黃厚軍

廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510725

早期的森林步道一般設(shè)置于城市中間或市郊的山體中，步道終點(diǎn)多設(shè)有廟宇、古跡文物等景觀點(diǎn)。步道簡陋，步行條件差，人流量稀少。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市人口的快速膨脹，原有城市中間的山體顯得小了，原有市郊的山體變成了城市的一部分。這些山體很快成為市民健身鍛煉、休閑觀光的好去處，因此也就有了森林公園[1-2]。早期政府限于財力，通常對既有的森林步道進(jìn)行改造，形成了帶有城市味道的城市森林步道。隨著政府財力的增強(qiáng)，城市森林步道迎來了建設(shè)的高潮。

目前，國內(nèi)外采用鋼結(jié)構(gòu)建造的城市森林步道案例仍較少，較為知名的案例有：新加坡森林步道；福州左海公園—金牛山城市森林步道第1標(biāo)段工程，簡稱“福道”，是我國首例完成建設(shè)的城市森林步道，項目位于福建省福州市，于2017年12月15日竣工。

1 工程概況

本文以白云山麓湖越秀山連通工程（一期）勘察設(shè)計施工總承包為依托。白云山麓湖越秀山連通工程，簡稱云道項目，南起中山紀(jì)念堂北門，經(jīng)越秀山、雕塑公園、麓湖高爾夫練習(xí)場，東至麓湖西岸，總長度約為5.4 km，其中地面園道長約2.0 km，空中步道長約3.4 km。通過空中步道和地面園道的連通，實現(xiàn)了從中山紀(jì)念堂直達(dá)白云山的目的。

空中步道橋體主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最大跨徑16 m，橋面板和地面最大高差20 m，步道寬3～5 m，全路徑均為剝蝕殘丘和丘間溝谷，地勢變化大，其中飛鵝嶺、麓湖公園地形陡峭，飛鵝嶺自然坡度達(dá)20°以上，路徑沿線高差可達(dá)30 m。

2 研究方法

本文通過采用調(diào)查研究、生產(chǎn)實踐和項目示范相結(jié)合的研究方法，使三者相互補(bǔ)充、相互校核。在調(diào)查已有工藝的基礎(chǔ)上，通過對大型鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形式受力分析、安裝及節(jié)點(diǎn)處理等方面的工藝進(jìn)行研究，并將研究成果應(yīng)用于云道項目當(dāng)中，最后進(jìn)行總結(jié)。

3 空中步道結(jié)構(gòu)形式選擇及受力分析

3.1 空中步道結(jié)構(gòu)形式選擇

云道的標(biāo)準(zhǔn)跨采用Y形柱鋼框架梁結(jié)構(gòu)體系，一是為了迎合廣州市民生工程項目的特色與美感要求，以廣州城市標(biāo)志——“五羊”作為主要設(shè)計理念；二是減少下部支撐結(jié)構(gòu)對原地面的破壞，相較于傳統(tǒng)的直接坐落于地面的道路，采用Y形柱鋼框架梁結(jié)構(gòu)體系，其占地面積縮減至不到原來的1/16，大幅度減少了對原森林和植被的破壞（圖1、圖2）。

圖1 Y形柱

圖2 空間Y形柱

Y形柱采用圓管截面，主受力框架梁采用焊接H型鋼，梁柱采用剛接，次梁采用焊接H型鋼。標(biāo)準(zhǔn)段每跨16 m，鋼梁-鋼柱采用螺栓焊接。Y形柱主截面規(guī)格分為φ450 mm×20 mm、φ500 mm×20 mm、φ550 mm×20 mm、φ600 mm×20 mm和φ800 mm×16 mm幾種，斜撐規(guī)格分為φ299 mm×16 mm、φ350 mm×20 mm、φ219 mm×16 mm及φ400 mm×20 mm幾種。柱長根據(jù)實際場地標(biāo)高確定。上部橋段采用模塊化設(shè)計，分為3 m寬標(biāo)準(zhǔn)直段、曲線段、梁柱連接段、休息平臺段、云心亭。

3.2 不同工況下的結(jié)構(gòu)受力分析

針對云道全線段，采用軟件SAP2000進(jìn)行彈性計算（模態(tài)、重力、風(fēng)、小震），反應(yīng)譜、舒適度分析，整體穩(wěn)定等計算，以及彈性計算復(fù)核。其中基本組合有30種工況，標(biāo)準(zhǔn)組合有17種工況，共計47種工況。通過研究發(fā)現(xiàn)，采用此類結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)場焊接工作量較小、施工速度快、傳力清晰、受力可靠等優(yōu)點(diǎn)。

4 大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝

4.1 起重設(shè)備選型與施工平臺搭設(shè)

1）起重設(shè)備選型：為了減少大型起重設(shè)備進(jìn)出場以及施工作業(yè)時作業(yè)面布置對周邊森林植被的破壞，根據(jù)云道單個節(jié)段最大質(zhì)量為9 t的實際情況，選用30 t和50 t汽車吊作為空中云道的起重設(shè)備，單臺汽車吊負(fù)重約8 t，最大作業(yè)半徑為12 m。

2）施工便道及平臺搭設(shè)：對于條件良好的施工道路，利用現(xiàn)場原有道路直接吊裝，而對于吊裝區(qū)域位于森林公園內(nèi)且周圍樹木植被眾多的位置，則可沿云道線形修建架空施工便道和平臺，以此作為運(yùn)輸便道和吊裝場地，減少對周圍森林植被的破壞。在云道附近修建的架空施工便道凈寬5.3 m，供運(yùn)送材料車輛和吊車通行。根據(jù)現(xiàn)場條件，架空施工便道的基礎(chǔ)主要采用天然基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)支墩，部分可利用云道的支墩，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷片架和工字鋼形成橋面系（圖3）。

圖3 施工便道剖面示意

4.2 鋼結(jié)構(gòu)分段吊裝

1）鋼柱吊裝：本工程采用吊車直接吊裝、安裝拔桿吊裝、在已安裝的結(jié)構(gòu)上架設(shè)吊裝設(shè)備吊裝、在已安裝的結(jié)構(gòu)上拼裝構(gòu)件實行滑移安裝、搭設(shè)平臺高空散拼等多種方式。具體實施時，不同區(qū)域位置可根據(jù)實際情況采用將1種或2種或多種相結(jié)合的方式進(jìn)行構(gòu)件拼裝、吊裝、安裝。

2）鋼梁吊裝：橋段鋼架節(jié)段共分6組模塊，單個節(jié)段最大質(zhì)量9 t，其中L1、L2、L3模塊為端頭模塊，雙墩R1、R2、S1模塊為跨間模塊（R1為直線段，R2為曲線段，S1為設(shè)遮陰棚及座椅構(gòu)造的休閑模塊）。Y形柱采用圓管截面，主受力框架梁采用焊接H型鋼，梁柱采用剛接，次梁采用焊接H型鋼。為便于搬運(yùn)安裝，跨間模塊分3段，段與段間的主梁腹板采用高強(qiáng)螺栓固結(jié)，翼緣采用焊接。

3）吊裝垂直度監(jiān)測控制：根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的吊裝尺寸，畫出柱腳預(yù)埋件或上一個完成安裝鋼柱的十字線，將預(yù)先制作好的預(yù)埋件與承臺進(jìn)行精準(zhǔn)可靠固定，定對十字線。

主體結(jié)構(gòu)的吊裝定位全部采用全站儀進(jìn)行精確定位，通過平面控制網(wǎng)和高層控制網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，在吊裝過程中對主梁兩端進(jìn)行測量定位，發(fā)現(xiàn)誤差及時修正。

5 連接節(jié)點(diǎn)方式

5.1 柱腳固接形式

利用鋼板帶作為定位環(huán)，對鋼管柱柱腳錨栓的位置進(jìn)行定位，保證位置精確，而后采用鋼管支架固定鋼板帶的方式進(jìn)行鋼管柱柱腳錨栓的空間定位，使之形成一個獨(dú)立穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，待柱腳下部混凝土澆筑完成后，通過錨栓中的單螺母調(diào)節(jié)并控制柱腳的標(biāo)高，保證鋼管混凝土柱柱腳的安裝精準(zhǔn)度。

5.2 鋼梁節(jié)點(diǎn)連接方式

梁與柱剛性連接時，柱在梁翼緣上下各600 mm的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，焊接工字形柱的翼緣與腹板。箱形柱壁板件間的連接焊縫，應(yīng)采用坡口全熔透焊縫。H型鋼梁上下翼緣和腹板的拼接焊縫應(yīng)錯開，并避免與加勁板重合。

5.3 伸縮縫安裝

本工程沿著縱向每150～250 m位置設(shè)置一道結(jié)構(gòu)伸縮縫，結(jié)構(gòu)伸縮縫采用的是聚氨酯彈性體伸縮縫，具有施工通用性好、整體結(jié)構(gòu)合理、受安裝精度影響小、質(zhì)量容易得到控制和便于施工的優(yōu)點(diǎn)。為使橋面與路面的連接能夠舒適平整，先進(jìn)行橋面與路面的鋪設(shè)，后根據(jù)橋面與路面的標(biāo)高進(jìn)行伸縮縫的安裝。

6 效果檢驗

通過采用上述方法和工藝后，云道項目在缺乏相關(guān)工程經(jīng)驗和地形險峻復(fù)雜的施工條件下，大大提高了施工精度和安裝效率，使項目在90日歷天內(nèi)按期完成，并實現(xiàn)了不動遷、不改變、不破壞森林植被原貌的目標(biāo)，且不影響附近的居民住宅樓、學(xué)校等建筑。

7 結(jié)語

綜上所述，通過對城市森林空中步道結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行受力分析、生產(chǎn)安裝工藝和連接節(jié)點(diǎn)的研究，并提出了相關(guān)施工工藝和措施，提高了生產(chǎn)施工精度和效率，從而保證了施工質(zhì)量，縮短了工期，減少了對周邊森林植被的破壞。在目前國家大力推崇綠色施工、質(zhì)量優(yōu)先的大背景下，不斷優(yōu)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及提高生產(chǎn)安裝的精度和效率，是我們需要持續(xù)研究的方向。

[1] 秦小萍,魏民.中國綠道與美國Greenway的比較研究[J].中國園林,2013,29(4):119-124.

[2] 趙海春,王靛,強(qiáng)維,等.國內(nèi)外綠道研究進(jìn)展評述及展望[J].規(guī)劃師,2016,32(3):135-141.