)制架設(shè)整孔箱梁方法,并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹和探討。關(guān)鍵詞:城市軌道交通; 高架橋; 箱梁; 預(yù)制架設(shè)
　　為解決我國(guó)大中城市交通日益擁擠的狀況,城市軌道交通建設(shè)正在迅猛發(fā)展。在已建和擬建的城市軌道交通項(xiàng)目中高架軌道占有比較大的比例,如上海明珠一期高架正線(xiàn)為21. 5 km , 占全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度的86 % ; 大連輕軌三號(hào)線(xiàn)高架21. 57 km , 占全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度的43. 9 % ; 天津津?yàn)I輕軌一期高架39. 7 km(折合雙線(xiàn)42 km) ,占全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度的87 % ; 上海莘閔線(xiàn)基本全為高架,長(zhǎng)16 余km ; 北京八通線(xiàn)高架10. 1 km , 占全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度的53 % 。隨著軌道交通建設(shè)由市區(qū)向郊區(qū)延伸及未來(lái)城郊鐵路的發(fā)展,將會(huì)有越來(lái)越多的軌道交通高架橋被建成。為優(yōu)質(zhì)高效地建設(shè)好該類(lèi)工程,確定科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的高架橋常用跨度梁施工方法至關(guān)重要。
1 　國(guó)內(nèi)軌道交通高架橋施工方法現(xiàn)狀
目前,我國(guó)城市軌道交通通常采用輪軌式,按一次雙線(xiàn)設(shè)計(jì),線(xiàn)間距一般為3. 6～3. 8 m , 橋梁寬度在9 m 左右。現(xiàn)將國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)院通常提出的各種普通梁跨的設(shè)計(jì)施工方案匯總?cè)绫? 所示。
表1 　常見(jiàn)普通梁跨設(shè)計(jì)施工方案

　　在建的北京地鐵八通線(xiàn)全長(zhǎng)約19 km , 橋梁總長(zhǎng)10. 1 km ,85 % 的橋梁采用集中預(yù)制工字形梁,汽車(chē)吊架設(shè)后澆筑整體橋面板,形成簡(jiǎn)支疊合梁的結(jié)構(gòu)型式與施工方案,每孔梁由4 片工字形梁與現(xiàn)澆橋面疊合層組成,常用跨度為25 m 。
國(guó)內(nèi)已建和在建的其他項(xiàng)目中主要采用簡(jiǎn)支或連續(xù)箱梁,如上海明珠線(xiàn)一期主要采用30 m 跨簡(jiǎn)支箱梁;大連輕軌三號(hào)線(xiàn)、天津津?yàn)I輕軌、天津地鐵一號(hào)線(xiàn)、武漢輕軌等主要采用25 m 跨連續(xù)箱梁。箱梁結(jié)構(gòu)以單箱單室或單箱雙室為主,梁部均采用滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆法施工。
2 　預(yù)制架設(shè)整孔箱梁方法的可行性
目前,在城市軌道交通高架橋建設(shè)中,由于箱梁結(jié)構(gòu)具有較好的整體受力性能和美觀性等優(yōu)勢(shì)正被廣泛采用。箱梁施工普遍采用的滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆法雖然比較成熟、可靠,但也存在許多弊端。在天津津?yàn)I輕軌工程設(shè)計(jì)中提出預(yù)制架設(shè)簡(jiǎn)支箱梁方案,經(jīng)過(guò)研究,認(rèn)為該設(shè)計(jì)方案是可行的。
預(yù)制架設(shè)整孔箱梁施工方案,在橋位旁設(shè)置制梁廠,運(yùn)用運(yùn)、架梁設(shè)備,架橋和運(yùn)梁過(guò)程均在橋上運(yùn)行, 不占用地面道路。這種施工方法已在國(guó)內(nèi)時(shí)速達(dá)250 km 的秦沈鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)上運(yùn)用,如照片1 、照片2 所示。
城市軌道交通高架橋通常分為兩類(lèi),一類(lèi)為有碴橋,另一類(lèi)為無(wú)碴橋。對(duì)于有碴橋,架梁時(shí)梁頂平整, 橋上運(yùn)梁比較方便,運(yùn)梁設(shè)備既可采用輪胎式,亦可采用輪軌式。而對(duì)于無(wú)碴橋,由于梁上有許多承軌臺(tái)的預(yù)埋鋼筋,采用輪胎式運(yùn)梁設(shè)備比較困難,可采用在箱梁兩腹板處無(wú)預(yù)埋鋼筋的地方鋪設(shè)兩臨時(shí)鋼軌;采用輪軌式運(yùn)梁設(shè)備沿鋼軌運(yùn)行,可以避免與預(yù)埋鋼筋干擾,避免損壞預(yù)埋鋼筋,這是安全可靠、切實(shí)可行的。
通常25 m 跨單箱單室箱梁自身質(zhì)量約300 余t ,1 孔梁梁體設(shè)計(jì)承載能力一般不能承受1 孔梁體和運(yùn)梁車(chē)載荷。所以運(yùn)梁時(shí),運(yùn)梁設(shè)備的載荷分布需分散至前后2 孔梁上。在小半徑、多線(xiàn)橋、變寬橋等特殊地段需結(jié)合實(shí)際情況具體研究,預(yù)制架設(shè)整孔箱梁可能受到限制。

圖1 　運(yùn)架分離式架橋設(shè)備
間,全年架橋機(jī)工作10 個(gè)月,實(shí)際平均日架設(shè)進(jìn)度為0. 83 雙線(xiàn)孔(秦沈鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)預(yù)制架設(shè)510 t 箱梁, 最高架梁紀(jì)錄為4 孔/d , 其運(yùn)距為2 km) 。
(2) 運(yùn)架設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)價(jià)按1 800 萬(wàn)元計(jì)列,年折舊費(fèi)按360 萬(wàn)元計(jì)。
(3) 運(yùn)架設(shè)備的安拆運(yùn)輸1 次按周期1 個(gè)月計(jì)。預(yù)制架設(shè)25 m 跨簡(jiǎn)支箱梁和現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果如表2 所示。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分析,當(dāng)橋梁長(zhǎng)度超過(guò)3 km 時(shí),預(yù)制架設(shè)簡(jiǎn)支梁將比現(xiàn)澆連續(xù)箱梁工程投資省,且隨著橋梁長(zhǎng)度的增加,其工程投資將越來(lái)越低。一般來(lái)講,橋梁長(zhǎng)度在7～10 km 設(shè)置一座制梁場(chǎng)是最為經(jīng)濟(jì)的。
表2 　預(yù)制、現(xiàn)澆連續(xù)箱梁經(jīng)濟(jì)比較

圖2 　吊運(yùn)架一體式架橋設(shè)備

3 　預(yù)制架設(shè)整孔箱梁施工方法的主要特點(diǎn)
(1) 梁體制作精度高,質(zhì)量容易控制。由于采用了在制梁場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制的方法,通過(guò)精確制造的箱梁外模和內(nèi)模澆筑混凝土箱梁,混凝土箱梁的外形尺寸很容易保證。由于在制梁場(chǎng)工作,各種尺寸定位也容易控制,并便于實(shí)測(cè)。當(dāng)箱梁養(yǎng)護(hù)完畢,并完成張拉工作后,可通過(guò)相應(yīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)梁體。
(2) 集中制梁,可以提高生產(chǎn)效率,降低施工成本。
(3) 梁上運(yùn)梁利于質(zhì)量檢驗(yàn),由于在已架設(shè)的梁體上進(jìn)行運(yùn)梁工作,實(shí)際上對(duì)已架設(shè)梁體進(jìn)行了承載能力檢驗(yàn),這樣就會(huì)促使施工單位對(duì)梁體質(zhì)量和支座安裝進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制。
(4) 節(jié)省成本,現(xiàn)澆法施工其鋼模板利用率低,并消耗許多木模板,相應(yīng)地增加了一些隱性建設(shè)成本。
(5) 對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的交通及環(huán)境的影響小。
(6) 預(yù)制架設(shè)法是一種比較先進(jìn)的施工方法,機(jī)械化程度高,是未來(lái)橋梁建設(shè)的發(fā)展方向。

4 　實(shí)現(xiàn)預(yù)制架設(shè)整孔箱梁方案的相關(guān)要求
(1) 通常情況下,在城市軌道交通高架結(jié)構(gòu)建設(shè)中車(chē)站和特殊工點(diǎn)橋施工相對(duì)滯后且工期較長(zhǎng),長(zhǎng)段橋梁被分隔為若干獨(dú)立的段落。為解決這一矛盾,高架車(chē)站可采用站橋分離式結(jié)構(gòu); 若采用站橋合一的結(jié)構(gòu)形式則同特殊工點(diǎn)橋一樣,需合理安排其建設(shè)工期,提前開(kāi)工,為運(yùn)梁車(chē)通過(guò)創(chuàng)造條件。
(2) 由于運(yùn)架設(shè)備需要一定的凈空,因此,沿線(xiàn)需拆改的架空線(xiàn)纜在架梁前要拆改完畢。
(3) 實(shí)現(xiàn)預(yù)制架設(shè)方案要制定周密的施工組織設(shè)計(jì),并嚴(yán)格按照計(jì)劃實(shí)施,這就要求整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目需要有充分的前期準(zhǔn)備工作。
(4) 需要有配套的運(yùn)架設(shè)備。目前,尚未有適用于城市輕軌橋梁建設(shè)所需的成套運(yùn)架設(shè)備成品,但國(guó)內(nèi)外多家設(shè)備廠商擁有該類(lèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造能力。與所需設(shè)備相比,更高噸位的多款運(yùn)架設(shè)備已在我國(guó)秦沈鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)上得到成功運(yùn)用。當(dāng)前已有企業(yè)設(shè)計(jì)了該類(lèi)設(shè)備,只要市場(chǎng)需要,成套設(shè)備成品的供應(yīng)將不成問(wèn)題。

6 　結(jié)語(yǔ)
(1) 采用預(yù)制架設(shè)整孔箱梁在技術(shù)上是可行的。制梁場(chǎng)的布置要考慮小曲線(xiàn)半徑、車(chē)站、特殊橋跨結(jié)構(gòu)的布局和低凈空建筑物的要求。
(2) 當(dāng)橋梁長(zhǎng)度在3～10 km 時(shí),預(yù)制架設(shè)要比滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆造價(jià)低,且橋梁越長(zhǎng)投資越低。