南通市東方大道高架65m跨鋼-混凝土組合結構連續梁施工技術與質量控制

張 燕

（蘇通科技產業園規劃建設環保局，江蘇南通 226000）

1 工程概況

南通市東方大道快速化改造工程主線高架橋南起沿江公路，北至通滬大道，全長約12.8 km，是南通市的重要快速通道。其中跨通啟運河處由于跨徑較大，環境復雜，為解決上述問題，在此布置了主跨65 m的鋼-混凝土組合結構連續梁。

設計方案為減小吊裝重量及斷面改善上、下緣鋼板受力，在各跨跨中設置了臨時墩并且采取了支點回落的方法優化中支點上緣負彎矩混凝土受力。但65 m中垮橋位處有平行于高架主線的兩幅老橋，且由于高架主線橋寬25 m，難以一次吊裝到位，對于鋼梁的安裝架設造成了較大的困難。以上因素均對本橋的施工提出了較高的要求。以下將重點介紹鋼梁的分段安裝、組合結構混凝土澆注質量控制及中支點調整的施工方法。

1.1 總體布置

該橋橋寬25m，其中現澆混凝土部分寬24.8m,跨徑布置53 m+65 m+44 m，全長162 m，梁高3 m，為等高鋼-混凝土組合結構連續梁，斷面為魚腹式，采用單箱三室截面。主梁橫斷面由槽形鋼梁與混凝土橋面板通過連接件結合而成，見圖1。槽形鋼梁以Q345qD為主、中支點上緣頂板采用了Q370qDZ15鋼材，上翼板板厚25~46 mm、寬800～1 200 mm；腹板板厚20～30 mm；底板板厚16～30 mm，腹板設有豎向及水平向加勁肋，底板上布置板式縱向加勁肋。每隔4.5 m左右布置一道空腹式橫梁；支點處采用實腹式橫梁。橋面板寬度為24.8 m，采用C50現澆混凝土，嚴格控制水灰比并采用纖維混凝土以減少收縮徐變等不利影響。橋面板厚度沿橫橋向300 mm等高并配有橫向預應力束。橋面板與鋼梁之間通過圓柱頭焊釘連接，焊釘直徑為22mm，中間及外側頂班橫向分別布置根4根和6根，高度為200 mm。

圖1 橋梁橫斷面（單位：mm）

1.2 設計標準

本工程設計標準如下：

（1）設計車速：主線高架道路等級為城市快速路，設計車速80 km/h。

（2）設計荷載：公路－Ⅰ級。

（3）橋梁坡度：主線最大縱坡為4%，匝道最大縱坡為5%。

（4）標準橫坡：2%。

（5）環境類別：上部結構為Ⅰ類，下部結構為Ⅱ類。

（6）抗震設計：抗震設防烈度為7度，地震動峰值加速度為0.1 g。

2 組合箱梁運輸及架設

2.1 鋼梁的運輸

鋼箱梁原設計縱向共分4個永久支點梁段，3個臨時支點梁段，6個跨中梁段。永久支點及臨時支點梁段最寬3.6 m，長度25 m，均為箱型構造，可根據運輸條件沿長度方向進一步拆分運輸梁段。跨中梁段橫橋向將邊箱繼續拆分為左右兩個槽型箱梁截面，及部分散件，運輸寬度最大4.8 m，長度最大28.9 m，也可沿長度方向繼續拆分運輸梁段，見圖2。通過以上拆分化整為零，大大減少了運輸難度，外加南通沿江地區有合適的鋼結構加工企業，運輸路途較短，使得鋼梁運輸問題得以解決。

圖2 鋼梁截斷布置圖（單位：mm）

2.2 臨時墩的架設

中跨臨時墩施工時，使用50 t履帶吊從岸上逐步向水中搭設棧橋平臺，通過打樁機在平臺上打設4根φ600的PHC樁，在樁頂焊接φ609×10鋼管立柱，并通過橫向聯系形成框架組成臨時墩，墩頂架設分配梁體系，臨時墩承載力不小于1 000 t。

邊跨臨時墩施工時直接在地面打入PHC樁,其他同中支點臨時墩。

2.3 鋼梁的架設

鋼梁架設時，先吊裝臨時支點及永久支點鋼梁，最大吊重約55噸左右。在永久支點橫梁吊裝前，需在地面搭設支架進行支撐，以抵抗槽型縱梁單側吊裝時可能造成的不平衡力，避免造成傾覆的危險。而臨時支點吊裝時的臨時墩構造也應滿足橫向抗傾覆構造要求，雖然臨時墩受橋位處受老橋的限制不能直接拉開支點間距，但可設置支點臨時抗拉構造或壓重等措施，見圖3。

待支點橫梁吊裝完成后,以此鋼橫梁為支點，吊裝槽型鋼縱梁。當槽形鋼縱梁與支點橫梁焊接成整體后，鋼梁骨架便已形成，在此基礎上拼接散件，最終完成整個鋼箱梁的安裝，見圖4。

散件安裝過程由于現場焊接量較大，應采取必要措施控制質量。現場焊接必須采取措施，對母材焊接部位進行有效的保護，配置合適的防風、防潮設備和預熱去潮的設施，在符合工藝的條件下，方可進行焊接。嚴禁在無任何防護措施下，在雨、雪天及母材表面潮濕或大風天氣進行露天焊接。工地焊接環境條件：風力小于5級(施焊部位)，溫度不低于5℃，濕度不大于80%。工地現場施焊前，應檢查對接鋼結構節段接頭焊口狀況。其中包括接頭坡口角度間隙尺寸、焊接高差等是否符合要求。工地焊接時各類構件節段施焊順序應對稱于橋軸線，并對稱于構件自身的對稱軸，均勻、對稱、同步協調的實施。工地焊接時對各類加勁連接的補償段，可在大接頭環縫施焊后，再予以實施焊接。

3 橋面板混凝土的施工

由于組合結構連續梁橋面板混凝土的收縮及徐變對混凝土受力影響較大,控制混凝土質量并減少收縮徐變效應就顯得尤為關鍵。

圖3 臨時墩（左）及永久墩（右）橫梁吊裝示意圖（單位：mm）

該橋橋面板采用搭設支架現澆的施工方式。橋面板縱向分2次澆筑。鋼梁拼裝完成后，首先施工邊支點、邊跨跨中和中跨跨中橋面板，待混凝土強度達到100%設計強度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉部分橫向預應力并拆除混凝土模板，拆除臨時墩，后澆筑第二次中支點附近20 m混凝土，待混凝土強度達到100%設計強度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉剩余橫向預應力并拆除第二次混凝土模板。混凝土澆筑時宜選擇一天中溫度較低時進行。

圖4 臨時墩（左）及永久墩（右）吊裝示意圖

橋面板在鋼梁腹板中間部分可采用支架現澆，支架應設置縱橫梁分配載荷，將荷載傳遞到橫梁上。橋面板懸臂部分可利用反吊方式進行施工。面板澆筑用的支架應合理選擇，只能支撐在腹板豎向加勁肋處或橫梁處，嚴禁直接支撐在無加勁的鋼板上。

混凝土板各個部分應得到均勻、充分的振搗，要確保混凝土的密實性，也不應過振而產生骨料的離析現象。混凝土的收縮率應控制在2×10-4以下，為減少混凝土徐變、收縮，應控制水灰比和水泥用量，應以盡可能低的水灰比。

在澆筑過程中應注意橫向澆筑順序,保證鋼梁的穩定平衡,橋面板混凝土及施工機械不應造成較大的偏載效應。

4 支點調整

本工程在所有混凝土澆注完成后，中墩各回落30 cm，以改善負彎矩區混凝土受力。根據本工程支點回落的特點,擬采用低高度液壓千斤頂作為頂升設備,通過液壓泵站控制千斤頂產生頂升力進行支點高度的調整。

4.1 準備工作

本次支點調整采用多次同步落降法：即直接利用墩柱頂面作為反力基礎，對于中墩則將千斤頂與臨時支撐墊塊直接放置于帽梁上，采用千斤頂對鋼梁進行多次同步落降。落降步驟如下：

第一步：設備安裝調試結束后，千斤頂先將鋼梁頂起15 mm；停止后自鎖螺紋裝置；

第二步：抽掉與需要落降高度相對應的臨時支撐處得鋼墊板；

第三步：打開自鎖裝置，千斤頂開始收缸，至設計回落高度；

第四步：重復第二、三步驟至千斤頂一個行程走完，此時梁體完全作用與臨時支撐鋼墊板上，同時抽掉千斤頂下相應高度的鋼墊塊；

第五步：依次重復第一步至第四步，直至完成落降。

4.2 托換體系

擬采用“抽拉落降式支撐”體系作為托換體系，托架體系由墩柱、臨時支撐墊塊、鋼分配梁等組成。通過千斤頂每收縮一個行程，抽掉千斤頂下部支撐墊塊，以此反復完成下降托換工作。

整個下降過程由PLC液壓同步系統控制，保證同步精度控制在1 mm以內。

4.3 千斤頂的選擇與布置

中墩采用200 t液壓千斤頂，63 MPa，千斤頂行程140 mm，頂身長360 mm。液壓頂升千斤頂需帶自螺紋裝置，當千斤頂頂升到一個行程后，打開自螺紋裝置并旋緊，此時液壓千斤頂除當作液壓頂外還是一個機械頂。即使液壓失效，液壓頂仍可按機械頂使用，保證了更換墊塊時的絕對安全。的橋梁整體頂升經驗,不會對梁體連接部位造成損害。

每個中墩各布置16臺200 t千斤頂，每個支座各8臺，均能提供1 600 t的頂力，依據組合梁回落表中提供的數據，Pm376、Pm377的內外側最大的支座反力值為12 617 kN，安全儲備系數為1.27，符合安全要求。

4.4 落降專用墊塊

由于落降高度較高，千斤頂的行程有限，所以落降時需由墊塊來支撐。墊塊分為落降墊塊和臨時墊塊，落降墊塊就是放置在千斤頂下部的墊塊，臨時墊塊放置在柱下部，在千斤頂回程時支撐柱上部的重量。千斤頂每落降一個高度，在其支座位置抽取一個臨時墊塊。

臨時支撐墊塊與落降墊塊均依據組合梁回落步驟表中各回落高度加工定制，并留有一定余量。

4.5 限位措施

為避免落降過程中橋梁產生水平位移，在Pm376、Pm377墩柱兩側設置限位裝置。限位裝置采用鋼結構形式（以一根工20 a與上部翼緣焊接，一根工10 a與腹板焊接組成的腳架）。限位鋼結構離柱子間距為5 mm（落梁控制精度為5 mm），在初始安裝完畢時，限位裝置的下端須超出墩柱的上平面10 cm以上。

5 結語

鋼-混凝土組合結構是當今世界橋梁建設的重要發展方向,本工程在施工中根據實際情況，通過化整為零，進行復雜環境下鋼梁的吊裝，并采用措施控制現澆混凝土質量和進行中墩支點高度調整，解決了組合結構施工中遇到的困難，為今后類似工程提供了經驗實踐。

[1]劉玉擎.組合結構橋梁[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]范立礎.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1993.