跨越既有鐵路轉體連續梁現澆施工技術研究

李吉利

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

1 引言

隨著橋梁施工水平的不斷提高，連續梁轉體施工在跨越障礙物施工中的應用越來越廣泛，通過轉體施工，可大大降低障礙物的影響。但轉體橋往往受施工方案、拆遷情況、地質因素等影響或干擾，從而導致實際可施工周期縮短，嚴重制約現場施工進度。

依據鄭（州）萬（州）鐵路客運專線北汝河特大橋跨孟平鐵路連續梁所處鐵路兩側的地形及墩高設置情況，通過比較選定的連續梁大節段現澆施工方案，最終取得了良好的經濟效益，同時也縮短了施工周期。

2 工程概況

鄭萬客專北汝河特大橋地處河南省寶豐縣境內，其中579～ 582#墩均為三跨預應力混凝土連續箱梁，跨徑布置為（60+100+60）m，與鐵路夾角為51°。橋梁立面總體布置如圖1所示。

圖1 主橋立面布置（單位：cm）

主橋上部結構為單箱單室箱梁、直腹板截面，其中：中支點處箱梁高7.82m，梁底圓曲線變化，跨中及邊跨現澆段梁高4.82m；箱梁頂板寬12.6m，底板寬6.7m，頂板厚37cm，腹板主要厚度為60cm、80cm和100cm，底板厚由跨中的40cm按拋物線逐漸變化至中支點梁根部的120cm；全橋共設置5道橫隔梁，分別設于中支點、端支點和中跨跨中截面。各橫隔梁處斷面布置如圖2所示。

圖2 各橫隔梁處橫斷面布置（單位：cm）

3 連續梁施工技術方案比較及選擇

如何最大限度地縮短施工周期，主要取決于轉體前T構的施工方案。連續梁施工的主要目的是根據現場實際情況，制定合理的施工方案，以達到在不增加過多成本的情況下最大限度地節省工期，保證順利轉體，不影響后續架梁節點。按照實地情況，可以采用以下兩種技術方案：

方案一：懸臂澆筑法。連續梁單T構分13個塊段（0#～ 13#），其中0#塊段長14m，其余塊段長2.5～ 4m。主要施工設備是一對能行走的掛籃，掛籃在已張拉節段且與墩身固結的梁端上移動，然后用掛籃作為平臺逐段綁扎鋼筋、立模、澆筑混凝土和預應力施工，完成本段后再移動掛籃到下一節段施工，循序前行，直至完成T構施工。懸臂澆筑連續梁立面布置如圖3所示。

圖3 懸臂澆筑連續梁立面布置（單位：cm）

方案二：大節段支架現澆施工。連續梁單T構分3個塊段（A0#、A1#、B1#），長度分別為38m、30m和30m，即懸臂澆筑的節段合并成一個支架現澆大節段。在橋梁側位搭設支架，然后在支架上方進行模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和預應力施工等。連續梁大節段現澆立面布置如圖4所示。

圖4 連續梁大節段現澆立面布置（單位：cm）

為了驗證方案的可行性，對上述兩種方案的優缺點進行了對比（見表1）。由于581#主墩位受高壓電力拆遷影響，加上轉體前受冬季施工、春運天窗等因素影響，在有效施工周期內完成連續梁合龍十分困難。因此，根據方案對比及工期策劃，該連續梁T構施工決定采用方案二，即大節段支架現澆技術。

表1 兩種技術方案優缺點對比

4 支架設計

由于該橋既有線兩側地表下1～ 2m范圍內均為腐殖土，且常年被水浸泡，地基承載力較低，經研究決定，支架方式采用梁柱式支架，即“樁+條形基礎+鋼管柱+工字鋼橫梁+貝雷梁+分布工字鋼”組合結構。

本連續梁懸臂T構現澆模板的支撐架平臺采用水平布置設計，并根據梁體向上弧度形式進行優化調整，以達到縮小碗扣架高度的目的，結合澆筑段落長度設計采用兩臺階支撐柱結構形式，連續梁現澆模板支撐架總體布置如圖5、圖6所示。

圖5 連續箱梁現澆支架順橋向布置（單位：cm）

圖6 連續箱梁現澆支架橫橋向布置（單位：cm）

貝雷桁架采用標準貝雷梁，單片長3m、高1.5m。從A～ C截面按（9.7+7.5）m兩跨連續梁設置，一律采用24排普通型貝雷桁架，每兩排組成一組穩定桁架，共計9組，在對應于腹板下的兩組70cm間隔桁撐架中間夾持3片貝雷桁架，夾持貝雷桁架梁使用對拉精軋螺紋鋼筋鎖緊至牢固；從C～ F截面按（7.5+9.0+10.5）m三跨連續梁設置，一律采用20排普通型貝雷桁架，每兩排組成一組穩定桁架，共計9組。各橫斷面處貝雷桁架布置見圖6。

貝雷桁架梁頂上橫橋向鋪設小型工字鋼梁，再采用扣碗式滿堂腳手架接高找齊，直接支撐箱梁底模結構，箱梁底模為小方木、竹膠板結構。支撐架總寬度根據施工作業平臺寬度需要設置，每邊預留寬度不少于1m，且總寬度不少于14.6m。兩側均設置施工作業安全防護欄，其高度不得小于1.5m。

5 支架施工

5.1 基礎施工

根據現場情況，由于承載力不能滿足要求，因此，采用旋挖鉆施工樁基，然后再施作條形基礎。條形基礎施工時，注意控制好基礎頂面標高，并預埋支墩連接件。施工結束后，根據現場地形情況開挖臨時排水溝，以防止基礎區域積水，降低基礎承載能力。

5.2 支架施工

鋼支墩全部用Φ630螺旋鋼管（δ=10mm），鋼管長度根據條形基礎標高進行配置，鋼管之間用法蘭連接，鋼管支柱縱橫向均采用剪刀撐（10#槽鋼）進行連接，增強支架的整體穩定性；鋼管支柱上下安裝2cm厚鋼板進行應力分散，短節鋼管安裝在底部，鋼管柱頂部安裝砂箱以調整標高，砂箱與鋼管柱頂鋼板滿焊，保證穩定性。鋼管支撐柱與基礎之間采用栓接，連接螺栓用直徑Φ25mm或Φ32mm精軋螺紋鋼筋進行錨栓連接；錨栓為后鉆孔灌漿預埋，且預埋深度不少于30cm、外露長度不小于15cm。

安裝鋼支墩時，需嚴格控制頂面標高，保證標高一致；各鋼管之間用法蘭連接螺栓，需正反錯位安裝；剪刀撐與鋼管柱之間的焊接要牢固、穩定、可靠。

橫梁工字鋼采用雙拼、三拼56b工字鋼，其中B、D斷面采用三拼外，其余斷面采用雙拼，橫梁均水平并靠攏使用。除簡支梁B處支架頂部設置三拼56b工字鋼外，其余鋼管柱頂面均設置雙拼56b工字鋼。對拼工字鋼需橫橋向置于鋼管頂面鋼板上，且在靠近工字鋼邊緣處各焊一個擋板，以防止工字鋼移動。支墩頂對拼工字鋼上下表面之間使用δ=10mm鋼板進行對焊連接，并在對應鋼管立柱處的腹板位置按15cm間距設置加勁板（δ=10mm），以防止橫梁局部失穩。

貝雷梁采用標準貝雷梁，事先根據設計方案在地面拼裝，并在安裝前做好分組連接。用油漆在工字鋼橫梁上標出各組貝雷梁的位置，然后，用吊車將已連接的貝雷梁按先中間后兩邊的順序吊裝到位。貝雷梁縱向布置采用標準連接架連接，在貝雷梁所對應的支墩位置及支架結構跨中位置均設置通長橫向連接，保證貝雷梁整體穩定性。

安裝完畢后，在貝雷梁上鋪設12m長的120工字鋼，工字鋼間距為60cm，并用U型鋼筋將分布工字鋼與貝雷梁連接，每根分布工字鋼至少固定三處。

為方便拆除模板，在分布工字鋼上放置底托，然后安裝支架。支架搭設時，橫斷面翼緣板位置間距為90cm、腹板下間距為30cm、底板下間距為60cm；縱斷面腹板及底板處間距為60cm、翼緣板位置縱向間距為120cm，為了保證支架整體穩定，在支架間設剪刀撐、掃地桿，再安放分配梁和方木，最后鋪設底模和側模。

5.3 支架預壓

用預制混凝土塊模擬混凝土箱梁的重量分布，分別按基準荷載的60%、100%、120%對支架進行逐級加載試驗，在堆載過程中，按施工過程中混凝土澆筑順序（縱向由梁端向中跨對稱加載，橫向由兩側向中間對稱加載，從第一層依次向第二層、第三層疊加）進行壓重物堆碼。每級加載完成后1h進行變形觀測，以后間隔6h繼續監測，當相鄰兩次監測位移平均值之差不大于2mm時，方可繼續加載，全部加載完成后，間隔6h監測各監測點的位移；當連續12h監測位移平均值之差不大于2mm時，可卸載加壓荷載，卸載完成6h后監測記錄各監測點位移。用預壓前、預壓期、穩定期、卸載后的標高觀測值算出支架總下沉值（預壓前～ 穩定期），計算彈性變形量（卸載后～ 穩定期）和非彈性變形量（預壓前～ 卸載后）。

根據梁體自重和動荷載等對壓重物進行配置，在預壓過程中進行精確水準測量，可測定梁段荷載作用下支架產生的彈性變形值。將彈性變形值與施工設計中提出的其他因素需要設置的預拱度值疊加，計算出實際施工所需的預拱度值，然后根據計算值確定底模板標高。預壓觀測點布置如圖7所示。

圖7 預壓觀測點布置

預壓完成后，以大節段為單元依次綁扎鋼筋，安裝波紋管、襯管、內模、預埋件，澆筑，養護和張拉、壓漿施工。

6 兩種方案經濟對比

為驗證方案二的可行性，對比研究了兩種技術方案增加的工程量及經濟性，兩種技術方案工程量對比見表2。

表2 兩種技術方案工程量對比

經方案對比，若采用第二種方案，主梁材料費用增加8萬元、人工費用減少51萬元、租賃費用增加142萬元，合計增加成本99萬元。根據第二種方案，該橋于2018年1月10日順利轉體，實際提前65d建成，按項目單日成本2萬元/d計算，比第一種方案節省31萬元，經濟效益與社會效益可觀。

7 結語

雖然轉體施工技術日趨成熟，但轉體橋在跨越既有線時，常常受信號、電力等因素影響，導致作業面遲遲不能按期開工，加之冬季和春運的影響，其有效施工周期短，T構連續梁的施工方案選擇尤為重要。如何既能快速施工，又能降低成本，還需進一步結合現場情況進行總結對比，在設計階段就應因地制宜設計通用橋圖，避免由于施工進度問題而導致盲目趕工期，增加施工風險和成本投入。