公路箱梁體系轉換施工控制探討—以鄭州黃河公鐵兩用橋為例

鄭州市公路管理局 周崇輝

公路箱梁體系轉換施工控制探討—以鄭州黃河公鐵兩用橋為例

鄭州市公路管理局 周崇輝

一、工程概況

鄭州黃河公鐵兩用橋是京廣鐵路客運專線與河南中原黃河公路大橋跨越黃河的公用橋梁，距下游京珠高速公路黃河大橋約6km。它北起河南省新鄉市境內原陽縣原武鎮閻莊，接現國道G107線，向南經原陽縣原武鎮，跨越黃河，與新建的G107輔道（鄭州北四環）相接。鐵路橋梁總長為14 905.7m，公路橋梁總長11 645.6m，公路南北接線總長12 631.8m。本文，筆者以鄭州黃河公鐵兩用橋為例，結合該工程箱梁施工的具體步驟，對公路箱梁體系轉換施工控制進行簡要分析，以期對同行有所參考。

二、箱梁體系簡介

引橋部分橋型結構為11×40.7m先簡支后連續的預應力混凝土預制箱梁，62#～73#墩上部結構分兩聯，分別為5×40.7m和6× 40.7m先簡支后連續的預應力混凝土箱梁體系。單幅橋面寬15.5m，每孔布置5片預制箱梁，箱梁橫向間距3.0m。橋面橫坡為2%，采用結構找坡，利用蓋梁及支承墊石來調整。預制箱梁高220cm，跨中腹板厚22cm，支點處腹板加厚至32cm。預制箱梁邊梁頂板寬300cm，中梁頂板寬250cm；頂板懸臂根部厚28cm，懸臂端部厚19cm；每片預制箱梁之間縱向留50cm現澆濕接縫。每片預制梁跨中設有3道中橫梁，橫梁厚度25cm，橫梁之間采用現澆濕接頭連接，預制箱梁中間墩墩頂現澆橫梁厚45cm，端橫梁厚30cm。

單片梁重量：邊跨邊梁1 850kN，邊跨中梁1 750kN，中跨邊梁1 830kN，中跨中梁1 720kN。公路箱梁除GS69#～GS73#孔采用2臺100t龍門吊架設外，其余各孔均采用架橋機架設。

三、箱梁先簡支后連續體系轉換施工技術介紹

隨著梁橋施工技術的發展，一種兼顧簡支梁橋和連續梁橋優點的橋型——先簡支后連續梁橋應運而生。

1.簡支梁橋施工技術。

（1）簡支梁橋特點。簡支梁橋屬于單孔靜定結構，其特點是結構簡單，施工方便，結構尺寸易于設計成系列化和標準化，有利于在工廠內或陸上進行工業化施工，可以進行大規模預制生產。

（2）簡支梁橋不足之處。從運營條件來說，簡支梁橋在梁銜接處的繞曲線會發生不利于行車的折點，一般簡支梁在梁銜接處設置成伸縮縫或連續橋面，伸縮縫造價較高，易破損，且難以避免行車的不舒適性，橋面連續也容易出現破損。另外，簡支梁跨中彎矩較大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，耗用材料較多。

2.連續梁橋施工技術。

（1）連續梁橋特點。與簡支梁相比而言，連續梁橋結構較復雜，無斷點，行車舒適，且由于支點負彎矩的存在，使跨中正彎矩值明顯減少，材料用量少，結構自重小。

（2）連續梁橋不足之處。從橋梁建筑現代化的角度來衡量，鋼筋混凝土連續梁跨徑較大，構件長而重，不利于預制和安裝施工，往往要在造價昂貴的支架上現澆或用掛籃懸臂現澆的施工方法，工程耗時長。

3.先簡支后連續橋施工技術。先簡支后連續橋綜合了上述兩種橋的優點，克服了它們的缺點。其施工特點是按先簡支梁規模化施工后，再用濕接縫把相臨跨的梁塊連接成連續梁，從而得到連續梁優越的使用效果，不但降低了勞動強度，縮短了工期，加快了建橋速度，而且保證了梁體質量。

四、箱梁預制和架設施工簡介

1.箱梁預制。鄭州黃河公鐵兩用橋公路分建段箱梁施工采用組合鋼模板在臺位上預制，這種預制的特點是制造較方便，成本低，便于拆模。其預制施工工序如下。

（1）調整底模，清理模板，涂脫模劑，綁扎底腹板鋼筋及安裝預應力管道。

（2）內模分節段吊裝，并調整固定。

（3）綁扎頂板鋼筋和安裝頂板預應力管道，并固定。

（4）安裝錨墊板及端模。

（5）檢查、澆筑箱梁混凝土。

（6）養生、拆模，穿預應力束并張拉。

（7）門吊吊裝箱梁至存梁臺座。

（8）箱梁壓漿、封錨（封端）。

2.箱梁架設安裝。40.7m箱梁架設采用2臺100t龍門吊機結合架橋機的方法安裝。箱梁架設施工工序如下。

（1）工藝圖。如圖1所示。

（2）架梁前準備工作。對待架箱梁的尺寸再次復檢，將梁底面清理干凈，并在梁端底部畫出梁體中心線。

（3）架橋機安裝就位，鋪設軌道。

（4）架橋機空載前移就位。

（5）喂梁。根據吊裝順序，用兩臺100t門吊把待架箱梁吊放在運梁臺車上方，再由運梁臺車將待架箱梁運至架橋機后跨內，用天車將梁提升做好攜梁前移準備。

（6）安裝臨時支座、永久支座。

（7）中梁架設。用運梁臺車將待架中梁喂給架橋機，前、后小車將箱梁縱移到前跨位置，橫移到架梁位置后下落，等梁體加穩后用臨時支撐固定中梁。

（8）邊梁架設。整機攜梁橫移到邊梁架設位置，使梁穩定下落，就好位后焊接橫隔板與翼緣板的接縫鋼筋與中梁連接固定。

（9）架橋機過孔，進行下一孔箱梁架設。

五、箱梁簡支變連續體系轉換的關鍵技術要點分析

鄭州黃河公鐵兩用橋公路分建段NO.5合同段40.7m箱梁簡支變連續施工的關鍵點為箱梁架設精確定位控制、濕接縫澆筑控制、合攏束的張拉與孔道壓漿、臨時支座的拆除施工。

1.箱梁架設精確定位控制。

（1）先由測量組用全站儀放出支承墊石中心線，根據支承墊石中心線位置確定臨時支座位置，根據現場實際情況，確定臨時支座中心距墊石中心85㎝。位置確定后在蓋梁頂彈出墨線，根據墨線在蓋梁上設置好臨時支座。

（2）臨時支座采用砂筒+砼墊塊。砂筒用砂采用標準沙，使用前進行試壓，其抗壓強度不小于50MPa，根據承載設置臨時支座高度值。

（3）在支承墊石上彈出梁端線，在梁端標出縱橫中線。

（4）根據球型支座地腳螺栓尺寸，修正預留孔位置及深度。

（5）根據規范要求，支座軸線允許偏差5mm，支承墊石和臨時支座高程允許偏差5mm，強度符合設計要求方可安裝永久支座。

（6）安裝球型支座，測量支座標高、四角高差并調整到設計位置；把支座地腳螺栓用砂漿固定在墊石上，砂漿標號不低于40MPa。支座安裝質量控制標準如表1所示。

表 1 支座安裝質量控制標準

（7）箱梁安裝質量控制標準如表2所示。

表 2 箱梁安裝質量控制標準

2.濕接縫澆筑控制。箱梁濕接縫是整個箱梁先簡支后連續施工中的重要組成部分，施工質量控制重點為鋼筋搭接、波紋管搭接和模板安裝。由于接縫位置空間小、鋼筋密，在進行施工時，要仔細按照設計及規范要求進行鋼筋制作及焊接；銜接波紋管作預處理，確保管道通暢；模板安裝嚴格檢查尺寸及密封情況，確保混凝土澆筑質量。

3.合攏束的張拉與孔道壓漿。當濕接縫混凝土強度達到設計的85%后，張拉合攏束預應力。張拉施工按照先邊墩后中墩、先底板后頂板合攏束的原則進行對稱張拉。

因預應力鋼絞線是預應力的生命線，為保證鋼絞線不銹蝕，關鍵是壓漿質量，故本橋采用了真空輔助壓漿技術，有效地確保了管道內漿體的飽滿及密實。

4.臨時支座的拆除施工。40.7m箱梁重達185t，其臨時支座設計的好壞對預應力張拉后臨時支座的拆除影響較大。為確保臨時支座拆除方便，臨時支座采用砂頂，內裝標準砂，避免因使用普通砂擠壓后結塊，而導致拆卸困難。臨時砂頂拆除施工時，是通過設在砂頂底部的掏砂孔掏出部分砂，此時砂頂回縮一定行程與箱梁脫開，然后移出砂頂。

先簡支后連續預應力混凝土箱梁施工方法一般適用于20～50m跨度的江河、道路橋梁和高架橋（斜交或正交）的梁部施工。近期隨著大型吊船及大型架橋機的出現，也適用于海上大跨度的先簡支后連續預應力混凝土箱梁施工，如東海大橋、杭州灣跨海大橋等。采用先簡支后連續箱梁，可節省大量的臨時支座，優化了受力結構，降低了高跨比，節省臨時用地，同時也降低了造價，加快了施工進度，具有較好的經濟效益和社會效益。