摘要：本文以渝广高速公路二期工程施工时对已建桥梁下部结构改造为例，展开了对既有桥梁下部结构改造施工的安全分析。
关键词：桥梁下部结构；改造；安全
1．工程概述
渝广高速公路目前已投入运营使用，在其二期工程施工期间由于设计规划绕城互通（二期）B匝道下穿绕城互通（一期）D匝道2号桥10号墩、F匝道2、3号墩桥的线位，B匝道设计高程较原地面降低了12米，开挖后将导致一期工程D匝道2号桥10#桩基、F匝道桥2#、3#桥墩桩基暴露于地面上，无法满足原桥梁设计承载力要求，因此需对该部分桥墩下部结构进行改造设计，具体改造方案为：在原双柱墩桩基基础上增设6根Φ150cm桩基，对既有桩基通过钻孔植筋及浇筑新承台的方式进行新旧桩基的连接和固定。
2．安全性分析
2.1 物理环境改变
向下调整桥梁下部结构地面高程将既有桩基埋设段暴露于地面，导致桩基埋置深度不够，承载力降低，将无法满足桥面正常投入使用。暴露出来的桩身段由于表面凹凸不平容易受到损伤，影响其结构功能。
2.2 施工过程中的安全风险
在改造施工过程中容易造成桥面发生倾覆或者垮塌的风险，轻者容易造成桥面坡比发生永久性偏差。
2.3 安全措施
为了确保改造施工过程中不对既有高速公路造成损坏，改造后不影响高速公路正常运行，不可避免的要采取一系列安全施工措施。采取的措施应坚持以下原则：实用可靠、经济合理。在施工前通过计算分析后采取行之有效的临时钢支墩做为桥梁的临时支墩系统，确保在施工过程中桥梁的稳定。临时钢支墩的基础通过高标号的混凝土进行固定，采用型钢和钢筋制作钢支墩便于材料的回收利用。
2.4 计算分析
通过对桥梁上部结构的荷载分析、钢支墩稳定性分析、钢材强度分析、基底承载力分析等对临时钢支墩的设计进行分析验算，分析如下：
2.4.1上部结构荷载计算
考虑到目前施工结算F匝道尚未铺设沥青混凝土，也未正式通车，因此计算荷载的过程中仅考虑箱梁本身及墙式护栏等荷载。而连续箱梁内部的混凝土分布也不是均匀分布，可以考虑将端横隔梁与中横隔梁处混凝土采用集中荷载来计算，箱梁中间部分混凝土可以看做均匀分布。
临时钢支墩布置立面图
通过施工设计图纸核算，端横隔梁处混凝土为27.159方，中横隔梁处混凝土为36.212方，箱梁中间部分混凝土线性分布（包含墙式护栏混凝土）为每延米8.68方。则有混凝土分布示意图如下：
1、按照单跨简支梁计算
将该模型假设为单跨简支梁结构，由于施工过程中仅影响到7#墩。因此仅计算7#墩受力情况，简化模型计算为：F=(8.68*27*0.5+27.159)*26=3752.814kN
六个临时钢支墩为均分受力：
考虑到偏载：fn1=f*1.15=719.29kN
2、按照四跨连续梁计算
由于F匝道第二联共有四跨连续箱梁，可以将模型优化为四跨超静定结构，经过结构力学计算如下：
经过混凝土荷载系数换算后，7#墩受力：F=80.74*26=2099.24kN
六个临时钢支墩为均分受力：
考虑到偏载：fn2=f*1.15=402.35kN
3、优化验算
综合上述两种模型取荷载最大值则有，单个临时钢支墩结构受力为：
N=Fmax={fn1,fn2 }=719.29kN
2.4.2 钢管稳定性分析
通过钢材标准参数选择合适的钢材，选择3根DN350钢管：
钢管外直径：D=0.35m；钢管厚度：a=0.012m；
钢管内直径：d=D-2*a=0.326m；
钢管截面积：A=π*
=0.0127m2；
弹性模量：E=210000000kPa；
惯性矩（相对竖直方向）：
；
钢管长度：L=8.5m；回转半径：
；
长细比：=L/i=71.08<150满足长细比要求；
钢管失稳临界力Fcr=(π2 EI)/L2 =5218.66kN>719.29kN；
结论：选用的钢材满足临界力要求。
2.4.3 钢管强度分析
通过所选择的的钢材参照钢材相关公式可计算出以下数据：
钢管自重：P=8.45kN；钢管底荷载：N1=N+P=727.74kN；
钢管应力：∆1=N1/A=57.14kpa<210kpa
结论：满足钢管强度要求
2.4.4 基底承载力分析
通过对设计的钢支墩方案中支墩基础进行基底承载力分析：
承台高：h=1.5m；承台宽：b=1.5m；承台长：d=2.6m；承台自重：N2=hbdρ=149.76kN；承台底合力：N3=N1*3+N2=2332.98kN；承台底应力：∆2=N3/bd=598kpa<600kpa。
结论：基底承载力满足地基承载力要求。
3．施工工艺简述
3.1临时支墩施工: 采用手工葫芦配合汽车吊安装钢管，采取X型焊接方式将两根支墩钢管连接成整体。
3.2挖孔桩施工：挖孔桩采用人工开挖，人工清底，钢筋分节吊装，一次性浇筑成型。
3.3承台施工：采用机械开挖配合人工清底、凿除桩头，定型钢模配合施工，一次性浇筑成型。
3.4扩大桩基施工：采用定制钢模配合吊车进行立模施工，每次施工高度4.5m，一次性浇筑成型。
4. 安全保障体系
4.1 设专职安全员进行24小时旁站制度，及时纠正和消除施工中出现的不安全苗头；
4.2 对施工人员做好班前班后安全教育培训和技术交底工作；
4.3对各种临时的承重结构及模板认真计算核验，确保强度、刚度和稳定性满足要求；
4.4 高空作业要严格按照规范和安全作业规则佩戴安全帽、安全带、设置安全网，大风、大雨等不良气候条件下禁止进行高空作业；
4.5 吊装作业时，起重机下严禁人员逗留，并设立明显的作业和禁入标志，确保现场标识标牌清晰；
4.6 工地设立明显的安全警示牌和安全注意事项宣传栏；
4.7各类机械设备操作人员必须持证上岗，无证人员或非本机人员不得上机操作，安排专人每天对设备、仪器进行检查；
4.8场内的电路布置要规范，电器开关设在防雨防晒的电器箱柜内，距离地面不小于1.5m；
4.9冬季做好人员、机械设备的防冻工作。
5.应急救援预案
5.1 加强安全生产应急措施，成立“安全事故应急救援领导小组”。
5.2 重大安全事故应急处置基本程序
（1）发生重大安全事故后，现场人员应立即根据现场情况，拨打119、120、110急救电话，获取救援；
（2）施工现场及时组织救援和抢救工作；
（3）企业做好事后补救和善后工作
5.3 按要求做好现场各项应急处置措施
结束语
本文针对渝广高速公路在建设过程中发生的下部结构改造实例，分析了桥梁下部结构改造施工过程中的安全问题，对于整个桥梁施工工艺和技术措施安全性有着十分重要的意义。
参考文献:
[1]陈隆平.桥梁下部结构施工工艺及质量控制技术分析[J].四川水泥，2018，（05）：33.
[2]贾雷青.谈桥梁下部构造的施工技术[J].山西建筑，2018（21）：164-165.
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/1
标签：钢管论文; 桩基论文; 结构论文; 匝道论文; 荷载论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 《基层建设》2019年第9期论文;