大跨度上承式鐵路鋼桁梁橋建設管理措施

杜 鵬

中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢 430040

1 橋梁工程建設管理概述

建設管理是貫穿于工程全流程中的關鍵工作內容，其具有持續性與全局性的特點，通過行之有效的方法，全方位地管理各項施工要素，以達到資源效用最大化的效果，進而創造更為顯著的社會經濟效益和生態環境效益，是契合現代工程發展需求的重要工作方法。

山區大跨度橋梁的建設規模較大、質量要求較高，主要橋型有拱橋、懸索橋、鋼桁梁橋等，但各自的應用特點不盡相同。其中，拱橋受環境的限制性作用較強，例如在斷層帶等特殊地質條件中缺乏可行性；懸索橋和斜拉橋的施工難度較大，工程資源投入較多，因此應用頻率相對較低。相比之下，鋼桁梁橋具有更為突出的應用優勢，在設置上承式大跨度連續鋼桁梁后，可以有效跨越山區、峽谷等地形，在苛刻的施工條件下仍能夠維持穩定使用的狀態。

2 工程概況

2.1 工程難點

該橋梁跨越“V”形峽谷，橋梁施工現場含背斜、斷層等多種特殊的地質，不利于建設工作的順利開展，同時橋梁使用期間也面臨諸多挑戰，外部環境對其的干擾作用較強。橋位從元江1#、2#滑坡體穿過，峽谷兩岸的地勢特殊，最大自然橫坡達到60°，可供施工所用的空間相對有限。在自然條件方面，現場降水量充沛，雨季長達6個月；在峽谷地形條件中，風力作用較強，最高可達到10級。

2.2 技術標準

該橋梁工程功能定位如下：（1）客貨共線線路，設計速度為160km/h；（2）雙線設計，線間距為4.2m；（3）軌道結構采用有砟軌道；（4）地震動峰值加速度為0.16g，地震特征周期為0.4s。

2.3 結構設計

墩身采用的是穩定性較好的鋼筋混凝土薄壁空心墩，通過鋼結構交叉橫聯桿件的應用，實現雙柱間的穩定連接。上部結構為上承式連續鋼桁梁，跨中、支點兩處的桁高分別為16.0m、36.0m，按13.5m的節段長度劃分為多個節段。行車道結構為正交異形板，將該材料穩定布置在主桁上弦頂面位置，橋面設柔性保護層體系。

3 大跨度上承式鐵路鋼桁梁橋的建設管理措施

3.1 方案選擇

現場的地質斷層對施工的干擾作用較強，不適宜建設大跨度拱橋。從技術可行性、施工安全性、經濟效益性等方面展開對比分析，最終選用上承式連續鋼桁梁橋型。

3.2 技術創新

國內類似橋梁的建設經驗有限，為提高設計及施工水平，由知名專家組建咨詢團隊，協同參與設計方案的可行性論證及改進工作。通過有限元分析、實體模型試驗等多重方法的應用，攻克技術難關，因地制宜地引入先進的技術，以發揮出前沿技術的支撐作用。例如，根據大橋的實際建設特點，采用133.1m超高臨時墩輔助，124.5m長大懸臂懸拼架設，以改善施工環境，提高施工質量[1]。

4 方案分析及優化

4.1 確定橋式方案

橋梁橫跨“V”形峽谷區，兩岸邊坡較為陡峭。經過初步設計后，提出上承式拱橋、鋼桁梁斜拉橋及連續鋼桁梁三種方案。后續，經過全面的地質勘探工作后，對施工現場的地質條件形成準確的認識，發現現場地質條件不適宜建設大跨度拱橋；若采用斜拉橋方案，則易受到地形的限制作用，同時山區環境中橋梁的建設及運維工作難度均較大。相比之下，連續鋼桁梁方案的綜合應用效果更佳。

4.2 選擇主桁結構

在確定連續鋼桁梁的方案后，進一步在上承式、下承式兩種細分方案中進行選擇。經分析發現，上承式方案應用優勢更為突出，墩高度可減少16m，同時可降低結構的重心，以較少的材料投入保證橋梁的穩定性，因此最終選定該方案。

4.3 應用鋼混組合雙柱剛架墩

主桁寬度較大，根據此結構特點，加之對支座布置等方面的考慮，限定墩頂橫向、縱向寬度分別為24m、9m。墩采用雙柱式鋼筋混凝土空心橋墩，通過墩頂橫梁和鋼結構橫向連接系的雙重作用，能夠轉化墩結構所受的彎矩，即形成2墩柱的軸向力，由此優化受力條件，避免結構受力失穩的問題。

4.4 設置橋面系導風欄桿

主桁采用上承式結構，為同時滿足列車通行的安全性和舒適性要求，在橋面系結構的基礎上增設導風欄桿，發揮出該裝置在導風和防風兩方面的應用優勢。通過應用導風欄桿，可以在一定程度上減小橫向風力，并且將部分橫向風力轉化為縱向力，可以削弱風力所產生的不良影響，以保證高速列車通行的平順性和安全性。

4.5 應用BIM技術

縱觀現代工程建設領域，BIM技術為關鍵的技術形式，其在工程設計、施工、維護等工作場景中均具有可行性，得益于BIM技術可視化的特點，可以幫助工作人員全面地掌握實際施工條件，從中及時發現問題，采取具有針對性的處理措施，以便從源頭上規避問題，為后續施工創設良好的基礎[2]。

以鋼桁梁構件的加工制造為例，通過應用BIM技術可以構建全橋信息模型，直觀呈現出全橋鋼結構的組成及分布特點，設計人員由此展開深化設計，協調鋼結構之間的關系。此外，應用全橋信息模型可以輸出數控文件，高效完成排版套料工作，精細化切割下料，切實提高制造精度。對于制作成型的桿件，通過應用三維激光掃描技術可以全方位采集數據，將該部分數據與BIM模型理論值進行對比分析，從而準確確定制造偏差，再根據該偏差靈活調整加工工藝，增強可行性[3]。

具體來說，在BIM技術的可視化特性之下，可以模擬建造全過程，為構件拼裝工作提供參考。根據預制廠的工作需求，適配的是二維碼管理系統，其能夠賦予各桿件特定的二維碼，各二維碼蘊含特定的信息，可以實現對設計、生產、庫存、發貨等全流程的溯源管理，工作人員能夠及時把握項目進度，整個施工流程的可控性得以增強，能夠避免工作偏差或其他異常狀況。

4.6 優化架設方案

原施工方案的示意圖如圖1所示。在該方案中，擬在玉溪臺側規劃存梁場，配套纜索吊機，以滿足水平運輸的作業需求。通過纜索吊機的運行，可以從小里程側高效運輸梁結構，轉運至指定位置后再進入大懸臂懸拼施工環節，通過扣索塔架的輔助作用，精細化調整線形，將偏差控制在許可范圍內，在最大程度上消除偏差。

圖1 原施工方案示意圖

但從實際建設條件來看，橋梁施工現場的山坡較為陡峭，缺乏平坦、寬敞的空間，不利于施工便道建設工作的順利開展，例如纜索吊塔架和后錨的施工難度均較大。此外，現場風力等級最大可達到10級，進一步加大了施工的復雜度。

經過反復論證后，在原設計方案的基礎上進行優化，具體示意圖如圖2所示。新方案的主要突破點體現在如下兩個方面：不再采用纜索吊機和扣索塔架系統，取而代之的是在磨憨臺側規劃拼裝場，于該處拼裝鋼結構鋼梁，同時可作為存梁場使用，現場適配了提梁龍門吊和運梁臺車，兩類裝置協同運行，可以高效運輸供梁；在各墩頂分別增設起落梁系統，在其支持下，可以高效完成鋼桁梁高位預拼作業，也可根據施工情況輔助調整懸拼線形，以免出現線形偏差問題[4]。

圖2 優化后總體施工方案

5 結束語

綜上所述，該工程采用較為先進的大跨度上承式連續鋼桁梁橋形式，通過此類橋型的設計與施工，加之建設管理措施的落實，可以有效突破地質斷層帶所帶來的施工局限性，有效降低工程施工難度，保證施工的安全性。此外，通過應用BIM技術可以給工程設計人員提供更為全面的資料，對鋼桁梁等相關結構的使用特點形成準確的認識，若存在問題則可以從源頭上采取調整措施，減小誤差，為施工質量提供保障?？傮w來看，該橋梁工程所采用的建設管理措施具有可行性，可為類似工程提供參考。