DBIA2019最佳中小桥–亚特兰大市考特兰街大桥重建项目

来源: Al Bowman等 桥梁杂志

DBIA2019最佳中小桥–亚特兰大市考特兰街大桥重建项目-BIMBANK

坐落于美国佐治亚州的亚特兰大市中心,有着110年历史的考特兰街大桥(Courtland Street Bridge)是通往州议会大厦和佐治亚州立大学(GSU)中心校区的必经之路。这座桥跨越多条铁路线,周围被7栋校园建筑环绕,要想拆除和重建它是十分复杂困难的。

2018年5月至10月间,在原址上更换新桥的项目,仅用了155天就完成了旧桥的拆除和新桥的安装。这个桥梁更换项目是由佐治亚州运输部(GDOT)主导,C.W. Matthews建设公司和Michael Baker国际公司参与的设计/建造合作项目。

为了不影响成千上万名通勤者和32000名大学生的日常校园生活,设计建造团队使用快速桥梁施工(ABC)方法,将建设时间从两年减少到180天。并在有限的时间内,利用微型桩、预制混凝土梁、早期高强度混凝土和创新性的阶段设计方案,在替换这座历史悠久的桥梁的同时,解决了公共设施繁多、通行严重受限,以及面临的多种安全和协调利益相关者等问题。

协调各方利益 快速拆除旧桥

20世纪初,铁路的修建促进了亚特兰大市的发展,但同时也造成了城市的分裂,给居民带来了不便,促使人们呼吁在华盛顿街需要架起一座高架桥来改善交通。当时的铁路公司也参与了高架桥的建设,因为他们想关闭附近的一个过街通道,以调整他们的铁路运营线路。1906年,经过几年的争论,亚特兰大市议会批准了华盛顿街高架桥,也就是现在的考特兰街大桥的建设。

最初的桥梁有28跨,长约422米,宽约18米,两边各有2.5米宽的人行道。桥梁为复合结构,其中在南侧有一跨越铁路线的钢结构桥跨,但在桥台连接处采用的是钢筋混凝土结构。华盛顿街高架桥于1907年9月通车,该项目耗时约18个月,耗资12.6万美元,成为当时亚特兰大市最长的高架桥。

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两年后,大礼堂和军械库建在了这座桥的附近。大礼堂曾举办过许多活动,例如大都会歌剧院(Metropolitan Opera)到亚特兰大的访问,这也促使考特兰街成为亚特兰大市的社交和商业活动中心。1913年,佐治亚理工学院(佐治亚州立大学的前身)在高架桥旁建立了自己的校区。今天,佐治亚州立大学的中心校区被考特兰街大桥一分为二,原先的大礼堂和军械库变成了现在的佐治亚州立大学的达尔伯格大厅。

旧桥的拆除工作于2018年5月开始,恰逢佐治亚州立大学春季学期结束。施工团队安排了两名负责拆除工作的承包商,他们从铁路轨道开始,朝相反的两个方向(南向和北向)分别进行。

在拆除过程中,协调利益相关者、设置安全防范措施是至关重要的。在一些路段,只有1.27厘米的膨胀材料将拆除区域与附近的建筑分隔开来,其中包括一座保护性历史建筑。而且,佐治亚州立大学的暑期班也在进行中。因此,需要对利益相关者进行深入的沟通协调,以维护施工现场周围的安全出口区域。因为涉及亚特兰大捷运站和CSX铁路通道的拆除,而这两个地方每晚只能进行90分钟的施工作业时间,这也给项目施工带来了极大的挑战。

积极调度 确保项目按时完工

在2018年之前,考特兰街大桥曾在1950年和1995年进行过两次修复重建。然而,日益增加的通行车辆数量和重量,不得不迫使佐治亚州运输部寻求更持久的解决方案。为了尽可能地缩短桥梁的施工时间,佐治亚州运输部选择使用设计/建造模式来重建桥梁,包括采用快速桥梁施工(ABC)技术。

从项目一开始,设计建造团队就意识到,施工冲突和有限的通行权是面临的主要挑战。由于通行权的限制,传统的ABC技术在该项目中不可行。因此,满足项目进度目标的最佳方法,是通过积极的工作调度和具有开创性的材料使用。

利用佐治亚州运输部提供的基础设施开发计划,团队通过透明塑胶沙盘模拟施工过程,避免与其他现有的公共基础设施冲突,并创建出基础施工大样的图形,在可接受的跨度范围内设计桥梁的通行空间和其他设备的安装位置。除了有较多的公共设施以外,还需要考虑一系列的车道和通往两个停车场的行人通道。

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由于先前的考特兰街大桥经历过几次翻新,有几个不同的基础类型,增加了项目的复杂性。此外,当使用雷达来探测地基的情况时,研究小组发现有一座建筑的地基是绕着这座桥建造的。

为了克服这一系列的困难,团队绘制了所有车道、公用设施及现有基础设施的布置图,以确定新桥的跨度,以及在狭窄的施工通道上运输材料的同时,将场地冲突最小化。最后,几乎所有基础设施的地基都没有与现有的公用设施发生冲突。

选择微型桩基础是因为它们比其他深基础类型具有多种优势。首先,微型桩可以在现有桥梁服役期间,在桥下安装低架空线设备,这很重要,因为在一些路段,地面和旧桥之间的净空低至3.7米;其次,微型桩采用钻孔安装方法,不会对周围结构造成振动损伤;第三,微型桩通常比传统的桩基础具有更大的承载力,因此所需的数量更少,这有助于避免施工冲突。

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直径为24.5厘米的微型桩在基岩下的埋深可以达到24~27米,并用高强度水泥灌浆固结。这些桩可以承受的最大压力为2470KN,拉力为556KN。较大的承载力允许设计师可以将基础尺寸最小化,进一步减少地下施工的冲突。由于现场施工空间的限制,架梁的设备只能放置在施工作业范围内,这极大地影响了附近跨度小于30米的桥梁的施工。由于预制的预应力混凝土梁是一种经济的解决方案,因此在该项目中采用了多种类型和尺寸的预应力混凝土梁。当一个跨度的梁体安装就位后,起重机就移动到下一个跨度,开始吊装梁体。

等待混凝土达到所需强度通常要10天或更长的时间,但由于项目工期紧张,设计/建造团队与混凝土供应商合作,开发出能在24小时内快速达到所需强度的早期高强度混凝土。因为桥面较宽,需要厚墩帽,如果使用现场灌浆连接预制混凝土桥墩,考虑到场地的限制,这将很难实现。

因此,在跨中使用预制的钢模板是一种常见的做法。为了快速完成这个项目,团队采取了不同寻常的步骤,在每个跨度的末端使用钢模板。首先,在每一端使用预制的k形钢框架,省去了形成传统现浇混凝土端模板所需的劳动力,从而将安装每一跨所需的时间减少了一周。这种创新的方法确保了项目按时完成。

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一个关键的项目要求是大桥的关闭时间必须限制在6个月以内。大桥关闭后,施工团队就需要全天候作业。为了满足工程进度,采用了创新的分阶段设计和施工方法。2017年9月开始施工,要求在2018年1月1日之前必须完成地基的施工,2018年5月之前完成数百米预应力混凝土梁的预制安装。为此,设计师与佐治亚州运输部沟通,在完成整座桥梁的图纸之前,就获得了地基、主梁的设计批准文件。这样做使得在项目的早期就获得各项政府的批准文件,保证了后续的建设可以如期进行,而其他次要的细节可以在项目过程中进一步讨论决定。

新的考特兰街大桥有12跨,全长344米、宽18米,为现浇混凝土桥面。该项目赢得了2019年佐治亚州运输质量合作项目,设计/建造类别的预制拼装桥梁设计奖,并被美国设计/建造学会(DBIA)评为2019年最佳中小型桥梁项目。因其设计/建造团队人员的专业技能、州运输部的灵活调度、州立大学的配合,成功地重建了亚特兰大市中心的历史地标性桥梁,也巩固了亚特兰大市在佐治亚州的经济中心地位。

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