羅橋跨臺金高速公路特大橋1- 156m 系桿拱施工關鍵技術研究

江浩

（金臺鐵路有限責任公司，浙江 臺州 318000）

1 工程概況

羅橋跨臺金高速公路特大橋起止里程為DK11+370.505～DK12+137.33，橋梁全長766.825m，孔跨布置為（2-24m+8-32m），簡支T 梁+1-156m 系桿拱+（8-32m+2-24m）簡支T 梁。該橋位于永康市羅橋村附近，對應高速公路運營樁號為K154+000。為金臺鐵路工程中重要的一環。

本橋在DK11+687～846 處跨越臺金高速公路，即上跨墩號為10#～11#墩，跨度為156m，與臺金高速交叉角度為25°，現狀路面寬25m，規劃路面寬42m，立交凈空要求為凈高5.5m，本橋跨越既有高速公路的位置有1-6m 框架涵，高速坡腳兩側均有軍用光纜，需改移。框架涵既有路面標高為141.81m，臺金高速公路路面標高149.59m，系桿拱梁底標高為157.997m。

該跨線橋上部結構采用系桿拱；下部結構橋墩采用圓端型實體墩，縱向截面寬4.5m～4.7m；10#墩和11#墩采用鉆孔灌注樁基礎，四排14 個直徑1.5m 鉆孔樁接承臺（孔距2.3m），承臺采用八邊形實體承臺，六面配筋。

羅橋跨臺金高速公路特大橋的10#、11#墩分別位于現狀臺金高速東西兩側，其中臺金高速公路路基邊緣與西側10#墩身外緣水平凈距約為15.36m（與承臺外緣水平凈距約為12.48m），與東側11#墩身外緣水平凈距約為14.83m（與承臺外緣水平凈距約為13.68m）；高速公路用地外緣與西側10#墩身外緣水平凈距約為5.27m（與承臺外緣水平凈距約為2.40m），與東側11#墩身外緣水平凈距約為4.83m（與承臺外緣水平凈距約為3.68m）。經計算，橋下最不利位置臺金高速公路凈空高度為8.555m。新建羅橋跨臺金高速公路特大橋10#～11#墩與現狀臺金高速關系平面圖見圖1。

圖1 新建羅橋跨臺金高速公路特大橋10#～11#墩與現狀臺金高速關系平面圖

2 工程施工過程中的重難點分析

羅橋跨臺金高速公路特大橋1-156m 系桿拱地處丘陵地帶開闊位置，單跨跨度大、吊裝高度大、吊裝數量多，與臺金高速交叉角度小、交叉范圍廣，且施工面窄小，吊裝難度大，安全風險高。

施工過程中的難點主要包括：

（1）由于橋面空間狹小，無法在保證每一節段都有立柱支撐的情況下，又有足夠的視野監控線型。

（2）由于拱肋離梁面橫橋向端太近，沒有足夠的空間為拱肋拼裝提供穩定的三根、四根立柱（以拱肋截面重心為中心，截面為三角形或四邊形）作為拱肋支架。

（3）考慮到工期、經濟、質量、安全等因素，對系桿拱拱肋進行二次拼裝來減少履帶吊轉場時間。最后還存在大體積混凝土散熱、高空焊渣掉落到高速、泵送頂升混凝土密實度控制難、泵送出漿污染高速、高空噴漆污染農田等施工難題。

3 工程技術難點突破專項方案

3.1 系梁支架

3.1.1 施工工藝概述

支架搭設總體方案如下：

（1）滿堂支架：滿堂支架采用Ф48mm×3.5mm、Q235A級焊接鋼管搭建，支架立桿底座采用尺寸為150mm×150mm×8mm 的LDZ 底座，在已放置好的底座上搭設WDJ 碗口式多功能支架。首層步高0.3m，中間層步高1.2m，頂層步高0.6m。底層和頂層按45°角設置水平剪刀撐。每四個高為的4.8m 中間步高之間增設一層水平剪刀撐；縱、橫向剪刀撐按6～8m 高、45°～60°角度設置。

（2）主系梁模板體系：主線梁模板體系采用優質竹膠板，竹膠板厚度為18mm。模板骨架采用100mm×100mm 方木或14#工字鋼。

（3）跨越高速公路部分：跨越高速公路部分采用兩連跨貝雷門架結構跨越。貝雷門架與既有臺金高速公路垂直，與新建系桿拱成65°夾角。門架立柱條形基礎：條形基礎采用C20 混凝土，中央分隔帶條形基礎尺寸為長84m，寬1.3m，高出高速公路路面1.2m（頂面高程控制）；兩邊應急車道上的條形基礎長57m，寬1.2m，高出高速公路路面1.2m（頂面高程控制）。貝雷立柱：立柱采用并排3 排3 層貝雷架，中心間距0.45m，最上層設上加強弦桿。主力桁架：門架采用單層貝雷架，貝雷片中心間距按0.45m 布置，跨度按10.5m+10.5m 簡支梁布置（中心間距）。支架：貝雷門架上滿鋪4mm 厚鋼板，鋼板上搭設碗扣式滿堂支架，支架布置參照一般梁段區支架布置。

（4）跨越既有涵洞（既有道路）部分：該段采用鋼管立柱加貝雷梁門架跨越。門架立柱條形基礎：條形基礎采用C20 鋼筋混凝土，條形基礎單側長15.6m（滿足門架長度要求，可根據現場實際情況延長），條形基礎橫截面采用凸型截面，設置兩層臺階，第一層臺階頂面高程與既有路面標高平齊，埋入原地面0.8m，第二層臺階高出路面0.3m，底寬2.2m，頂寬0.9m，整個條形基礎高1.1m，條形基礎中第一層臺階設置上下兩層鋼筋網，鋼筋采用φ12 的螺紋鋼，縱橫向間距按0.2m 布置，第二層臺階設置U 型鋼筋埋入第一層臺階中，縱向間距0.2m。鋼管立柱：鋼管立柱采用φ530mm，壁厚10mm 的無縫鋼管，立柱中心間距按3m 布置，為增加立柱穩定性，相鄰立柱之間增設[14#槽鋼作為鋼管立柱的剪刀撐和水平連接件。鋼管立柱基礎采用混凝土條形基礎。分配梁布置：鋼管立柱上布置雙拼I40a 的工字鋼作為分配梁，工字鋼之間采用電焊間隔焊，每隔1m 焊施做不短于0.2m 的焊縫，主力桁架：門架采用單層貝雷架，貝雷片中心間距按0.45m 布置，跨度按9m 布置。支架：貝雷門架上滿鋪4mm 厚鋼板，鋼板上搭設采用碗扣式滿堂支架，支架布置參照一般梁段區支架布置。

（5）其它段部分：①一般梁段區：一般梁段區基礎采用20cm 厚C20 混凝土硬化，硬化前清除雜草、樹根、浮土，較大坑洞采用換填處理，采用不小于12t 壓路機對原地面壓實，壓實后承載力不小于150KPa。一般梁端段區滿堂支架的腹板區橫橋向間距設為0.3m，非腹板區橫橋向間距設為0.6m，縱橋向間距設為0.6m。②梁端實體段區：梁端實體段13.2m 區域范圍內（墩帽邊至梁中心方向9m），采用鋼管立柱加貝雷桁架支撐體系。貝雷片布置：非拱腳區貝雷片中心間距按0.45m 布置，拱腳區貝雷片中心間距按0.3m 布置，貝雷桁架采用4.5m+4.5m 二等跨連續梁布置形式。分配梁布置：鋼管立柱上分配梁采用雙拼40a 工字鋼；鋼管立柱布置：鋼管立柱采用φ530mm鋼管，壁厚10mm，非拱腳區鋼管立柱中心間距按1.6m布置，拱腳區鋼管立柱中心間距按1.0m 布置，一個橫斷面布置11 根鋼管，間距按3×1.0m+4×1.6m+3×1.0m。條形基礎：中間鋼管立柱條形基礎:長、寬、高分別為15m、4.0m、0.8m 的C30 鋼筋混凝土條形基礎，其基底設計承載力大于等于270KPa；邊端鋼管立柱條形基礎：長、寬、高分別為15m、2.2m、0.8m 的C30 鋼筋混凝土條形基礎，其基底設計承載力大于等于170KPa。在條形基礎開挖后，對其基底承載力進行檢算，當實測承載力小于設計值時，對基底進行處理或加大條形基礎寬度。

3.1.2 工藝優點

（1）根據不同地形條件，采取針對性的支架搭設方案，保證了系梁施工的質量和安全，并考慮了便于拆除的因素；

（2）大部分支架采用拼裝，施工速度較快，在工期緊張的情況下具有優勢；

（3）跨高速采用貝雷門洞，保證了道路寬度和安全性。

3.2 窄橋面土字型支架

3.2.1 施工工藝概述

拱肋支撐采用雙拱雙排縱橫向聯結支架型式，現場在地面和梁上各配置一臺75t 吊機。由于單線鐵路梁面空間小，拱肋接縫處無法采用四根立柱作為穩定支架，故設置兩根立柱，而兩根立柱無法保證其橫向穩定性，因此采用“縱向連接+橫向連接+斜撐”的方式固定支架。鋼立柱預埋件尺寸見圖2。經過邁達斯軟件分析最不利支架標準組合下施工支架最大豎向位移為3.337mm，最大縱向位移為11.575mm，最大橫向位移為5.122mm。然后根據支架沉降量預留各段拱肋高程。

圖2 鋼立柱預埋件尺寸圖

3.2.2 工藝優點

（1）因地制宜，結合了梁面較窄的條件，具有可實施性。

（2）支架型式簡單，可為測量提供更好的視野。

（3）根據計算得出最優支架型式，保證了支架的安全性和經濟性。

（4）安裝及拆除作業少，涉及高速的高危作業周期較短。

3.3 拱肋拼裝

3.3.1 施工工藝概述

（1）拱肋二拼。為完成工期要求、提高拼裝精度，拱肋到達現場后，現場制作胎架供拱肋二拼，二拼完成后，進行拱肋吊裝。現場二拼前用型鋼做好胎架，過程中測量各型鋼標高，保證各底部H 型鋼在同一水平面上。在第一段拱肋上胎架后，在接縫處焊接碼板，然后將第二段拱肋直接嵌入。用CAD 畫出地面二拼的放樣圖，進行實地測量調整拱肋線型。

（2）拱肋吊裝。為保證拱肋安裝的準確性，在前一段拱肋的環口設置了定位碼板，在拱肋安裝的另一側設置了H 形馬凳。

（3）橫撐吊裝。橫撐鋼管相貫口連接的弧形采用鋼構CAD 軟件展開后，制作同尺寸鐵皮包裹鋼管，再進行切割。此方法保證了兩鋼管相貫口貼合緊密。橫撐接頭相貫線展開圖見圖3。

圖3 橫撐接頭相貫線展開圖

（4）拱肋合龍。溫度對鋼結構的合龍影響較大，而本工程拱肋合龍的工期正處于高溫季節。因此需要工作人員每日進行觀測記錄，根據其變形規律和合龍間隙變化的情況，找出最適合作為合龍時間的小溫差時間段，經實際觀測發現凌晨5 點左右為一天之中溫差最小的時間段，因此將其作為合龍開始時間。為加快工程進度，在構件堆放場地進行拱肋合龍。每跨的最后一個安裝節段為合龍段，合龍流程為：安裝調整定位前幾個節段→實測各跨支座橫軸線至已安裝完箱梁之間的距離→與設計尺寸進行比較檢驗→切割合龍段→切割坡口。

3.3.2 工藝優點

（1）在工期緊張的情況下，結合運輸條件、安裝條件等因素，對節段進行合理地分類，加快了工程進度；

（2）采用相貫線切割拱管，保證了兩肋的緊密貼合性；

（3）定位碼板等小型構件的使用，提高了拼裝作業的流暢性。

3.4 泵送頂升拱管混凝土。拱肋混凝土采用4 臺地泵對稱澆筑，加固地泵的鋼管支架在現場搭設。地泵支架布置見圖4。混凝土施工順序為：上弦管→下弦管→腹板。現場采用料斗進行接料并吊離高速公路范圍。

圖4 地泵支架布置圖

3.5 吊桿安裝及張拉

3.5.1 施工工藝概述

待管內混凝土達到設計強度的90%后，拆除系梁上臨時支架，按照設計要求進行吊桿安裝及張拉。以成圈的方式將吊桿運到工地現場，由于吊桿施工期間拱橋兩側的連續梁已經結束，且吊桿索長度和重量均不大，可直接運輸到拱腳附近位置堆放。將汽車吊大鉤和小鉤分別捆綁吊桿的頂部錨頭和下端1/3 位置處，起吊至上錨口后將吊桿穿入錨口，然后下放下端吊鉤，至吊桿保持垂直后松開下端的連接，僅留錨頭處的連接，然后下放整根吊桿至下錨口，就位后進行位置調整，最后依次旋上下端錨具螺母和上端錨具螺母。完成吊桿安裝后，根據設計圖紙要求，按順序對稱在拱肋上端進行吊桿第一次張拉，在橋面二期恒載完成后進行第二次張拉。最后完成磁通量傳感器、減震器、防雨罩等吊桿相關配件的安裝。

3.5.2 工藝優點

同步頂升技術保證了吊桿張拉的一致性，避免了同一階段吊桿先后張拉對梁體的影響。

4 方案評估

此次施工方法的經濟效益主要體現在拱肋拼裝階段，對直接吊裝19 段拱肋和地面二拼后吊裝9 段拱肋進行比對。主要涉及支架、拱肋拼裝的經濟分析。其經濟對比見表1。

表1 直接吊裝和二拼后吊裝經濟對比

4.1 直接吊裝19 段拱肋經濟分析

兩條系桿拱拱肋共需要吊裝38 段拱肋，現場需要26組鋼立柱支架，合計20.1t 鋼材。一次節段吊裝需要8 人工，全部吊裝完畢合計304 人工。根據對稱吊裝原則，需要履帶吊分別輪流到小里程、大里程側、高速路兩側吊裝，履帶吊需要穿過高速公路涵洞才能到高速另一側。因此履帶吊需要轉場13 次，每次需要4 天，合計52 天，并需要4 人配合，合計208 人工。另外履帶吊正常吊裝需要38 天。

4.2 二拼后吊裝9 段拱肋經濟分析

拱肋到施工現場后，進行二拼。為保證拱肋二拼的連續性，在小里程和大里程側各制作兩個二拼胎架，單個二拼臺架需要H 型鋼2t，合計8t 鋼材。兩條系桿拱拱肋共需要吊裝18 段拱肋，現場需要7 組鋼立柱支架，合計10t 鋼材。一次拱肋二拼需要7 工，共需要進行12 次拱鋼材 20.1t 18t 3800 元/t 76380 元 68400 元

人工 512 340 280 元/人工 143360 元 95200 元履帶吊耗時 90 天 46 天 15 萬/月 450000 元 230000 元肋二拼，合計84 人工。一次拱肋吊裝需要8 人工，兩條拱肋共吊裝18 次，合計144 人工。履帶吊需要轉場7 次，每次需要4 天，合計28 天，并需要4 人配合，合計112 人工。另外履帶吊正常吊裝需要18 天。從以上對比中可以看到，可以大量節約勞動力和時間，并大幅壓縮了成本投入,本工程共節約成本27.6 萬元。由于方法安全實用且投入較小，易于推廣實用。

5 結論

該文對羅橋跨臺金高速公路特大橋1-156m 系桿拱施工的重難點及關鍵技術進行了詳細介紹。目前羅橋跨臺金高速公路特大橋的施工進度順利，施工工期得到了縮減，施工材料得以節約，施工過程風險管控效果良好，其施工關鍵技術無論在經濟效益還是社會效益上都值得推廣和借鑒。