公路装配式人行天桥施工技术

邱明亮

摘要 在公路工程施工中，人行天桥采用装配式混凝土结构施工技术，相比传统的现场浇筑作业方法，在提高作业效率、节约材料、节能减排、不受季节性施工影响、节约工期、安全管理和质量管控等方面均有着较为突出的优势。文章以宁德沈海复线双福高速公路A3合同段K19+555人行天桥工程为例，详细阐述了装配式人行天桥施工重要工序中的构件预制、支架安全验算与搭设、构件安装等过程质量控制施工技术，总结形成一套较为系统的装配式人行天桥施工技术体系。装配式人行天桥施工技术的成功实践研究与应用，充分论证了其所具备的优势和工艺特点，可为类似工程设计与施工研究应用提供参考借鉴。

关键词 公路；装配式；人行天桥；施工技术

中图分类号 TU741文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0119-03

0 引言

公路装配式人行天桥，是将传统建造方式中的大量现场混凝土浇筑作业工作转移到工厂进行，在工厂预制好人行天桥各细部构件和配件，再运输到施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成[1]，大幅减少了现场浇筑作业，施工更加安全环保、质量可控，同时，也提高了作业效率、节约了施工工期。该文以宁德沈海复线双福高速公路福鼎贯岭至柘荣段A3合同段K19+555人行天桥为例，详细阐述装配式人行天桥构件预制、支架搭设、构件安装等施工工艺，进一步总结形成一套较为完整的高速公路装配式人行天桥施工技术。

1 工程概况

宁德沈海复线双福高速公路福鼎贯岭至柘荣段A3合同段路线起点位于福鼎市古厝村北侧，终点位于金钗溪村西南侧，起讫桩号为K12+900～K21+950，线路全长9.05 km。

人行天桥位于该合同段K19+555里程处，上部结构为一孔40 m钢筋混凝土刚架拱桥，下部结构为轻型台、明挖基础；天桥上跨高速公路，与高速公路主线正交，两端桥台处采用GJZF4板式橡胶支座；桥梁全长42.4 m，桥面全宽4.5 m，净宽3.5 m，桥面纵、横坡为双向1.0%，桥面构造形式采用预制微弯板与现浇混凝土填平层及桥面铺装相结合；矢跨比1/8，荷载标准为公路-Ⅱ级。该座天桥在整体路基成型后，采用预制构件支架安装施工方法进行施工。

2 施工工艺

2.1 桥台基础施工

人行天桥下部结构明挖基础采用人工钻孔控制爆破作业、挖掘机开挖完成，基础边坡地质满足设计要求。基础底标高为473.618 m，基础尺寸为长×宽=5 m×3.2 m，高度为2～3.649 m；基础采用C25混凝土施工，采用人工配合汽车吊浇筑施工。钢筋安装质量、局部加强筋布设符合设计要求，桥台台身钢筋、预留孔的预埋位置准确，预留孔处预留各尺寸（长、宽、深、角度）均满足要求，预留孔处钢筋安装质量符合要求，以保证在安架拱腿、斜腿过程中混凝土不产生质量缺陷问题，施工过程中应注意预制块安装支架的预埋预留。

两侧桥台均为轻型桥台，台身和台帽均采用C30钢筋混凝土，采用整体式模板、脚手架围护作业，人工配合泵车浇筑施工。台身基础尺寸为4.5 m×1.2 m，台帽尺寸为4.5 m×1.0 m，两侧桥台设置GJZF4板式橡胶支座100 mm×200 mm×30 mm共4个。

2.2 预制块预制

K19+555人行天桥各混凝土刚架拱预制构件在K19+000预制场进行分节预制，按照施工图设计共计由4节10.98 m拱腿、4节5.162 m斜撑、4节10.281 m弦杆和4节9.6 m实腹段，以及16节I型横系梁、2节Ⅱ型横系梁、10处钢板连接段和8处现浇段、16块微弯板、32块悬臂板标准块和4块端部块组成，如图1所示。

天桥各细部构件使用定型钢模进行卧式浇筑，起吊时实腹段在空中进行翻身，其他的细部构件直接翻身就位[2]；各构件采用C40混凝土浇筑，混凝土在拌和站集中拌制，模板安装、拆除、混凝土灌注及预制构件移位均采用汽车吊进行，预制块吊环预埋质量满足要求，采用光圆钢筋或A3钢板，梁体养护采取土工布覆盖洒水养生。预制构件预制过程中，确保各几何尺寸精准无误，特别注重接头处或衔接处的精准控制，各预埋件（钢板、连接钢筋）、预留孔位（横系梁）、侧向齿槽槽孔等符合设计要求，钢筋安装和混凝土施工质量、焊接防锈处理满足设计要求。

天桥下部及桥面各细部构件名称：①拱腿；②实腹段；③弦杆；④斜撑；⑤横系梁；⑥现浇混凝土接头[3]；⑦悬臂板；⑧微弯板；⑨现浇混凝土填平层及桥面铺装层；A拱腿支座；B大节点；C拱顶；D小节点；E弦杆支座；F斜撑支座。

2.3 预制块安装

施工现场采用汽车吊进行起重吊装作业，安装施工顺序：①拱腿—②实腹段—⑤横系梁（拱腿和实腹段部分）—④斜撑—③弦杆—⑥现浇混凝土接头—⑤横系梁（弦杆部分）—⑧微弯板—⑦悬臂板。各预制构件安装前，需对各坐标进行复核测量精准控制，拱片内缘坐标按照设计要求预抬处理，反复进行精准测量控制，保证竖直度、平整度、高程、平面位置等，拱片预拱度设置控制准确。须对天桥下部进行场地整理，采用填平碾压夯实或硬化处理，按要求搭设螺旋钢管支架（检算满足要求），支架搭设于混凝土基础上，场区排水满足要求，各支架位置布置和焊接安装质量满足要求。

（1）拱腿安装：拱腿吊装后，两端分别支承在支座A（桥台基础预留槽位置）和拱腿所处支架上；拱腿底部须座浆，在拱腿支座的预留灌浆槽孔底部灌入砂浆，拱腿两侧均须用硬木楔塞紧，砂浆不得流入拱腿两侧，尺寸就位、检测准确。等微弯板安装结束、木楔拆除后，再灌注侧壁砂浆，从而实现由铰接到固结。

（2）实腹段安装：将实腹段起吊至支架上，在其与拱腿、拱顶对接好后，采用电焊钢板接头（B节点和C拱顶处），组成ABC段裸肋。

（3）裸肋部分和横系梁安装：四片ABC段裸肋均安装完毕后，立马安装拱腿与实腹段的横系梁。横系梁两端伸出的C型钢，通过调整角钢与预埋在拱腿及实腹段拱片上的C型钢焊接稳固。

（4）斜撑安装：斜撑起吊后，支承于斜撑支座F（斜撑底部须座浆）和斜撑支架上。

（5）弦杆安装、接头混凝土现浇：四节斜撑均安装结束后，起吊弦杆，使其支承于弦杆支座E和拱腿上大节点B附近预埋的钢板处，调整好弦杆和斜撑、弦杆及拱腿的连接位置；将弦杆和拱腿结合处的钢板、弦杆和实腹段及斜撑连接处的钢筋焊接稳固后，及时支模现浇4处C40混凝土接头（即小节点D处和大节点B处）。

（6）弦杆部分的横系梁安装：4片弦杆安装完毕且接头混凝土全部浇筑结束后，进行弦杆部分的横系梁安装，方法与（3）相同。

（7）支架拆除：所有横系梁安装结束、接头混凝土强度达到设计值的70%后，即可进行钢管支架拆除。支架拆除时，应对称、均匀、分级进行，此时天桥通过两端桥台支承和拱片自重承压作用，以及横系梁连接的连接作用，已形成了一个稳固体系，具备自承能力。

（8）微弯板和悬臂板安装：安装微弯板和悬臂板时，应从两端桥台向跨中进行，砌缝均为1 cm；拱片预制件的凸起部分必须进行表面凿毛处理，且须设侧向齿槽或横向槽孔，并在槽孔内设置短锚固钢筋，以保证预制拱片与现浇混凝土桥面结合牢固，整体受力。

2.4 桥面工程施工

现浇混凝土填平层，注意预留弦杆端部伸缩缝的预留槽。两条伸缩缝D-40型，分别设置在弦杆两端与桥墩台连接处。铺设桥面钢筋网，现浇桥面C40混凝土，现浇护栏及防抛网，按设计要求设置1%横纵坡。

3 天桥支架搭设工艺

3.1 总体方案

天桥螺旋管立柱基础混凝土采用0.6 m×0.6 m×1.0 m（长×宽×高）独立基础，每个基础上布设一根Φ32.5 mm的钢管立柱，共设置14个基础（见图2～3），立柱上放置I20a工字钢支撑纵梁，形成主承重骨架。

3.2 支架搭设

（1）天桥支架搭设细部构造如图2～3所示，钢管立柱共有14个，分成两排，间距3.2 m布置；其中1-4和2-4基础设置在天桥（路基主线）中心线处，1-3、1-5、2-3和2-5基础距离中心线5.6 m，1-2、1-6、2-2和2-6基础距离中心线10 m，1-1、1-7、2-1和2-7基础距离中心线14.6 m；各立柱高度如表1所示。

（2）螺旋钢管立柱基础：立柱基础采用C20混凝土浇筑。为了确保基础的稳固，需将路基平整压实后，再进行模板安装及混凝土浇筑作业；每根立柱基础内需提前定位、预埋好4根Φ22钢筋，用来与立柱进行连接。

（3）钢管立柱及剪刀撑：采用Φ32.5×6 mm螺纹钢管立柱，两排立柱对中距离为3.2 m，钢管立柱底、顶部均采用钢板和加劲肋焊接，且立柱上须粘贴反光膜。横向同排和竖向相邻两排的钢管立柱均采用∠75×5 mm的6 m长角钢进行连接，使之形成剪刀撑作用，以保证钢管立柱间的横向稳定性。钢管立柱底板须与基础预埋钢筋进行焊接牢固。

（4）纵向分配梁：钢管立柱顶部设置4 m长的I20a纵向分配梁，以确保上部拱片将自重通过分配梁传递给下部钢管承重。纵向梁与立柱顶部钢板采用双面焊接，相邻两节纵向梁在工字钢腹板处采用等强度连接板连接。

（5）缆风绳设置：为了确保支架的整体稳定性，增加其对抗风等水平荷载的能力，须在支架两侧各设置四道缆风绳。将缆风绳的一端固定于钢管立柱顶部（编号为1-1、1-2、3-1、3-2、5-1、5-2、7-1及7-2的立柱），另一端则用45号角钢将其固定于两侧的地面上，角钢的入土深度不应小于1.5 m，且须确保缆风绳承受的受拉力均匀。

3.3 支架受力验算

3.3.1 地基承载计算

荷载计算：混凝土每方重2 400 kg；I20a工字钢每延米重27.9 kg，共计4根28 m；Φ32.5 mm钢管立柱每延米重62.5 kg，共计14根114.8 m；∠75×5 mm角钢每延米重5.9 kg，共计26根156 m。

（1）板支架重。支架顶主要承受上部预制混凝土拱片重量，C40混凝土拱片约41.4 m3，HRB335钢筋5 063 kg，总重量约为：G=41.4×2 400+5 063=104 423 kg，取105 kN计算。

（2）工字钢、立柱及不等边角钢产生的荷载F1。

F1=27.9×28/1 000+62.5×114.8/1 000+5.9×156/1 000≈8.9 kN。

（3）风荷载F2。按照10年一遇基本风压计算，福鼎地区偏于安全，取0.35 kN/m2，桥长42.4 m，桥宽4.5 m，则风荷载F2=0.35×42.4×4.5=66.78 kN。

恒载分项系数取1.2，则总荷载为：

Q地=（G+F1+F2）×1.2=216.8 kN

基底容许地基承载力需大于P=Q地/A=216.8÷（14×0.6

×0.6）=43 kPa，而支架基础设置在主线石方路基段，承载力﹥120 kPa，因此地基承载力满足要求。

3.3.2 主柱安全性计算

根据标高，钢管立柱最高处为10.071 m。

钢管立柱上的荷载：F=105×1.2=126 kN。

钢管立柱直径325 mm，壁厚6 mm，截面积：A=

3.14×（ 162.5^2?156.5^2）=6 010 mm2。

回转半径：=1 128 mm。

长细比：λ=L/r=10 071/112.8=89.3<[λ]=250，满足要

求；得ψ=0.881，σ==237 450/（0.881×6 010）=

44.85 N/mm2<设计强度[σ]= 215 N/mm2，满足要求。

钢管立柱承载力：

N'=ψ×A×f =0.881×6 010×205=1 085 436 N，即1 085.4 kN >F=126 kN，满足要求。

4 结束语

宁德沈海复线双福高速公路福鼎贯岭至柘荣段A3合同段人行天桥上跨高速公路采用构件预制、现场装配安装施工工艺进行施工，大幅减少了施工作业风险，缩短了施工工期，同时也取得了良好的社会效益和经济效益，尤其是高速公路装配式人行天桥施工技术成功研究应用的工程实践，为类似工程设计与施工建设提供了重要的参考依据和借鉴。

参考文献

[1]雷海涛， 阎昭琦. 装配式建筑拼装接缝材料的试验研究[J]. 四川水泥， 2022（2）： 140-141+144.

[2]张建中. 浅谈小礤高架桥施工方法[J]. 交通科技， 2005

（3）： 69-71.

[3]覃世坤. 钢筋混凝土刚架拱桥施工技术[J]. 中国城市经济， 2011（15）： 247-248.