上海浦东建筑设计研究院有限公司 上海
摘要：济阳路快速化改建工程是上海中心城区快速路网组成部分之一，在上海市中心城区复杂工况的情况下，设计人员能够因地制宜，采用了基于BIM技术的全过程设计服务、预制拼装、全隐形声屏障等先进建造技术。
关键词：市政改建工程、复杂工况、BIM技术、预制拼装、全隐形声屏障
1 项目背景
随着上海城市建设的快速发展，中心城区交通骨架道路不断向外延伸，济阳路作为连接上海中心城区与浦东中环线、外环线两大交通枢纽的主要干道，车流量与日俱增，已不能适应区域经济社会的发展，急需进行改建。改建完成后的济阳路高架将使上海市“申”字型快速化高架道路网络更加完善，通行量将大大增加，快速化交通辐射能力显著提高。
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图1济阳路地理位置图
2 设计标准及规模
济阳路快速化改建工程北起卢浦大桥，南至闵行区界，接闵行浦星公路-芦恒路节点改造工程，全长7.1km。
采用“主线高架快速路+地面辅道主干路”的总体布置模式，设计主线高架双向6车道，快速路标准，80km/h设计车速；地面辅道双向6~8车道，主干路标准，50km/h设计速度。
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图2济阳路项目总体布置图
3 工程特点与难点
济阳路项目属于特大型市政改建工程，项目体量大，涉及工序繁多，影响面广。同时项目紧临居民小区，环境敏感；地下障碍物复杂，需要保护的构筑物和地下管线众多；周边交通复杂繁忙交通保障要求高。
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图3 济阳路地下障碍物与桥梁桩基管线示意图
4 设计特色
4.1 基于BIM技术的全过程设计服务
配合本项目代建单位浦东工程建设管理有限公司，基于本工程制定了高架桥梁BIM实施导则和数据标准。依托BIM实现全寿命周期管理与决策，建立智慧管理平台，有效提升高架桥梁工程标准化、信息化、智慧化程度；通过BIM、GIS、MR、AI、IOT等智慧元素的协同与共享，实现工程建设全过程集约化智慧管理。
项目前期阶段：现状场地分析；土地权属分析；总体方案模拟；
项目设计阶段：参数化模型创建，市政管线综合，预制构件标准化设计；
项目实施阶段：工程进度管理、工程质量管理、智慧工地建设。
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图4济阳路智慧工地平台
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图5济阳路工程BIM模型
4.2复杂工况下的现代建造技术应用
本工程秉承“长策划、短施工、高效率、低影响”的理念，创新施工组织，革新施工工艺。确保工程按期、保质、和谐完成。
①预制拼装技术的应用
相对于传统现浇施工，预制装配式施工的优点主要有：施工速度快，效率高；对周边环境影响小，较为环保；对交通影响小；预制工厂化，便于质量控制。在施工场地受限，交通压力大的城市高架建设中，预制装配式工艺具有明显优势。
本工程济阳路快速化改造工程位于中心城区，现状交通非常繁忙且时常拥堵，施工场地局促，如采用传统的现浇施工工艺势必对环境造成较为严重的污染，对交通带来严重的影响，且施工效率低、风险大、能耗高。因此，为有效减小基础设施建设与民生之间的矛盾，加快施工速度，主动适应文明施工要求，本工程桥梁方案以采用全预制拼装技术为重要原则。
桥梁结构除承台由于体量较大受预制、吊装条件限制采用现浇外，其余部位均考虑采用预制拼装技术，主线高架共实现230余根预制立柱、130余个预制盖梁、19跨钢结构及钢混组合结构梁、510多榀预制小箱梁及预制空心板梁的工厂预制和现场拼装以及1000余根钢管桩的沉桩。
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图 6 本工程预制拼装示意图
桩基
根据上海地区处于冲积层软土地基的地质条件，下部结构宜优先采用桩基础。本工程为在既有济阳路老路上进行新建及改造高架结构，由于现状济阳路交通量大，为提升工程建设速度和质量，前文提出了本工程济阳路主线高架桥采用全预制拼装的设计理念。传统钻孔灌注桩存在施工速度较慢，泥浆外流，对环境污染较严重，成桩质量难控制等缺点，与上述理念不符。因此，本工程在地质条件较好的路段下部结构桩基础采用预制钢管桩。传统预制桩打入方式，振动大、噪音大、对周边环境有较大影响，本工程采用免共振液压振动锤（ICE）打入方式，施工速度快、振动小、噪音小、桩身质量易控制、环保性能好，同时提高了工程预制装配率。
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图 7 钢管桩施工
立柱
为减轻吊装重量，本工程桥墩采用双立柱形式，标准段立柱截面尺寸为1.5m×2.0m，单立柱最大吊装高度约14m，吊装重量约105t。对于预制、吊装超限的立柱，采用竖向分段的方式。立柱及承台、立柱与立柱间均采用灌浆套筒连接。该连接方式采用立柱内预埋套筒连接承台预埋钢筋，通过套筒内灌注高强无收缩水泥灌浆料填充钢筋与连接套筒间隙，硬化后形成接头，将承台钢筋中的力传递至立柱钢筋形成连接。
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图 8 立柱与承台灌浆套筒连接
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图 9 首根立柱吊装
盖梁
根据桥面宽度不同，盖梁结构形式可分为三种情况，主线标准段桥宽24.5m，盖梁宽24.0m，双立柱接大挑臂盖梁形式；主线加宽段桥梁宽度约27m～45m，根据加宽宽度不同分为三柱盖梁和四柱盖梁两种结构形式。
对于标准宽度的双立柱盖梁，结构重量约220t，采取整体预制的施工方式，立柱与盖梁同样采用灌浆套筒连接。
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立面图 侧面图
图 10 标准段盖梁预制拼装方案图
对于加宽段四柱盖梁，在两个中立柱之间的盖梁上设置结构断缝，使之形成两个独立的盖梁结构，分别进行整体预制后拼装在相应的立柱上，最大运输吊装重量约230t。
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图11 四柱盖梁预制拼装方案图
对于加宽段三柱盖梁，采用横向分两段预制，现场安装到立柱上后现浇湿接段连接成整体的方式，如下图所示，盖梁预制段1和预制段2在预制场预制好，运输到现场后将盖梁预制段1安装在立柱1和2上，利用现场搭设的临时支架将预制段2安装在立柱3上，然后连接预制段间的外伸钢筋并浇筑湿接段混凝土，达到强度后张拉预应力钢束，之后拆除临时支架。
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图 12 三柱盖梁预制拼装方案图
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图 13 标准段盖梁吊装
上部结构
本工程是对既有交通设施的改造，情况较为复杂。由于线路较长，沿线跨越的横向道路、河道数量众多，涉及到的轨道交通线路较多，有正在运行的轨道交通8号线，规划22号线、规划机场联络线等线路，同时存在合流污水箱涵、航油管、原水箱涵等需重点保护的管线，且路面下既有管线密集。因此，上部结构形式较为复杂。其中标准段上部结构采用在上海地区使用较为成熟的结构简支桥面连续的预制小箱梁结构方案，在跨越横向道路、地铁、原水箱涵等重要节点时，根据不同结构形式的跨越能力，分别采用简支钢混凝土组合梁、简支钢箱梁以及连续钢结构箱梁。主线高架全线上部主体结构均采用工厂预制，现场吊装的施工方式。
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图 14 小箱梁吊装
附属结构
在附属结构中，防撞墙体量占比较大，传统防撞墙施工采用现场浇筑方式，安全性和环保性较差，预制装配率低。为提高预制装配率，本工程防撞墙采用工厂预制，现场吊装的方式。其中混凝土防撞墙采用预制厂与小箱梁边梁整体预制，钢结构防撞墙采用工厂与钢结构箱梁焊接成整体，现场吊装的方式，较为明显地提高了整个工程的预制装配率。
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图 15 小箱梁和防撞墙整体吊装
②桥梁拆除顶升工程
济阳路改建工程涉及老桥拆除和顶升工程内容.考虑到环保和周边建筑物安全,拟采取较为绿色、环保的无损切割方式进行分界切割、吊装拆除和顶升。
2）全隐形声屏障的应用
济阳路沿线老旧小区多，沿线环境敏感度高，为有效降低高架建成后对居民的噪音影响，济阳路工程在部分敏感点实施了全隐形声屏障。经过测算后设置了这种声屏障后沿线敏感点声环境能维持在现状水平。
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图16 上浦路段桥梁顶升示意图
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图17 济阳路全隐形声屏障效果
3）深思熟虑的施工期间交通组织设计
济阳路身处闹市，现状交通十分繁忙，施工期间不仅要保障沿线居民出行，还要保障卢浦大桥通行，中环立交和外环立交的交通转换功能不能中断，济阳路施工期间交通组织设计成败觉是整个工程是否成了的关键。
设计采用了“外围多级分流，内部层层挖潜”的策略，结合施工工艺、工序每个阶段知道对应的施工交通组织方案，并通过智慧工地管理平台动态管理现场。
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图18 济阳路外环立交施工期间交通便道示意
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图19 济阳路智慧工地平台动态管理现场交通
结语
2010年启动区域交通研究提出济阳路项目；2016年5月项目立项批复；2017年3月项目工可批复；2019年4月项目开工；计划2020年底主线结构贯通。建成后的济阳路将进一步完善上海市快速化高架道路网络，增强浦东滨江重点区域对内、对外的交通联系，推动地区的社会和经济的发展。
项目在设计期间先后获得2017年上海市交通建设工程BIM应用十佳优秀项目；2017年上海市交通建设装配式技术试点项目；2019年度上海市优秀工程咨询成果一等奖；2019年全国“创新杯”BIM应用大赛市政交通类“二等奖”等奖项。
参考文献：
陆文亮 1976年生 高级工程师 上海浦东建筑设计研究院有限公司 主要从事道路与交通方向
汪浩 1982年生 高级工程师 上海浦东建筑设计研究院有限公司 主要从事桥梁工程方向
冯忞 1985年生 高级工程师 上海浦东建筑设计研究院有限公司 主要从事道路与交通方向