80m鋼—混凝土組合桁架梁橋鄰近營業線施工技術

趙全東

【摘 要】通過對龍門吊設置方案進行科學合理的優化，有效降低橋梁施工對既有設備的影響，制定切實可靠的施工方案，強化施工安全風險控制，確保施工安全和行車安全，為今后類似條件下該結構橋梁施工提供參考。

【Abstract】Through the scientific and reasonable optimization of the gantry crane setup scheme， we effectively reduce the influence of the bridge construction on the existing equipment， formulate the practical and reliable construction plan， strengthen risk control of the construction， to ensure the construction safety and driving safety， providing reference for the bridge construction under similar conditions in the future.

【關鍵詞】80m鋼-混凝土組合桁架梁； 鄰近營業線施工方案；優化

【Keywords】80m steel-concrete composite truss girder； construction scheme of adjacent business line； optimization

【中圖分類號】U44 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0191-04

1 工程概況

新建太原樞紐（北六堡）物流中心工程迎賓路立交特大橋長5.335m，為還建貨聯上行線設置，其中169#～170#墩間設計采用1孔80m鋼-混凝土組合桁架梁，跨越晉中市迎賓西街環島路。

該80m鋼-混凝土桁架組合梁，梁長82m，計算跨徑80m，桁高9m，節間距10m，桁中心距6.1m。桁架形式采用無豎桿三角桁，上弦桿為鋼筋混凝土結構，下弦桿為預應力鋼筋混凝土結構。上弦桿采用1.1m寬，1.2m高的鋼筋混凝土矩形截面，下弦采用高1.5m的槽型截面，梁端高2.0m。道床板厚40-45cm的鋼筋混凝土板，梁端板厚90～95cm，梁底寬7.2m，頂寬9.4m。端橫撐為寬0.8m，高1.0m的混凝土截面，中橫撐為寬0.35m，高0.6m的工字鋼。下弦縱向為全預應力結構，橫向受力為鋼筋混凝土結構。腹桿采用650×550mm的矩形鋼箱，鋼箱材質采用Q345qE。

2 工程難點

80m鋼-混凝土組合桁架梁鄰近貨聯上行線，線間距11m，屬鄰近營業線施工。鋼結構部分腹桿、節點板、橫撐采用龍門吊吊裝方案，施工難度大，安全風險高。龍門吊架設后，支腿最外側與貨聯上行線接觸網回流線的最小距離為0.5m，至接觸網牛腿的最小距離為0.8m，至接觸網支柱外邊緣的最小距離為1m，并占用電纜槽位置，需對回流線及電纜槽進行遷改。因此，龍門吊設置方案是影響該橋施工安全及行車安全的重要因素之一。

3 龍門吊設置方案比選

3.1 原龍門吊設置方案

為了滿足80m鋼-混組合桁架梁組合結構的節點板、支架、腹桿等鋼構件吊裝和節點及腹桿安裝及精調，在支撐體系上部安裝20t龍門吊一臺，見圖1。龍門吊技術參數：軌道中心跨度為11m，總高16m，起吊高度12m，起重重量20t，自重24t，大車運行0～20m/min，小車運行20m/min，起升速度：3.5m/min。（圖1）

3.2 龍門吊設置方案優化原因

80m鋼-混組合桁架梁鄰近貨聯上行線，線間距11m，如龍門吊走行部設置在支撐體系上，增大了臨時支撐體系荷載，且龍門吊高度16m，走行部高出貨聯上行線0.26m，總高度高于貨聯上行線16.26m，龍門吊上部結構為雙側三角斜撐，距離貨聯上行線側邊接觸網回流線的距離僅為0.5m，難以保證鄰近既有線施工安全和行車安全。

3.3 龍門吊設置優化方案

①為確保既有線行車安全及80m鋼-混組合桁架梁吊裝施工安全，優化調整龍門吊走行部位置，將龍門吊走行部設置在地面。

②對龍門吊上部結構進行優化，取消龍門吊上部靠近貨聯上行線側外三角斜撐，以增大龍門吊至回流線間的安全距離，優化后距離既有線側邊接觸網回流線的距離增大到1m，同時增大龍門吊軌道中心跨度及起吊高度，見圖4。龍門吊技術參數：軌道中心跨度為14m，起吊高度23m，起重重量20t，自重28t，大車運行0～20m/min，小車運行20m/min，起升速度：3.5m/min。

③龍門吊走行部延橋梁縱向設置，長度130 m，采用600cm×500cm條形基礎，基礎與既有路面接茬鋼筋按照間距100cm植入2根Φ20螺紋鋼筋，埋深20cm；走行軌采用P43kg/m鋼軌。安裝鋼軌前對基礎標高、跨度進行測量復核，確保誤差滿足規范要求。龍門吊安裝就位后，在軌道兩端安裝限位器，確保龍門吊運行中不會滑出軌道。

④龍門吊走行部條形基礎位于原狀土的部分，采用旋噴樁處理后基礎下澆筑50cm×120cm的墊層，并對龍門吊基礎承載力進行檢算。

4 施工方法

4.1 施工工藝流程

施工準備→地基處理→臨時墩拼裝→安裝貝雷梁→安裝橫向方木→布置竹膠板→支架驗收→支架預壓→安裝支座→安裝底、側模板→安裝預埋件、節點板、腹桿安設→鋼筋綁扎、波紋管、端模→自檢、報驗→混凝土澆筑→混凝土養護→模板拆除→預應力初張拉→搭設腹桿精調和上弦桿澆筑支架→精調腹桿→混凝土澆筑→預應力終張拉→壓漿、封錨→拆除模板和支架。endprint

4.2 回流線及電纜槽改移

由施工單位編制改移施工方案，同設備管理單位簽訂施工安全協議，根據審查批準的施工方案在天窗店內將回流線、電纜槽的改移和部分拆除，對電纜進行防護，保證龍門吊行走過程中支腿不會碰觸既有設備。

4.3 地基處理

根據試驗檢測，現場地基承載力不滿足支架檢算要求，需進行地基處理，現場采用穩定性好高度低于5m的旋噴樁鉆機施工，不影響既有設備安全。

4.4 支架搭設、預壓及綜合接地

根據總體施工方案要求，結合現場實際情況，將該孔梁下迎賓西街環島道路進行封閉，采用支架法進行施工。支架采用鋼管樁支撐+貝雷梁結構，鋼管樁支撐均采用直徑為Φ273mm，壁厚6mm鋼管結構，為增加其整體穩定性，在鋼管內灌注砂子，將鋼管頂部與工字鋼焊接牢靠，底部錨栓連接，鋼管支撐間縱橫向采用槽鋼連接。承重桁架梁采用21排貝雷梁，每排貝雷梁之間使用連接件進行有效連接。貝雷梁上鋪設10cm×10cm方木，間距25cm。在方木上面鋪設15mm厚的竹膠板作為底模。外模板采用木模，在外模的梁底和梁頂設拉筋以及鋼管支撐進行加固。

為消除支架及地基在荷載作用下的非彈性變形，檢驗支架承載力和穩定性，消除支架的非彈性變形，測量支架結構的彈性變形值大小。使用水泥塊對支架進行加載預壓，一次完成預壓，順序從兩端向中間進行，橫向堆載滿足梁體橫斷面荷載分配情況，且從遠離貨聯右線一側開始進行。加載值為梁部自重120%，分三級均勻加載，即60%、100%和120%的加載總重。觀測點布設分為兩端、梁體1/4斷面、梁中斷面處、梁體3/4斷面，左中右各設5個觀測斷面，預壓過程中對沉降觀測點進行連續觀測。

本橋基礎為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，承臺底部鋼筋網作為水平接地極，中部十字交叉的兩根鋼筋上的網格節點按照“L”型進行焊接，外圍鋼筋閉合焊接，其它節點綁扎。橋墩中設置兩根接地鋼筋，一端與基底水平接地極（鋼筋網）中的鋼筋相連，另一端與墩帽處的接地端子相連，接地端子設置在終點墩帽的兩個側立面。

利用梁端的橫向鋼筋作為接地鋼筋并與梁底的接地端子連接，梁底的接地端子和墩頂接地端子采用不銹鋼連接線連接。

4.5 龍門吊安裝

①確定龍門吊安裝施工方案。由于施工現場與鐵路營業線距離較近，為確保龍門吊安裝安全，先在施工現場預留拼裝場地將主梁、小車、支腿、行走梁在地面進行拼裝，然后整體吊裝到指定位置，其余構件均為單獨吊裝。吊裝前復核龍門吊軌道標高、跨度，確保誤差滿足規范要求，兩軌道間的水平差<10mm，在安裝范圍兩端，軌道中心間距差≤2mm，軌距公差在±5mm。

②基礎荷載檢算。龍門吊自重20t，起吊重物重量為11t，基礎由地梁及墊層組成，龍門吊前后輪距離為12m，因此軌道承受的線荷載為（20+11）×10/12=25.83KN/m，安全系數按照1.5考慮，線荷載為38.745KN/m。地基處理后承載力能達到120KPa，基礎寬度為50cm，可承受荷載為60KN>38.75KN，滿足要求。

③龍門吊整體試吊。根據起吊載荷情況，事先檢查并調試制動器。龍門吊吊起離地面100～200mm后，懸停5～10s，觀察主梁平衡情況，檢查制動情況和栓掛情況，反復調整，使其達到最佳狀態。

④ 起重機安裝完畢后，對起重設備進行全面檢查，檢查無誤后進行通電試機，指定專人負責對起重機各部位運行狀態進行檢查并做好檢查記錄。

⑤調試完成后對龍門吊依次進行空載、30%負載試運行、70%負載、100%負載、110%負載、125%靜載試運行。大車沿軌道在全程范圍內往返三次，各機構運轉平穩，制動器靈敏可靠，全程范圍內無三條腿現象，無啃軌現象，各限位器能可靠工作。起升機構在全程范圍內往返三次，吊鉤起落三次，運轉平穩，制動器靈敏可靠，各限位開關可靠工作。

⑥龍門吊靜載防護措施

鋼結構吊裝方向為龍門吊右側至左側，龍門吊縱向運行時，構件靠右側定位，確保結構偏心處于右側，消除向既有線側傾覆安全風險。沿龍門吊運行方向，外側10m處，縱向每隔10m設置一個地錨，每兩個地錨間設置一條纜風繩，龍門吊縱向停止運行，橫向吊裝時，纜風繩緊系在龍門吊高度1/2處。

⑦龍門吊限位措施

龍門吊安裝完畢后，非工作狀態時，用夾軌器將門吊鎖緊；在軌道端部安裝限位器，確保運行過程中，龍門吊不會滑出軌道。

4.6 鋼-混組合桁架梁鋼構件施工

鋼結構構件委托具有加工生產資質的專業制造廠進行生產。制造廠按照施工圖和制造工藝進行加工，所有加工的產品出廠前在工廠進行試拼裝，并出具出廠合格證。鋼構件運輸到施工現場后，施工、監理單位按照驗收標準對進場鋼構 件進行檢查驗收。

4.6.1 構件支撐的安裝

節點采用鋼板連接，下節點板下部與底模板之間距離為600mm，圖紙中無設計出連接板的固定方案，為了不破壞內部下弦鋼筋網的結構，優化構件支撐的固定方案，結合泄水孔的布置位置，在泄水孔處安裝臨時支撐固定鋼結構件，將支撐設置在貝雷梁上，與貝雷梁用U型卡牢固連接。

4.6.2 腹桿、上下節點板拼裝

桁架腹桿在現場拼裝場地內拼成“人”字型后，使用龍門吊吊裝至支撐上橫梁規定的位置，在臨時支撐“人”字型鋼腹桿處設有豎向、橫向、縱向調整機構，便于鋼桁架線形調整。

拼裝過程中，根據圖紙要求，嚴格控制好兩腹桿構件之間的角度，螺栓只是帶帽安裝不進行初擰、終擰，在外包鋼板下方800mm處焊接鋼板，并將中心控制點用紅油漆做好標識。

4.6.3 人字形構件安裝

鋼構件安裝前，將軸線位置控制點引至貝雷梁上，當鋼構件吊至對應位置時，兩端拉設纜風繩配合對位，待吊車松鉤后，使用千斤頂進行橫、縱向調節，使鋼構件中心控制點與軸線位置控制點重合，用同樣方法，依次吊裝八組16個人字形單元。endprint

4.7 下弦施工

4.7.1 下弦鋼筋施工

在綁扎鋼筋、放置波紋管前先用測量儀器檢查節點板、腹桿、連接板是否有移動，若有移動需重新固定好。鋼筋在綁扎過程中若與波紋管有相碰，可適當移動鋼筋或彎折，并應保證保護層滿足設計要求。

4.7.2 下弦混凝土施工

梁體采用C50聚丙烯纖維混凝土，在混凝土攪拌站集中拌和，泵送入模，分層澆筑，連續進行。下弦桿混凝土總體澆筑順序為從跨徑兩端向跨中進行，由于節點板長3m，且連接部位為直角型倒角，因此在節點板位置，暫時封閉節點板一端，將導管接長，水平接入節點板下方，使混凝土從內向外翻出，以保證節點板內混凝土填充飽滿。下弦混凝土槽形梁澆筑完成后，在混凝土的初凝期內對鋼桁架進行精調。

4.7.3 預應力施工

當下弦混凝土達到設計強度后，張拉下弦通長預應力鋼束，再進行孔道壓漿、封錨。

鋼束管道用定位鋼筋固定，定位鋼筋牢固定位于鋼筋骨架上，并保證錨具墊板及喇叭口位置正確，喇叭管的中心線與錨具墊板垂直，與波紋管銜接平順。為了防止波紋管破裂產生漏漿和堵塞管道，波紋管內穿直徑略小的塑料管，穿好后，人工兩端抽拉，以確保后期張拉順利施工。

施加預應力前，對混凝土構件進行檢查，外觀、尺寸應符合質量驗收標準，清理錨墊板，并檢查錨墊板后面的混凝土質量。穿鋼束前檢查錨墊板和孔道，確保錨墊板位置正確，孔道內暢通。

4.7.4 支架調整

張拉施工完畢后由于應力已重新分配，下弦收縮，應及時派專人對所有支架進行檢查和數據采集以便重新計算對支架進行及時調整。

4.8 上弦施工

4.8.1 支架搭設

采用碗扣腳手搭設空中拼裝支架，編制腳手架專項施工方案。在支架上利用全站儀放出上弦節點板縱橫向定位架位置，焊接臨時定位架，固定上弦節點板。在完成拼裝和臨時定位上弦節點板及橫向支撐后，給節點板中心線邊緣的孔位帶上螺栓并固定。待固定完后，整個桁架形成一個空間穩定結構。

4.8.2 上弦鋼筋混凝土施工

在支架上搭設腳手架操作平臺，并在兩邊等距離布置防護網，確保高空作業的安全。綁扎上弦及橫撐鋼筋，根據上弦及橫撐規格安裝模板。混凝土澆筑前應對支架、模板和各種預埋孔進行全面系統地檢查，尤其注意節點板預埋件的安設，必須符合設計和施工規范要求，清除模板內的雜物。混凝土澆筑完成后，及時按照施工方案進行養生。

5 結語

為保證鄰近營業線施工安全及行車安全，通過對施工方案科學合理優化，克服緊鄰營業線施工安全風險高、施工場地受限的困難，采取切實可靠的施工方案，強化施工安全風險控制，確保施工安全和行車安全，為今后類似條件下80m鋼-混凝土組合桁架梁施工提供參考。

【參考文獻】

【1】TZ 203-2008 客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南[S].endprint