南潯高架站連續箱梁橋貝雷梁施工方案比選

蘇奕霖 （中鐵十五局集團路橋建設有限公司，江蘇 南京 210000）

連續梁施工中一般采用支架現澆法施工，現澆法施工的工藝較為成熟，常被用于中小跨度的橋梁施工，在結構復雜的高架橋梁和岔道連續梁施工中也開始采用現澆支架法[1-3]。在軟土地基和大跨度連續梁施工中，常采用貝雷梁支架和鋼管組合支架，楊德福[4]結合萬家春路（西亭路-翔安北路段）工程實例，針對橋址位置存在大面積蝦池軟土地基進行分析，最終采用鋼管樁柱式貝雷梁和扣件式鋼管組合支架方案，突破了軟土地基和河道的限制，為類似工程施工提供了實踐參考。許志常[5]以DUBAIR大橋工程為研究對象，從工程方案、施工質量和施工技術入手，研究了鋼管貝雷梁組合支架法施工技術在現澆箱梁中的應用，為類似施工提供借鑒。岳旭光[6]以新建銀川與吳忠客運專線1標的銀川機場黃河特大橋引橋為例，引橋支架施工采用貝雷梁和新型組合桁架2種方案進行施工技術和工程成本進行對比分析，研究結果表明，在土層較好的地區，貝雷梁成本較高，新型組合桁架梁施工比較節省成本。王云水[7]以楊梅院立交專項預應力混凝土現澆梁為研究對象，跨公路預應力混凝土現澆梁跨常采用貝雷梁支架施工技術，考慮工程基本特點，為施工安全創造了條件，提升了該工程的效率。舒大勇[8]以溫州甌江南口大橋30m現澆箱梁為研究對象，采用了一跨式雙層貝雷梁支架施工，節約了工程人工費和材料費，縮短了整個工程的工期。在貝雷梁支架施工前，需要計算貝雷梁支架的力學性能，對支架受力進行驗算，以保證整個支架的穩定性符合規范要求[9-10]。

本文結合新建上海經蘇州至湖州鐵路段，南潯高架站連續箱梁的支撐體系，對貝雷梁支架施工支撐體系的施工方案選擇進行研究。

1 工程概況

新建上海經蘇州至湖州鐵路，線路起自上海市虹橋站，途經江蘇省蘇州市，終至浙江省湖州市湖州站，正線全長163.8km。設計標準為高速鐵路雙線，設計行車速度為360km/h。橋址位于南潯高架站138-142#墩、142-146#墩、168-172#墩、172-176#墩。

本線地處屬亞熱帶季風氣候區，線路所經地區主要為湖積平原，地層成因主要為沖湖積、沖海積，局部為湖沼積，具有海陸相互交替沉積的特點。平原區地層主要為黏土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土、粉土、粉細砂層等，普遍發育深厚層軟土、松軟土，最厚處近30m，淤泥質粉質黏土，灰色，流塑，含腐殖質，層厚約0.5m～20.7m，普遍分布。地基軟弱，工程地質條件差，地基需深層處理。

2 施工難點

支架處水文地質條件較差，軟土層較厚（高達20m），軟土層承載力不足。施工時打設鋼管或樁基工程過深，造成工程施工成本高，施工不經濟。

貝雷梁支架施工方案的選擇。施工中支架體系選擇是關鍵，整體的支架體系如圖1所示。單層貝雷梁跨度小，但橋址位于湖積平原區，地層分布較厚淤泥質土，土體抗剪強度低，承載力差，入土管樁沉降較大，費時費力。采用雙層貝雷梁支架方案需要20排雙層貝雷梁，用鋼量大，跨中變形較大，鋼管立柱受長細比的影響。

圖1 支架體系示意圖（單位：mm）

3 貝雷梁施工技術的方案選擇

3.1 單層貝雷梁施工技術

滬蘇湖鐵路蘇湖特大橋南潯橋段131#～137#墩6×32m預應力混凝土渡線連續梁采用了4支點支撐的單層貝雷梁支架方案，跨中設2排管樁、梁兩端承臺位置上各設1排管樁，貝雷梁跨度組合為10.5m+9m+9m。支架結構自下而上依次為Ф630×8mm鋼管柱、砂筒、柱頂分配梁（2工40b/45b)、貝雷梁（321型）、橫梁工字鋼（工12.6@900）、縱向方木（10cm×10cm）、15mm厚竹膠板，如圖2所示。

圖2 單層貝雷梁設計示意圖

單層貝雷梁方案跨度小，形成四跨連續結構，理論計算單跨貝雷梁變形小，橫斷面上僅需要14排單層貝雷梁就可以滿足需要，貝雷梁用鋼量少。但跨中兩排入土鋼管樁需使用履帶吊和振動錘插打，打入深度不小于17m，需要分節焊接接長管樁，設備、人員使用多，周期長。該工程橋址位于湖積平原區，地層中分布較厚淤泥質粉質黏土層，土體抗剪強度低、承載力差，入土管樁沉降較大，需要在預壓后墊高貝雷梁底標高，費時費力。

在施工中需要注意支架在預壓階段管樁沉降較大，過大的沉降將引起貝雷梁的附加應力，需要密切關注變形速率和變形量，當二者不能穩定時，需要及時卸載。

3.2 雙層貝雷梁施工技術

南潯高架站預應力混凝土道岔連續梁支架因跨中插打入土管樁深度較大，達到40m，采用兩排立于承臺上的鋼管立柱作為支撐的雙層貝雷梁支架方案，雙層貝雷梁結構剛度大，經過計算可實現一跨式支撐，貝雷梁跨度為28.5m，兩端支撐點處采用14a槽鋼豎桿加強、中間上下層貝雷梁采用加強弦桿加強，考慮到雙層貝雷梁計算撓度較大，在貝雷梁頂設置一層盤扣架用于調整預拱度和落架，其余支撐結構與單層貝雷梁方案一致，如圖3所示。

圖3 雙層貝雷梁設計示意圖

雙層貝雷梁方案省去了管樁插打施工工序，設備使用、焊接作業少，施工較快。通過鋼管立柱作用在承臺上，承載可視為較穩定支點，施工中變形可控，雙層貝雷梁方案相比單層貝雷梁方案具有實際施工工況與理論計算結果匹配度高、不可控風險源少、施工質量易于控制的優勢。

但雙層貝雷梁橫斷面上需要20排雙層貝雷梁，貝雷梁用鋼量大。雙層貝雷梁跨中變形較大，兩端鋼管立柱受長細比的影響，高度不宜過大、鋼管立柱需要和墩柱牢固固結，在施工中不宜控制。

3.3 方案比選結論

雖然單層貝雷梁方案用鋼量較低，卻存在入土管樁沉降較大、打入樁在施工完成后存在拔出困難、施工安全風險高等問題，經過最終測算，雙層貝雷梁方案與單層貝雷梁方案最終費用相差不大，所以在軟土地區推薦采用一跨式雙層貝雷梁方案。

4 施工要點分析

4.1 貝雷片安裝

貝雷片間聯系布置對大、中跨徑箱型截面的穩定性有重要影響[11]，在施工中要加強控制貝雷片安裝的質量，分析施工荷載變化規律，本工程貝雷梁片采用逐節拼裝的方式，將擬安裝的桁架抬上，放在已裝好的桁架后面，并與其形成一條直線，兩人用木棍穿過節點板將桁架前端抬起，下弦銷孔對準后，插入銷子，然后再抬起桁架后端，插上銷子。插銷子時要注意，保險銷孔要橫放，方便插入保險卡，如圖4所示。

圖4 桁架銷+保險卡連接主梁示意圖

地面貝雷梁片拼裝完畢后，用兩輛25t吊車安裝縱梁（雙層貝雷片），安裝時采用2臺吊車同時平行起吊，吊裝至指定位置后，使用φ20mm的U型限位鋼筋將貝雷梁片與工字鋼帽梁固定連接在一起，防止傾覆。U型限位鋼筋開口端與工字鋼帽梁進行雙面焊接，焊縫長度120mm。吊裝跨中位置的貝雷片后，用連接桁架將所有貝雷片連接成為整體。

4.2 貝雷分配梁安裝

在貝雷梁橫橋向鋪墊工12.6a鋼作為分配橫梁，分配橫梁通過φ20mm的U型螺栓卡與貝雷梁進行固定。貝雷梁上搭設盤扣式滿堂支架，搭設順序為可調底座→立桿→橫向水平桿→縱向水平桿→水平斜桿→豎向斜桿→可調頂托。施工中以此順序搭設形成基本的架體單元，并擴展搭設成整體支架體系。

由于箱梁的荷載分布比較復雜，有頂底板區域、腹板區域和翼緣區域，在施工前取腹板段和頂板段分別對工字鋼進行計算，腹板工字鋼長度0.45m，頂底板段工字鋼長度為0.9m，上部為作用一根支架立桿，工字鋼在該范圍內按簡支梁計算。按均布荷載取值，標準組合為13.1kN，基本荷載組合 0.17kN/m。經過計算得出最大彎矩為2.14kN·m，最大剪力為6.64kN，抗彎計算強度f=16.85MPa＜215MPa，滿足規范要求。后期施工現場監測數據表明，頂底板最大撓度值為0.34mm，施工效果較好。

4.3 支架預壓

貝雷梁支架采用雙層加強貝雷梁，其中每處腹板設置6片貝雷梁，頂底板及左右側均翼緣處均設置3片貝雷梁，支座位置設置加強豎桿。根據設計本道岔連續梁分澆筑L30(142#-146#右、168#-172#右)為1次澆筑，L31（138#-142#、172#-176#）分 2次澆筑，L32（142#-146#左、168#-172#左）分3次澆筑，每次澆筑前的支架預壓重量見下表所示。

支架預壓重量表

應進行預壓以檢驗結構的承載能力和穩定性、消除其非彈性變形、觀測結構彈性變形及基礎沉降情況。加載時采用分級加載方式，0→60%→100%→110%三級加載，預壓荷載分別為760.9t、801t、841t、882t、2583t、2720t、2122t、1340t、1890t。分級加載采用磅秤精確計量，模擬梁體的荷載布置進行加載，采用人工配合吊車吊裝。在堆載過程中按照施工中混凝土澆筑順序進行預壓塊的堆碼，在支架兩側縱梁下分段進行布設監控點，點位每跨布置5個觀測斷面，分別依次位于1/5跨、1/5跨、1/10跨、1/10跨、1/5跨處，每個斷面對稱布設5個觀測點，并用反光標貼進行標記。在支架預壓前后，現澆梁混凝土澆筑前后進行觀測，對比數據變化，監測支架的沉降量。監測點布設如圖5所示。

圖5 施工現場監測點布設圖

在荷載預壓及混凝土澆筑過程中，必須進行支架結構的變形監測，確保預壓與混凝土澆筑過程安全有序進行，發現基礎下沉、桿件變形、防護不全、拉結松動等立即停止澆筑。由于箱室寬度縱向變化較大，當橫向空間足夠時應及時增加扣件式支架立桿的縱向列數，防止橫向方木邊跨受力過大。

5 結語

貝雷梁支架技術在橋梁連續箱梁現澆施工中廣泛被采用，但在實際施工中，不同地質條件下如何進行貝雷梁支撐體系的設計、驗算和施工是最為關鍵的。在工程施工過程中，要避免因趕工期或方便施工等原因，人為改變施工方案或設計圖紙，給工程帶來不必要的風險。

通過對南潯高架站連續箱梁工程為研究對象，考慮施工的安全性和整體的穩定性，最終選擇一跨式雙層貝雷梁方案，制定了施工安全應急預案，施工中加強現場線形與安全監控，為項目施工提供了安全保障，滿足設計及規范要求。在施工中無任何安全事故發生，箱梁最終拆模后，滿足設計要求。