6周 快速更換混凝土主樑 佐治亞州I-85高架橋換樑術紀實

2017年3月30日,在亞特蘭大市的晚高峰時段,濃煙開始從85號州際公路

北行部分的高架橋下滾滾而來。調查人員稱,這場火災是人為故意縱火,燃燒了近兩個小時,燃燒物是下面一個國有倉庫的高密度聚乙烯管道。

由於持續的大火及高溫,導致了跨徑30米的一段預應力混凝土梁的鋼筋鬆弛,最終造成了橋樑的倒塌。因此,兩小時內,在沒有任何預警的情況下,美國最大的大都市之一,將近600萬居民失去了一條重要的10車道高速公路。

6周 快速更換混凝土主樑 佐治亞州I-85高架橋換梁術紀實

濃烈的大火使梁和墩柱上的混凝土分層。拆除只花了一個星期。

(圖片由佐治亞州交通部提供)

“坦率地說,這有點令人難以置信……”回憶起當天晚上看到殘垣斷壁的感覺,佐治亞州交通部(GDOT)建築總監Marc Mastronardi說道。但他的疑慮很快就轉向了探討如何解決問題的方案。接下來的便是工程師,製造商和承包商共同開啟重建I-85橋樑的努力。

I-85橋樑每天的運載量約250,000人次。通勤者只能穿越或經過I-285高速公路的主要匝道,目前交通量激增了20%,已經非常擁擠。GDOT的首席工程師,MegPirkle表示,當地的道路狀況更差。她說:“當地的街道,甚至是圍繞這座倒塌的國道,都被徵收了非常高的稅。” 亞特蘭大市沒有圍繞一個路網系統進行開發,因此該地區的交通沒有很好的替代方案。Peachtree路是該市南北交通的重要通道,此次交通量增加了約40%,附近的CheshireBridge路的交通量增加了一倍多。

許多小時後,佐治亞州的橋樑檢查員進入倒塌的事故現場。他們發現,現場情況不是很好。他們用錘子敲擊墩柱、蓋梁和橫樑的混凝土,圍繞倒塌的30米跨徑的5跨範圍內,混凝土都有嚴重的分層和剝落現象,分別影響了兩條北向和三條南向的道路。

“預應力梁沿底部法蘭有分層問題……”GDOT國家橋樑工程師Bill Duvall解釋說,“當檢查員敲擊混凝土時,會脫落。而相鄰的跨度也存在類似的問題。”

州長Nathan Deal宣佈Fulton縣進入緊急狀態,這使得當天在場的聯邦公路管理局官員能夠使用通過談判達成的項目合同。這就省去了再為項目制定一套完整計劃的時間。“這絕對是啟動重建的關鍵。”Mastronardi說道。

Pirkle表示,這種自由實質上把恢復工作變成了一個設計/建造項目,“在這個項目中,我們的國家橋樑工程師是項目經理,當我們的橋樑完成了設計的部分時,它們立即被交給承包商或製造方。”

事實上,DuVall在倒塌當晚與預應力梁的製造商通了電話,當時他正站在殘骸前。這些在I-85上使用的梁是由美國國家公路和運輸官員協會(AASHTO)定義的V型梁,這些梁為適應現場的特殊性而被修改過。

“就這座橋而言,這是一個相當複雜的區域,因為我們讓Piedmont路在一個陡峭的斜面上穿過。”DuVall說,“為了對毗鄰Piedmont路的梁進行框架設計,我們用了這些梯形跨度。6個跨度,每個跨度都有不同的梁間距和不同的跨徑。”

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一臺巨大的起重機正在安裝新的橫樑。工作人員每週7天,每天24小時工作,以儘快完成項目。

(圖片由佐治亞州交通部提供)

DuVall瞭解到,使用原先的梁類型可能會延遲該項目,因為現在這種梁比1984年建造時更少見。相反,DuVall和他的團隊選擇使用由AASHTO開發的63英寸bulb-tee梁,它具有相同的深度但設計效率更高。

“但這也意味著我們必須設計每一根梁,”DuVall解釋道。這相當於有61種不同的梁,有些梁比其他梁更難製造。然而,在換梁方面,最初的橋樑資料已於1996年存放在數字檔案館中,工程師們可以利用這些寶貴的資源。

“擁有這些原始資料有一個巨大的好處,” DuVall說。“我們能夠模仿其中的很大一部分,當然還需要設計新的部分……這次我們使用鋼隔板替代普通混凝土來加快施工速度。”

佐治亞州交通部聘請了總部設在Marietta的C.W.Matthews承包公司作為該項目的承包商,以及總部設在北卡羅萊納州Greensboro的D.H.Griffen公司作為拆除階段的分包商。僅用了一週時間,拆除小組與GDOT工程師合作,小心地移除了梁末端的連接件,並確保所有的東西都被拆除,不會損壞任何殘留的元件。

“令人驚訝的是,在事件發生後的一週內,現場就被清理乾淨,並很好地轉變為重新施工的場地。”DuVall說。

由於發生倒塌的6個跨度內的梁都較為老舊,C.W.Mathews首先將注意力集中在了這些區域,與製作商合作,制定管理交付的時間表。施工團隊設計了一個精確的施工進度計劃,從最簡單的要素到最困難的要素,並倒推整個工作流程。

Mastronardi指出,壓縮的施工進度計劃和每週7天、每天24小時的工作量需要特別精確地進行任務分配。這使得工作人員幾乎每小時都在想,下一步該去哪裡?如果有問題,該如何解決……

該小組能夠重新利用原來的基礎,並在手工錘子的幫助下,承包商的工作人員小心翼翼地將混凝土從柱子上移出,直到從頂部到底部的主鋼筋都沒有受到任何火災破壞。之後,增加鋼筋和新的混凝土,重新澆築墩柱。

該團隊最初設定了6月15日重新開放這座橋,其中包含因天氣原因而損失的天數。一個關鍵的問題是61根預製的梁如何交付。製造商利用兩個工廠來完成所有預製,佐治亞州交通部則授權州巡邏隊全天候護送並交付這些梁。

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大橋樑體更換後,交通再次恢復。

(圖片由佐治亞州交通部提供)

2017年5月13日這一天,由於天氣異常,DuVall和他的工程師團隊迅速採取行動,進行梁的設計及更換,甚至比預計的時間提前完成。 “從一開始,最大的挑戰就是這些梁,” Pirkle說,“當Bill Duvall決定重新設計它們,然後在第二天把計劃交給承包商時,這才是使工程早日完成的真正原因。”

在重建後的I-85高架橋通車儀式上,美國交通部部長Elaine L.Chao、州長Deal、佐治亞州交通部專員Russell McMurry,及其他州官員一起慶祝了該項目的完成。


作者 / Kevin Wilcox

編譯 / 裴小吟


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