公路裝配式人行天橋施工技術

邱明亮

摘要 在公路工程施工中，人行天橋采用裝配式混凝土結構施工技術，相比傳統的現場澆筑作業方法，在提高作業效率、節約材料、節能減排、不受季節性施工影響、節約工期、安全管理和質量管控等方面均有著較為突出的優勢。文章以寧德沈海復線雙福高速公路A3合同段K19+555人行天橋工程為例，詳細闡述了裝配式人行天橋施工重要工序中的構件預制、支架安全驗算與搭設、構件安裝等過程質量控制施工技術，總結形成一套較為系統的裝配式人行天橋施工技術體系。裝配式人行天橋施工技術的成功實踐研究與應用，充分論證了其所具備的優勢和工藝特點，可為類似工程設計與施工研究應用提供參考借鑒。

關鍵詞 公路；裝配式；人行天橋；施工技術

中圖分類號 TU741文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0119-03

0 引言

公路裝配式人行天橋，是將傳統建造方式中的大量現場混凝土澆筑作業工作轉移到工廠進行，在工廠預制好人行天橋各細部構件和配件，再運輸到施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成[1]，大幅減少了現場澆筑作業，施工更加安全環保、質量可控，同時，也提高了作業效率、節約了施工工期。該文以寧德沈海復線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段K19+555人行天橋為例，詳細闡述裝配式人行天橋構件預制、支架搭設、構件安裝等施工工藝，進一步總結形成一套較為完整的高速公路裝配式人行天橋施工技術。

1 工程概況

寧德沈海復線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段路線起點位于福鼎市古厝村北側，終點位于金釵溪村西南側，起訖樁號為K12+900～K21+950，線路全長9.05 km。

人行天橋位于該合同段K19+555里程處，上部結構為一孔40 m鋼筋混凝土剛架拱橋，下部結構為輕型臺、明挖基礎；天橋上跨高速公路，與高速公路主線正交，兩端橋臺處采用GJZF4板式橡膠支座；橋梁全長42.4 m，橋面全寬4.5 m，凈寬3.5 m，橋面縱、橫坡為雙向1.0%，橋面構造形式采用預制微彎板與現澆混凝土填平層及橋面鋪裝相結合；矢跨比1/8，荷載標準為公路-Ⅱ級。該座天橋在整體路基成型后，采用預制構件支架安裝施工方法進行施工。

2 施工工藝

2.1 橋臺基礎施工

人行天橋下部結構明挖基礎采用人工鉆孔控制爆破作業、挖掘機開挖完成，基礎邊坡地質滿足設計要求。基礎底標高為473.618 m，基礎尺寸為長×寬=5 m×3.2 m，高度為2～3.649 m；基礎采用C25混凝土施工，采用人工配合汽車吊澆筑施工。鋼筋安裝質量、局部加強筋布設符合設計要求，橋臺臺身鋼筋、預留孔的預埋位置準確，預留孔處預留各尺寸（長、寬、深、角度）均滿足要求，預留孔處鋼筋安裝質量符合要求，以保證在安架拱腿、斜腿過程中混凝土不產生質量缺陷問題，施工過程中應注意預制塊安裝支架的預埋預留。

兩側橋臺均為輕型橋臺，臺身和臺帽均采用C30鋼筋混凝土，采用整體式模板、腳手架圍護作業，人工配合泵車澆筑施工。臺身基礎尺寸為4.5 m×1.2 m，臺帽尺寸為4.5 m×1.0 m，兩側橋臺設置GJZF4板式橡膠支座100 mm×200 mm×30 mm共4個。

2.2 預制塊預制

K19+555人行天橋各混凝土剛架拱預制構件在K19+000預制場進行分節預制，按照施工圖設計共計由4節10.98 m拱腿、4節5.162 m斜撐、4節10.281 m弦桿和4節9.6 m實腹段，以及16節I型橫系梁、2節Ⅱ型橫系梁、10處鋼板連接段和8處現澆段、16塊微彎板、32塊懸臂板標準塊和4塊端部塊組成，如圖1所示。

天橋各細部構件使用定型鋼模進行臥式澆筑，起吊時實腹段在空中進行翻身，其他的細部構件直接翻身就位[2]；各構件采用C40混凝土澆筑，混凝土在拌和站集中拌制，模板安裝、拆除、混凝土灌注及預制構件移位均采用汽車吊進行，預制塊吊環預埋質量滿足要求，采用光圓鋼筋或A3鋼板，梁體養護采取土工布覆蓋灑水養生。預制構件預制過程中，確保各幾何尺寸精準無誤，特別注重接頭處或銜接處的精準控制，各預埋件（鋼板、連接鋼筋）、預留孔位（橫系梁）、側向齒槽槽孔等符合設計要求，鋼筋安裝和混凝土施工質量、焊接防銹處理滿足設計要求。

天橋下部及橋面各細部構件名稱：①拱腿；②實腹段；③弦桿；④斜撐；⑤橫系梁；⑥現澆混凝土接頭[3]；⑦懸臂板；⑧微彎板；⑨現澆混凝土填平層及橋面鋪裝層；A拱腿支座；B大節點；C拱頂；D小節點；E弦桿支座；F斜撐支座。

2.3 預制塊安裝

施工現場采用汽車吊進行起重吊裝作業，安裝施工順序：①拱腿—②實腹段—⑤橫系梁（拱腿和實腹段部分）—④斜撐—③弦桿—⑥現澆混凝土接頭—⑤橫系梁（弦桿部分）—⑧微彎板—⑦懸臂板。各預制構件安裝前，需對各坐標進行復核測量精準控制，拱片內緣坐標按照設計要求預抬處理，反復進行精準測量控制，保證豎直度、平整度、高程、平面位置等，拱片預拱度設置控制準確。須對天橋下部進行場地整理，采用填平碾壓夯實或硬化處理，按要求搭設螺旋鋼管支架（檢算滿足要求），支架搭設于混凝土基礎上，場區排水滿足要求，各支架位置布置和焊接安裝質量滿足要求。

（1）拱腿安裝：拱腿吊裝后，兩端分別支承在支座A（橋臺基礎預留槽位置）和拱腿所處支架上；拱腿底部須座漿，在拱腿支座的預留灌漿槽孔底部灌入砂漿，拱腿兩側均須用硬木楔塞緊，砂漿不得流入拱腿兩側，尺寸就位、檢測準確。等微彎板安裝結束、木楔拆除后，再灌注側壁砂漿，從而實現由鉸接到固結。

（2）實腹段安裝：將實腹段起吊至支架上，在其與拱腿、拱頂對接好后，采用電焊鋼板接頭（B節點和C拱頂處），組成ABC段裸肋。

（3）裸肋部分和橫系梁安裝：四片ABC段裸肋均安裝完畢后，立馬安裝拱腿與實腹段的橫系梁。橫系梁兩端伸出的C型鋼，通過調整角鋼與預埋在拱腿及實腹段拱片上的C型鋼焊接穩固。

（4）斜撐安裝：斜撐起吊后，支承于斜撐支座F（斜撐底部須座漿）和斜撐支架上。

（5）弦桿安裝、接頭混凝土現澆：四節斜撐均安裝結束后，起吊弦桿，使其支承于弦桿支座E和拱腿上大節點B附近預埋的鋼板處，調整好弦桿和斜撐、弦桿及拱腿的連接位置；將弦桿和拱腿結合處的鋼板、弦桿和實腹段及斜撐連接處的鋼筋焊接穩固后，及時支模現澆4處C40混凝土接頭（即小節點D處和大節點B處）。

（6）弦桿部分的橫系梁安裝：4片弦桿安裝完畢且接頭混凝土全部澆筑結束后，進行弦桿部分的橫系梁安裝，方法與（3）相同。

（7）支架拆除：所有橫系梁安裝結束、接頭混凝土強度達到設計值的70%后，即可進行鋼管支架拆除。支架拆除時，應對稱、均勻、分級進行，此時天橋通過兩端橋臺支承和拱片自重承壓作用，以及橫系梁連接的連接作用，已形成了一個穩固體系，具備自承能力。

（8）微彎板和懸臂板安裝：安裝微彎板和懸臂板時，應從兩端橋臺向跨中進行，砌縫均為1 cm；拱片預制件的凸起部分必須進行表面鑿毛處理，且須設側向齒槽或橫向槽孔，并在槽孔內設置短錨固鋼筋，以保證預制拱片與現澆混凝土橋面結合牢固，整體受力。

2.4 橋面工程施工

現澆混凝土填平層，注意預留弦桿端部伸縮縫的預留槽。兩條伸縮縫D-40型，分別設置在弦桿兩端與橋墩臺連接處。鋪設橋面鋼筋網，現澆橋面C40混凝土，現澆護欄及防拋網，按設計要求設置1%橫縱坡。

3 天橋支架搭設工藝

3.1 總體方案

天橋螺旋管立柱基礎混凝土采用0.6 m×0.6 m×1.0 m（長×寬×高）獨立基礎，每個基礎上布設一根Φ32.5 mm的鋼管立柱，共設置14個基礎（見圖2～3），立柱上放置I20a工字鋼支撐縱梁，形成主承重骨架。

3.2 支架搭設

（1）天橋支架搭設細部構造如圖2～3所示，鋼管立柱共有14個，分成兩排，間距3.2 m布置；其中1-4和2-4基礎設置在天橋（路基主線）中心線處，1-3、1-5、2-3和2-5基礎距離中心線5.6 m，1-2、1-6、2-2和2-6基礎距離中心線10 m，1-1、1-7、2-1和2-7基礎距離中心線14.6 m；各立柱高度如表1所示。

（2）螺旋鋼管立柱基礎：立柱基礎采用C20混凝土澆筑。為了確保基礎的穩固，需將路基平整壓實后，再進行模板安裝及混凝土澆筑作業；每根立柱基礎內需提前定位、預埋好4根Φ22鋼筋，用來與立柱進行連接。

（3）鋼管立柱及剪刀撐：采用Φ32.5×6 mm螺紋鋼管立柱，兩排立柱對中距離為3.2 m，鋼管立柱底、頂部均采用鋼板和加勁肋焊接，且立柱上須粘貼反光膜。橫向同排和豎向相鄰兩排的鋼管立柱均采用∠75×5 mm的6 m長角鋼進行連接，使之形成剪刀撐作用，以保證鋼管立柱間的橫向穩定性。鋼管立柱底板須與基礎預埋鋼筋進行焊接牢固。

（4）縱向分配梁：鋼管立柱頂部設置4 m長的I20a縱向分配梁，以確保上部拱片將自重通過分配梁傳遞給下部鋼管承重。縱向梁與立柱頂部鋼板采用雙面焊接，相鄰兩節縱向梁在工字鋼腹板處采用等強度連接板連接。

（5）纜風繩設置：為了確保支架的整體穩定性，增加其對抗風等水平荷載的能力，須在支架兩側各設置四道纜風繩。將纜風繩的一端固定于鋼管立柱頂部（編號為1-1、1-2、3-1、3-2、5-1、5-2、7-1及7-2的立柱），另一端則用45號角鋼將其固定于兩側的地面上，角鋼的入土深度不應小于1.5 m，且須確保纜風繩承受的受拉力均勻。

3.3 支架受力驗算

3.3.1 地基承載計算

荷載計算：混凝土每方重2 400 kg；I20a工字鋼每延米重27.9 kg，共計4根28 m；Φ32.5 mm鋼管立柱每延米重62.5 kg，共計14根114.8 m；∠75×5 mm角鋼每延米重5.9 kg，共計26根156 m。

（1）板支架重。支架頂主要承受上部預制混凝土拱片重量，C40混凝土拱片約41.4 m3，HRB335鋼筋5 063 kg，總重量約為：G=41.4×2 400+5 063=104 423 kg，取105 kN計算。

（2）工字鋼、立柱及不等邊角鋼產生的荷載F1。

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

（3）風荷載F2。按照10年一遇基本風壓計算，福鼎地區偏于安全，取0.35 kN/m2，橋長42.4 m，橋寬4.5 m，則風荷載F2=0.35×42.4×4.5=66.78 kN。

恒載分項系數取1.2，則總荷載為：

Q地=（G+F1+F2）×1.2=216.8 kN

基底容許地基承載力需大于P=Q地/A=216.8÷（14×0.6

×0.6）=43 kPa，而支架基礎設置在主線石方路基段，承載力﹥120 kPa，因此地基承載力滿足要求。

3.3.2 主柱安全性計算

根據標高，鋼管立柱最高處為10.071 m。

鋼管立柱上的荷載：F=105×1.2=126 kN。

鋼管立柱直徑325 mm，壁厚6 mm，截面積：A=

3.14×（ 162.5^2?156.5^2）=6 010 mm2。

回轉半徑：=1 128 mm。

長細比：λ=L/r=10 071/112.8=89.3<[λ]=250，滿足要

求；得ψ=0.881，σ==237 450/（0.881×6 010）=

44.85 N/mm2<設計強度[σ]= 215 N/mm2，滿足要求。

鋼管立柱承載力：

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

4 結束語

寧德沈海復線雙福高速公路福鼎貫嶺至柘榮段A3合同段人行天橋上跨高速公路采用構件預制、現場裝配安裝施工工藝進行施工，大幅減少了施工作業風險，縮短了施工工期，同時也取得了良好的社會效益和經濟效益，尤其是高速公路裝配式人行天橋施工技術成功研究應用的工程實踐，為類似工程設計與施工建設提供了重要的參考依據和借鑒。

參考文獻

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[3]覃世坤. 鋼筋混凝土剛架拱橋施工技術[J]. 中國城市經濟， 2011（15）： 247-248.