软土地基大跨度复杂结构体系景观桥施工安全风险管控研究

钟正君

（深圳中铁二局工程有限公司，广东 深圳 518000）

深圳市前海综合区范围内规划了11座景观桥。本项目为11号景观桥，起讫点为前海合作区的梦海大道和宝安区的湖滨西路，位于交通繁忙的城区。该桥造型独特，采用横向高低错落、纵向流畅延伸的设计，在桥梁中间的主拱处形成“迎客门”的形象，具有体系复杂的特点。参考何志东[1]、陈岩[2]等对繁忙交通条件下对桥台软基处理和钢拱肋吊装施工提出的措施，桥梁施工制定了专项方案并兼顾了受限的作业空间、繁忙的城区施工等客观实际情况，对存在的各类风险进行控制，确保了工程项目的安全完工。

1 工程概况

本桥位于前海综合区的梦海大道上，与双界河水廊道存在交叉，将前海合作区和宝安区南北相连。桥梁主跨为80 m，主梁采用双幅式钢纵横梁，主拱采用钢箱拱。桥面上设2个钢拱，梁体与钢拱之间设置吊索。全桥由一条直线组成，无平曲线。桥台采用重力式台，桥台下承台采用群桩基础，桥台软土主要为双界河中的淤泥及路基拓宽部位的人工填土，桥梁平面布置及立面示意如图1所示。

图1 11号景观桥平面布置及立面示意图

2 工程概况

2.1 桥台软基处理

A1台后软基处理：AK0+150—AK0+170段采用素混凝土桩复合地基加固，桩径500 mm，桩间距1.2 m，桩顶铺设0.4 m厚加筋碎石垫层。AK0+170—AK0+186段采用换填块石+路堤土加固，平均换填1.5 m。

A0台后软基处理：AK0+035.082—AK0+065段机动车道路基开挖至6 m标高，换填0.6 m厚块石垫层+路堤土，平均换填1.2 m。具体情况如图2所示。

图2 软基处理概况图

2.2 主梁及主拱结构设计

主梁断面形式为多箱分离式，共有6个箱室，梁体总宽度为53.0 m，共8车道。钢梁主横梁高2.0 m，纵向每3 m设置工字钢进行联系稳固。非机动车道和人行道的构造为钢悬臂隔板，主梁结构如图3所示。

图3 主梁结构示意图

2.3 主拱结构设计

1号、2号拱的截面形状均为正六边形，顶宽1.1 m，底宽1.1 m，高1.8 m。拱轴线根据内力拟合得出。1号拱矢高为28.45 m，跨度为78.55 m，投影面矢跨比为1/2.75；2号拱矢高为22 m，跨度为77.99 m，投影面矢跨比为1/3.53，主拱结构如图4所示。

图4 主拱结构示意图

3 施工现场情况

场地地层按成因类型从上至下可分为人工填土（Qml）、第四系冲积（Qal）、第四系坡积（Qdl）、第四系残积（Qe）及下伏燕山期花岗岩。场地位于近海地带，地下水与海水水力联系紧密，稳定水位埋深为4.2～5.4 m，水位标-0.79～2.73 m。本工程施工范围位于前海合作区梦海大道上，交通较为繁忙。

4 总体施工方案

蒲阳等[3]和史世波等[4]对开挖换填及填料匹配进行了总结，项目结合现场实际情况，考虑工程的安全、经济及合理性，主要采用换填和素混凝土桩复合处理方法。

主桥工序为先梁后拱。梁体拖拉就位后进行梁体分段焊接及栓接，解除梁底临时支撑并自由落架。再在钢箱梁上搭设胎架，以进行后续的钢拱安装。

主拱采用胎架法施工。钢拱在工厂分节段加工并运至现场后，吊装钢拱就位后在胎架上进行固定。钢拱拼装从拱脚开始对称向拱顶依次进行，直到合龙完成。

5 过程安全风险管控

5.1 软基处理过程安全控制

进行软基处理采用旋喷钻机、高压泥浆泵、泥浆搅拌机、挖掘机、重型运输车辆等机械设备，场地狭小且排水困难，基础整体承载不均匀，容易发生设备碰撞、失稳倾覆造成的物体打击事故。

5.1.1 设备进场安全管理

预先向交通部门申报，办好运输手续后再进行运输。在行驶过程中，在运输车的前方安排引路车，及时发现前方的路况进行反馈，以便运输车辆正确应对；在后方安排护卫车和维修车，及时发现和解决可能出现的问题和故障。

车板两侧、前端焊接插槽，插入槽钢（10#）防止运输途中设备横向移动以及急刹车导致前冲对驾驶室造成危险；设备四周挂上警示灯与警示旗，提醒后方车辆避让。

5.1.2 设备作业安全管理

在进行施工组织时，合理考虑设备进场顺序，限制作业面同时施工的设施数量，最大限度避免交叉作业；相关设备就位前，将作业面进行夯实或局部换填，测定地基承载力合格后方可允许设备进场施工。

设备就位后，应设置警示标志再试运行。试运时观察设备的稳定性，5 min无异常后方可进行作业。

设备作业应匀速，不急停、转急弯或猛然提速，在正常作业1个台班后，应停机对警示标志情况、稳固情况、机械状况进行检查，发现隐患及时消除。

5.2 构件运输过程安全控制

选择的运输车辆应满足箱梁和钢拱的截段的质量、形状和尺寸要求，构件放置应采用与运输车辆中线重合的方式，同时在接触面设置木块和胶垫进行垫塞，以确保构件稳定，防止溜滑。构件应牢靠地固定在运输车辆的平板上，采用Φ16 mm钢丝绳，纵向间距3 m，使用动葫芦（5 t）将其与车辆大梁之间进行有效锁定，保证构件在运输过程中的稳定可靠，不发生偏斜、脱落或倾覆，具体加固办法如图5所示。

图5 构件加固示意图

5.3 钢箱梁安装施工

5.3.1 钢箱梁吊装

箱梁节段通过300 t汽车吊吊放至支架平台上，吊装现场布置如图6所示，为保证钢箱梁滑移到位后的精度，在节段焊接前将钢箱梁节段的横向线形调整至设计位置，经测量确定与桥梁设计轴线一致后，再进行纵向焊接。

图6 箱梁节段现场布置图

5.3.2 滑移就位

钢箱梁利用滑轨和滑座完成滑移就位。参考汤贝贝[5]提出的现场拼装的关键是保证整体稳定性的观点，项目在滑轨之间按3.0 m/道设置方钢横向连接，提高滑轨整体稳定性。同时每个滑移轨道均匀设置3个滑座，采用A32精轧螺纹钢将其进行连接，用双螺母将精轧螺纹钢与滑座连成整体，具体如图7所示。

图7 滑轨及滑座布设图

5.4 钢拱吊装

5.4.1 临时胎架

根据钢拱节段的划分位置，除了1、2号钢拱第一节段不设置胎架外，其余各拱肋节段连接位置处均设置支撑胎架。1、2号钢拱各设置6副支撑胎架。支架布置按照拱肋平面投影进行径向布置，布置情况如图8所示。

图8 胎架布设示意图

5.4.2 梁拱结合及中间段吊装

王卫[6]在主拱吊装施工过程控制研究中指出，梁拱结合段和中间段安装位置的准确性是整个拱肋节段定位的关键，是顺利合龙的前提。梁体加工制作时，必须按设计精确定位拱梁结合面的预留孔。施工和监理单位要在梁拱结合段和中间段的安装过程中进行连续监控，同时建设单位安排专业第三方监测单位对测量结果进行测量对比，如过程中出现偏位，采用千斤顶对拱肋空间位置进行调整，保证吊装过程的安全性，安装工况如图9所示。

图9 梁拱结合及中间段安装

5.4.3 合龙段吊装

合龙段吊装时应在当天温度最高时进行，合龙段钢拱节段应预留比设计长50 cm。在进行合龙施工时，要测量实际温度值和合龙段长度，再按照设计合龙温度计算出合龙段钢拱节段施工长度，对其进行就位长度下料，在温度与设计合龙温度一致时进行施焊，对于钢拱的主截面，要精准焊接到位。在进行焊接时，安排专人对风速进行监测，在6级及以上风速时，立即停止高空作业，清理焊接作业面，避免发生高坠和火灾事故，安装工况如图10所示。

图10 合龙段吊装

6 监控量测

以桥梁中心线为基准线，将钢结构投影在平面上后均匀布设6个监控量测点位，进行安装定位、变形观测的测量，布设如图11所示。钢结构预拼完成后，对结构的整体进行全面的沉降观测，持续时间为24 h。当监控量测反馈其沉降、变形和位移在规范规定范围内后，方可安排进行焊接作业。在焊接过程中，做好应急准备，在出现紧急情况时，立即启动预案，采取应急措施。

图11 监控量测控制点布置

7 支架拆除

按照“纵向对称、横向同步，从中间向两边，变形协调和结构安全”的原则分阶段进行支架拆除。先拆除钢拱胎架，后拆除桥梁支架。在钢拱支撑胎架和梁体支架拆除前，要保证构配件应全部安装完成，构件的所有焊接节点焊接后经检查和探伤合格，所有构件节点验收完成，且测量量测数据正常，未出现超标情况。拆除过程中，必须按照危大工程进行管控，安排专人进行警戒、疏解和巡视，保证拆除安全。

8 结语

梦海大道11号景观桥在深圳市敏感带进行工程施工，针对运输困难、场地受限的情况，结合桥梁的复杂结构，重点把控了软基处理、构件运输、起重吊装、滑移就位、监控量测等重点环节的风险，有效降低了施工作业风险，项目目前已经安全建成并实现顺利通车，如图12所示，从前海的合作区可以快速抵达宝安区的中心，真正变成了前海合作向北的直通门户，把即将要开发的大湾和相关区域有效接通，对强化多区域协同具有非凡意义。该项目对相同类型的施工具有较高的参考意义。