作者：李亚军 单位：中建五局钢结构公司
近年来，随着经济的快速增长和旅游业的蓬勃发展，人们对山水休闲游憩的需求日益增加，城市景观生态建设逐渐成为城市发展的重要引导方向。利用城市周边现有的自然资源，建设集“休闲”、“健身”、“旅游”、“娱乐”为一体的山地步行步道，成为重拾城市活力的有效手段。大量山地建筑被建设，尤其是索道、步道、游客服务中心等均采用了钢结构。适宜的步道建设，可以避免极端事件对游憩活动的负面影响，在保护生物多样性方面具有协同效益。
国内外一些城市对山体步行步道的建设进行了探索和尝试，如广州的“云端步道”、福州的“福步道”、厦门的“绿色步道”、新加坡的南岭步道等。山体步行步道建设最大的争议在于建设过程中对原有山体及自然资源的破坏，违背了人与自然和谐共处的基本理念。
因此，在施工过程中必须严格保护现有山体地形，施工过程中尽量减少对生态环境的影响。这意味着施工路线上不能进行大规模开挖和筑路，也不能使用现代化机械设备进山施工。整个蜿蜒步道需要在接近原始山林的环境中作业，其施工难度不亚于各种跨越大河、峡谷的桥梁。另外，目前对山地步道施工在施工工艺、施工机具等方面都缺乏系统的整理和研究，国内外尚无具体的施工技术指导方法。
项目概况
珠海凤凰山步道项目位于凤凰山森林公园东南侧，连接沿线城市公园及景区，巧妙利用凤凰山地形，打造一座眺望山海的缓行生态健康廊桥。全长约8.6公里，总用钢量约6000吨，主体结构为单柱墩钢板梁结构体系，整体顺应山势而建。
钢结构体系分为竖向独立钢柱、箱梁、悬臂T形梁结构。独立钢柱采用圆钢，最大型号为D800×32，最大高度为15m；箱梁、悬臂T形钢筋梁结构桥面标准净宽3.6m，最大跨度为16m；基础部分根据不同地质情况分别采用人工挖孔桩基础、岩锚基础、微型钢管桩基础。桥墩与桥台采用M48锚栓连接。主梁为箱形，宽0.64m，高0.7m，主梁两侧设T形钢筋悬臂次梁。全程采用10.9S级M28高强螺栓连接，间距不大于64m设伸缩缝。桥墩与主梁采用焊接或橡胶支座连接。
图1 珠海凤凰山步道
施工关键技术
关键施工设备选择
针对山地栈桥的结构特点及现场施工条件，对公路、铁路系统建设过程中常用的架桥机安装方案进行调研分析，施工作业面至少要达到两个标准段长度，且要以已安装的桥墩作为支撑点，在地形复杂的山区环境下无法满足使用要求，且山地栈桥极小的曲率半径无法满足其行车条件。考虑到结构形式及施工条件的限制，研发了适用于山区栈桥项目的桥面吊装设备，大大提高了施工进度、施工质量及施工安全。
图2 桥面轨道起重机施工
主要建设措施
目前桥梁合龙施工工艺一般采用顶推法、配套切割法、配套切割顶推结合法，因山区地形条件较差、施工环境受限，综合考虑经济效益和施工便捷性，采用桥面起重机分段顶升施工工艺。
本项目进行了多处桥面吊装工况分析及行车工况模拟，确定了设备自重、设备尺寸、吊装性能、最小转弯半径、行车坡度、承载能力等关键因素，同时还需考虑设备的安装拆卸及人机工程学的各项要求，综合工程、机械、力学、遥感等多个专业问题广州联合钢结构，与设备厂商合作进行设备设计研发。项目最终确定为适用于山地钢结构人行步道安装的桥面轨道起重机及遥控轨道式运梁小车（以下简称桥面起重机及运梁小车）。桥面起重机设备自重为14t，16m作业半径起重量为3.5t。
其主要特征是：桥式起重机由有轨平车和起升系统组成，能在热轧H型钢铺设的轨道上行驶。起升作业时，桥式起重机锚固在已安装好的柱顶，通过起升系统依次将下一跨的柱、梁及二次构件吊起，再铺设轨道向前移动到下一跨的柱顶，重复吊起；运梁小车为远距离操控，在桥式起重机轨道上行驶，在线路上来回运输物料。
图3 桥面吊装施工模拟图
施工重点难点分析
（1）山路全长约8.6公里，桥型复杂，桥面钢梁采用高强度螺栓连接，对施工测量精度要求极高。由于现场山高林密，信号差，若使用GPS放点，误差较大；若使用全站仪测量，需多次调点，也会产生较大的累积误差，大大影响测量作业。因此，精准测量定位是施工的重点和难点。
（2）本项目山地步道设计段标准跨度为16m，因受山地地形环境限制，大型机械起重机械无法进场，且步道栈桥连续小曲率半径弯道多处，需分段吊装桥面箱梁。钢梁分段吊装时，施工要点是综合考虑构件运输、吊装半径、节点连接要求、桥面吊车站位尺寸等因素。
（3）现场安装采用分段吊装拼接，避免悬臂过大造成安装好的桥面组件挠度过大，导致组件安装不便或连接节点失效。在山区不利条件下，必须采用支撑架体系，以支撑悬臂段组件的结构安全。合理设计适应施工环境的支撑体系，确保施工阶段支撑体系及桥梁结构的整体稳定和安全是施工的重点。
主要施工技术措施
（1）考虑到现场桥吊作业条件、复杂的施工环境、对接节点操作的便捷性等因素，本工程走道钢结构安装工艺流程规划为：预埋锚栓→安装起始段（含桥面轨道）→安装桥面起重机及运梁小车→吊装钢柱→吊装跨中钢梁→吊装柱顶段钢梁→吊装二次构件→吊装轨道及加固措施→桥面起重机推进→重复下一跨柱梁吊装作业。
（2）鉴于桥梁测量定位要求高，且全桥位于复杂的山地环境中广州联合钢结构，对施工测量影响较大，本项目在施工前先采用静态测量技术，在沿线视线位置建立测量控制点，确保控制点直线距离不超过300米。施工过程中根据现场实际情况，采用2″水准全站仪测量定位，或对控制点进行加密后再进行测量。钢梁安装过程中，在梁柱节点固定前，对柱顶段钢梁对接接头进行精确测量定位。
（3）为解决箱梁合理分段问题，对施工过程进行模拟分析，将每标准跨16m钢梁分段为7m+9m组合。跨中分段起吊半径小，按9m分段工厂化加工；柱顶分段起吊半径大，按7m分段工厂化加工。由于分段钢梁在伸缩缝处断开，工厂加工时采用临时堆场板将其连成7m整体，安装完成后再将临时堆场板剪断。通过运输模拟分析，9m钢梁在桥面运输时可有效避开桥梁两侧障碍物，7m钢梁可满足桥面起重机位置要求，各分段重量均能满足吊装要求。钢梁所有拼接位置均采用“高强螺栓+双层夹板”连接，可大大减少热作业面。
(4) 通过对各工况施工过程计算分析，得到悬臂段挠度如图4所示。若不采取支撑措施，最大挠度可达31.3mm。悬臂前端挠度过大将影响后续钢梁的连接，因此需要对该状态下的钢梁采取临时支撑措施。
图4 无支撑体系悬臂段挠度图
因此，考虑现场条件，为减小悬臂段挠度，将支撑体系设计为类似斜拉桥的“缆索塔+缆索”形式（图5）。缆索塔采用热轧H型钢（HW294×302×12×12），高度为1.5m，缆索采用3t手摇绞车。悬臂段安装完毕后，起重机暂不松钩，用手摇绞车将缆索塔与悬臂段、固结段钢梁上的吊耳连接起来。再拉紧手摇绞车反向提升悬臂梁，再将缆索塔锚固在安装好的钢梁吊耳上，使钢梁、缆索塔、缆索相互支撑，形成空间结构，加强钢梁平面内刚度，形成稳定的支撑体系。如图5所示，有限元挠度分析结果表明，设置“缆索塔+缆索”支撑体系时，当手摇绞车施加张力至1.0t时，悬臂段最大挠度在3.07mm以内，满足钢梁后续对接安装要求。
图5 支撑体系悬臂段挠度图
（5）为保证桥吊在施工过程中的整体安全，每次吊装作业时，桥吊与钢柱之间均增加锚固措施。桥吊采用手摇绞车锚固于柱底。锚固方法为：采用4组5t手摇绞车，其一端与桥吊机机体上设置的拉环连接，另一端反斜锚固于柱脚加劲肋的预留孔内。每次作业前，均需将手摇绞车拉紧，将桥吊完全固定于柱顶后，方可进行吊装。
图6 桥面吊脚加强锚固措施
结论
珠海凤凰山步道项目自启动以来，就明确了针对原有森林公园“低干扰、轻介入”的建设理念，要求在建设过程中尽量减少对原有生态的影响。针对复杂的山体环境条件和结构特点，本文阐述了步道项目建设中的关键技术措施。这些措施有效地保证了项目的顺利进行，确保了施工的安全与质量，取得了良好的社会效益和经济效益，可供同类项目借鉴。
参考
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