上跨既有臨棗高速鋼混組合梁節段劃分調整及施工技術研究

李龍舟

（中交一公局海威工程建設有限公司，北京 101119）

近年來，隨著國家基建事業的蓬勃發展，跨越既有高速公路的橋梁建設工程日益增加，建設難度明顯提高，橋梁工程設計及施工方案的選擇尤為重要。鋼混組合梁以其截面尺寸小、強度高、自重輕和施工周期短等優點，在公路橋梁建設中應用的越來越廣泛。如何結合現場實際情況，因地制宜地優化設計及施工方案，在保證既有高速公路安全通行的條件下，順利完成新建橋梁工程施工，是建設者們要面臨的一大考驗。

1 工程概況

1.1 工程簡介

新臺高速公路XTSG-4 標段位于山東省棗莊市，標段起終點樁號為K140+344～K155+850，路線起點設置嶧城樞紐互通、終點設置臺兒莊互通，全長15.506 km。其中嶧城樞紐互通A 匝道AK0+861.735 匝道橋第3 聯、C 匝道CK0+490.585 匝道橋第3 聯上跨既有臨棗高速公路。

1.2 鋼混組合梁構造

1）嶧城樞紐互通A 匝道AK0+861.735 匝道橋第3 聯采用35 m+33 m+33 m 等截面鋼-混凝土簡支組合梁橋，橋梁平曲線半徑300 m、縱坡3%，鋼箱梁梁高1.40 m，頂板混凝土厚度0.35 m，單幅橋面寬度12.75 m。

2）嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋第3聯采用27m+30m+27m 等截面鋼-混凝土簡支組合梁橋，橋梁平曲線半徑90 m、縱坡4%，鋼箱梁梁高1.65 m，頂板混凝土厚度0.25 m，單幅橋面寬度10.5 m。

2 施工重難點分析

1）嶧城樞紐互通A 匝道橋第3 聯、C 匝道橋第3聯均上跨既有臨棗高速公路，既有臨棗高速公路車流量較大，施工安全風險較高。

2）嶧城樞紐互通C 匝道橋鋼箱梁梁段在既有臨棗高速公路左右幅行車道處各有1 處接頭，需要在既有臨棗高速公路行車道各設置1 處臨時支墩，占用既有臨棗高速公路周期較長、交通導改難度較大。

3）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋橋梁縱坡較大、平曲線半徑較小，鋼箱梁安裝精度要求高，如何采取措施保證鋼箱梁安裝精度，是施工重難點。

4）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋所處位置場地有限，如何合理選擇吊車站位，選擇最優吊裝方案，是施工重難點。

3 鋼箱梁節段劃分調整

結合設計圖紙及現場實際情況，經與鋼箱梁專業生產廠家充分溝通，并征得設計單位同意且驗算通過，對嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁節段劃分進行調整，調整原設計跨臨棗高速公路鋼箱梁梁段的接頭位置。調整后只需在既有臨棗高速公路左右幅路肩位置各設置1 處臨時支墩即可，無需在行車道位置設置臨時支墩，大大節約了交通導改時間，降低了交通導改難度。

嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁節段劃分調整及臨時支墩布置如圖1 所示。

圖1 鋼箱梁節段劃分調整及臨時支墩布置示意圖

4 臨時支墩穩定性驗算

以嶧城樞紐互通C匝道CK0+490.585匝道橋第3聯鋼箱梁為例進行臨時支墩穩定性驗算。梁段荷載見表1。

表1 嶧城樞紐互通C匝道CK0+490.585匝道橋鋼箱梁梁段荷載表

嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁臨時支墩鋼管立柱均采用Φ402×10 mm 的鋼管，支架橫梁采用雙拼I36 工字鋼。支撐條件：一般支撐；建模：按照臨時支墩設計圖紙建模；荷載：按照實際荷載工況添加荷載，結構模型如圖2 所示。

圖2 臨時支墩結構模型圖

1）梁單元應力計算。經建模分析得出，工字鋼的最大組合應力為27.1 MPa，最大剪應力為14.2 MPa，均滿足吊裝施工要求。

2）鋼管樁內力計算。對鋼管樁進行內力分析，如圖3 所示。

圖3 鋼管樁內力分析圖

鋼管樁的最大彎矩為51.4kN·m，最大軸力為126.4 kN，對鋼管樁的穩定性進行驗算，鋼管采用Ф402×10 mm，l=10 m，A=12 315 mm2，W=1.18×106 mm3，i=138.63，得出λ=L/i=10 000/138.63=72.1，查表得出Φ=0.829。

綜上可得，臨時支墩的穩定性滿足要求。

5 臨時支墩施工

1）臨時支墩施工前，應對鋼箱梁的平面位置進行復核，并準確放出臨時支墩的平面位置，做好相應標記。

2）臨時支墩下方及周圍2 m 范圍內采用壓實機械壓實，地基頂面采用30 cm 碎石進行壓實處理，地基承載力不得小于200 kPa。鋼管柱正下方設置400 cm（長）×300 cm（寬）×50 cm（高）和200 cm（長）×200 cm（寬）×50 cm（高）C20 砼基礎，用于鋼管柱安設。

3）臨時支墩采用Φ400×10 mm 鋼管立柱，管間聯系采用20a 槽鋼。臨時支墩頂端采用2 根I40a 工字鋼橫向并排布置。臨時支墩材料材質均為Q235。鋼管柱腳600 mm×600 mm×15 mm 鋼板與混凝土面采用膨脹螺栓連接。

4）臨時支墩施工完成后應進行預壓處理。

6 鋼箱梁梁段運輸、拼接

1）鋼箱梁由專業生產廠家加工成梁段，經出廠檢驗合格后運輸至施工現場。運輸前應對運輸線路進行認真勘察，運輸時運梁車前面設置引導車，提前了解路況，確保鋼箱梁梁段安全、及時到達施工現場。

2）鋼箱梁梁段運輸至施工現場后，對產品合格證、相關檢測報告及鋼箱梁梁段的結構尺寸、外觀等進行檢驗驗收。

3）鋼箱梁梁段拼接時注意節段組裝預拼裝線型與設計成橋線型一致，并保證匹配相鄰節段之間環口的一致性，并對鋼箱梁梁段的預拱度、梁段中心定位標記線等進行重點控制。

4）鋼箱梁節段焊接現場應做好防風、防雨措施。焊接采用二氧化碳氣體保護焊。鋼箱梁節段焊接完畢之后，所有焊縫均應進行外觀檢查及無損檢測，檢測合格后方可進行下道工序。

7 鋼箱梁梁段吊裝施工

7.1 吊車的選用

結合鋼箱梁梁段重量及現場工況，嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁梁段吊裝采用1 臺260 t 汽車吊。吊車參數：配重97.5 t，支腿全伸8.85 m×8.5 m，回轉范圍360°。

7.2 鋼箱梁梁段吊裝

1）鋼箱梁梁段吊裝施工前，測量人員提前在臨時支墩頂部放出鋼箱梁邊線及中心線，便于鋼箱梁吊裝定位，并復核臨時支墩頂部、橋梁支座墊石的平面位置與高程。

2）聯合既有臨棗高速公路路管中心、交警部門對既有臨棗高速公路進行交通導改，交通導改的總體原則是半幅封閉、另外半幅單幅雙向通行，并完善涉路施工各項手續，做好涉路施工各項安全防護措施。同時，為避免施工期間車流量過大造成交通擁堵，應提前發布相關施工信盧，做好車輛分流工作。

3）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁均按照橋梁大樁號往小樁號的順序進行吊裝，鋼箱梁梁段吊裝順序為E 段→D 段→C 段→B 段→A 段。

4）由于嶧城樞紐互通A 匝道橋鋼箱梁B 梁段2側為邊坡，吊車無法站位，經現場勘察，在吊裝該梁段時，吊車站位于A 梁端右側進行吊裝。

5）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁A 段吊裝時應根據橋址現場工況及場地布置規劃選擇最合適吊車站位，并對吊車站位作業區域做相應的平整和硬化處理。

8 鋼箱梁精確定位措施

1）為提高鋼箱梁安裝精度，項目部全體技術骨干集思廣益，研發出種鋼箱梁梁底縱坡調節裝置，該裝置安裝在鋼箱梁梁底與臨時支墩頂面之間，通過調節該裝置可以快速調節鋼箱梁梁底縱坡，使鋼箱梁的上表面與相鄰鋼箱梁的上表面精確對齊，便于下一步鋼箱梁相鄰節段高強度螺栓拴接施工，裝置示意圖如圖4所示。

圖4 鋼箱梁梁底縱坡調節裝置圖

2）鋼箱梁臨時就位后，為防止鋼箱梁發生滑移、傾覆，出現分段位移等質量安全隱患，及時在鋼箱梁的2側設置擋塊，在鋼箱梁分段接口位置利用馬板和限位牛腿對就位的分段進行臨時固定，待吊裝完畢高強度螺栓栓接完成后對臨時固定措施進行拆除。馬板采用200 mm×100 mm×10 mm 的矩形鋼板，沿分段接口方向每間隔300 mm 布置1 個。

3）鋼箱梁安裝完成后效果圖如圖5 所示。

圖5 鋼箱梁安裝完成效果圖

9 鋼箱梁高強度螺栓施擰

1）鋼箱梁吊裝完成并精確定位后，采用高強度螺栓進行栓接施工。高強度螺栓施擰采用扭矩法施工，采用緊扣法進行檢查，特別注意：施工前應進行相關工藝試驗。

2）高強度螺栓擰緊分初擰、復擰和終擰3 步進行，且應在同1 天完成，其中初擰和復擰扭矩值為終擰扭矩值的50%。

3）高強度螺栓終擰完成且檢查合格后，及時對高強度螺栓連接副外露部分和栓接外露面進行表面涂裝，并保證涂裝質量。

10 混凝土橋面板施工

1）鋼箱梁拼裝栓接完成后，安裝翼緣板外掛三角架，外掛三角架縱向間距為800 mm，用M22×150 螺栓與鋼箱梁連接。

2）支架安裝完成后安裝模板，模板安裝之前應全面而均勻地涂刷脫模劑。

3）頂板鋼筋按照設計圖紙要求在鋼筋加工廠集中下料、加工，采用汽車吊配合人工現場安裝。

4）頂板混凝土澆筑前要仔細核對圖紙，注意各預埋件的尺寸和位置。頂板混凝土澆筑由跨中向橋墩方向進行，保證支架結構受力均勻。

11 施工監測

在嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁吊裝施工、混凝土橋面板施工前后，項目測量人員應進行全過程施工監測，且在鋼箱梁吊裝施工時應對監測點、監測頻率進行加密，確保施工安全。

12 結論

嶧束城樞紐互通A、C 匝道橋鋼混組合梁上跨既有臨棗高速公路，施工難度大，安全風險高，為項目重難點工程。項目部全體管理人員集思廣益，多次與專業生產廠家、設計單位、有關專家溝通，對原設計鋼箱梁節段劃分進行調整，避免在既有臨棗高速公路行車道設置臨時支墩，施工過程中采取一系列措施，最終在保證既有臨棗高速公路安全通行的條件下，順利完成了全部鋼混組合梁施工，期間未發生任何質量安全事故，為今后同類型工程施工積累了寶貴的經驗。