高速公路匝道桥整体下降方案设计

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摘要：对某高速公路匝道桥整体下降方案设计提出了三种方案，对三种方案的施工工艺进行了简要阐述，通过分析三种方案的优缺点，确定方案一为推荐方案，并对方案一设计要点进行了阐述，对其他类似的桥梁整体下降、纠偏及类似病害处治设计均有一定的借鉴作用。

关键词：匝道桥；整体下降；方案比选；桥梁设计

1工程概况

某匝道桥桥长106m，分为左右两幅。本桥平面位于R=∞直线段上，纵面位于2.70%的上坡路段上。上部结构采用20m装配式预应力小箱梁，先简支后连续体系；桥跨组合：5×20m，全桥共1联；下部结构采用双圆柱桥墩，桩基础；肋板台，桩基础，桥梁侧面图见图1。由于该路段需降低整体高度，M匝道2号桥桥面标高需整体降低4m。

2匝道桥整体下降方案

2.1整体下降思路

该匝道桥已建设完成，且桥梁结构本身不存在任何结构和安全方面的问题，因整体调整所在线路标高，需将桥面标高整体下降4m。桥面标高整体下降应在保证桥梁结构整体安全，与所在线路能够平顺对接的基础上，尽可能地降低工程造价，并缩短工程周期。

2.2整体降低方案

（1）方案一：保留盖梁及上部结构，通过截断墩柱和肋板台降低桥面标高。在既有桥梁墩柱和桥台上浇筑抱柱混凝土等基础，利用千斤顶和临时钢垫块，与桥梁墩柱和肋板台交替承载上部结构的重力，截断桥梁墩柱和肋板台，达到新的设计高度后，将桥梁墩柱和肋板台浇筑混凝土连接，降低桥面标高。（2）方案二：将桥梁上部结构和系梁、承台以上部分全部拆除重建。将现有桥梁上部结构、盖梁和系梁及墩台以上部分全部拆除，同时预制新的箱梁，按照新的设计标高重新浇筑系梁、承台、墩柱及盖梁，安装新预制好的箱梁并铺筑桥面结构和浇筑防撞墙，降低桥面标高。（3）方案三：重新浇筑盖梁，并将原箱梁拆下后重新安装。拆除桥面铺装、防撞墙及负弯矩预应力结构，将箱梁拆下，根据新的设计标高将原盖梁和部分桥墩及肋板台拆除，重新浇筑桥台及盖梁，将拆下的箱梁重新安装到位，并张拉负弯矩，然后重新铺筑桥面铺装及防撞墙，降低桥面标高。

3匝道桥整体下降方案施工工艺流程及方案比选

3.1施工工艺流程

（1）方案一：保留盖梁及上部结构，通过截断墩柱和肋板台降低桥面标高。①通过设计和现场勘察桥梁结构，顶升之前一定要进行力学模式计算。按力学模式算出顶升总吨位，考虑绝对重量系数、加千斤顶安全保险系数，合理组合配置千斤顶。②桥梁顶升施工时要对顶升进行全面监控，监控的目的是为了更好地解决顶升的同步性，以保障顶升位移符合设计要求，进而满足受力均匀，确保桥梁、施工人员和车辆的通行安全。③整个落梁过程中，若千斤顶需长时间保持顶升状态且形成不变，必须拧紧保压阀，防止出现意外；施工过程中应同时对梁体进行监控，防止梁体和桥面发生破坏。（2）方案二：将桥梁上部结构和系梁、承台以上部分全部拆除重建，该工艺相对较为成熟，需要进行保护性拆除，避免对原结构造成损害。（3）方案三：重新浇筑盖梁，并将原箱梁拆下后重新安装，施工过程中防撞墙、桥面均需拆除，注意对原有箱梁结构的保护，对施工技术有一定的要求。

3.2方案比选

3.2.1整体效果比较

（1）三种方案均能满足桥面标高整体下降4m的要求。方案一：在原结构基础上将墩柱和肋板截除4m，达到整体降低的目的，桥梁原有结构形式均不发生变化。方案二：将原桥上部结构和下部结构中桩基以上部分全部拆除，并重新预制箱梁，重新浇筑下部结构后吊装箱梁，重做负弯矩和桥面结构，完成桥面整体标高下降4m。方案三：拆除桥面铺装层和防撞墙等，并将下部结构拆除4m的长度，将原箱梁拆除后重新利用，重做负弯矩和桥面结构，达到整体下降4m的目的。

3.2.2工期比较

方案一：预计工期为3个月。方案二：预计工期为6个月。方案三：预计工期为4个月。方案一与方案三工期相当，方案二周期较长。

3.2.3造价比较

方案一：费用预估造价300万元；方案二：费用预估造价650万元；方案三：费用预估造价500万元。所有方案比选后，方案一较为经济。

3.2.4方案优缺点

方案一：将上部结构整体同步下降4m，需对整个下降过程严格监控，防止出现偏离和局部应力过大的情况，下降分多次进行，涉及多次钢构件的安装、焊接和拆除，施工工序最为复杂，精度要求最高。方案二：拆除桩基以上的全部部分后进行重建，与新建桥梁类似，工艺全部为成熟工艺，施工最有保障。方案三：拆除原桥面铺装后并利用部分原下部结构，将箱梁全部重新利用，工艺亦较为成熟，但需注意新旧墩柱和肋板混凝土的结合。通过以上分析：从经济效果方面建议选用方案一，该方案施工过程中监控措施实施到位，对原结构影响较小。

4推荐方案设计要点

（1）此次落梁为五跨整联桥梁同步下落4m，五跨桥梁下落高度一致，下落高度较大，且必须同步下降[1]，需采用PLC整体顶升装置[2]。千斤顶油缸行程有限，此次下降工程需分多次实现，施工过程中做好监控记录。（2）桥梁上部整体下降后，需将墩柱或肋板进行对接，将上部结构与原基础形成一个桥梁结构，保证过程中整体结构稳定性。（3）该匝道桥梁墩柱长度最小为6.951m，0#桥台肋板长度最短为4.2m，5#桥台肋板长度最短为6.8m，因此，只有0#台肋板会对整个下降施工有所影响，其余墩柱及肋板满足施工所需高度。施工时需将0#台根据施工需求下凿一部分，满足施工空间的要求。（4）考虑桥梁下方基础条件，施工时需在墩柱上浇筑抱柱混凝土作为顶升基础，桥台在承台侧面浇筑混凝土砌体作为顶升基础。抱柱混凝土和砌体中均需要在原墩柱和桥台混凝土上植入钢筋，并绑扎钢筋骨架，满足受力要求。（5）在抱柱和砌体混凝土上安装φ610×16mm的钢管作为钢垫块，同时也是千斤顶的平台，钢垫块设置多种规格，满足施工中顶升过程的交替。每个墩柱和肋板的钢管垫块各自用L200×14的角钢连接，增强整体性。（6）由于墩柱及肋板需要截断4m的高度，为方便现场施工，单根墩柱和肋板需分多个节段截除，初步确定一个节段的高度为50cm。（7）为保证搭接部分的整体性，墩柱和肋板最上方和最下方50cm混凝土采用人工凿除的方式，保留原结构钢筋，将这两部分钢筋搭接，然后浇筑新的混凝土。

5结论

（1）采用方案一整体下降方案较为经济，对结构损害较小，现在国内类似项目已有实施先例，施工过程中施工监控为关键工序，必须保证梁体同步下降，确保结构安全。通过该项目方案设计及工程实例参考，为以后的桥梁整体下降、纠偏或整体平移提供了很好的经验和借鉴。（2）桥梁整体抬升技术与拆除重建相比可以节约60%左右造价，工期缩短50%以上，对结构物使用功能影响相对较少，有利于保护环境，节省材料。该技术的发展在桥梁改造过程中具有一定的社会价值和经济效益。

参考文献：

[1]李硕.清水河自锚式悬索桥引桥顶升施工关键技术[D].成都：西南交通大学，2018.

[2]苏俭.承台改造技术在桥梁顶升工程中的研究及应用[J].中国市政工程，2017（1）：72-74，97.

作者：原国华 单位：山西省交通科学研究院