黄冈公铁两用长江大桥北引桥特殊孔跨箱梁架设技术

■汪永庆 ■中铁大桥局集团第六工程有限公司，湖北 武汉 430100

1 桥特殊孔跨箱梁架设产生的背景

黄冈公铁两用长江大桥主桥5#墩～北引桥N29#墩为公铁合建段，其中主桥5#墩～北引桥N3#墩为40 +56 +40m 跨大堤连续梁，上层为双幅单箱单室的公路连续箱梁，下层为单箱单室铁路连续箱梁;北引桥N3#墩～N29#墩，上层为双幅单箱单室的32.6m 公路连续箱梁，下层为单箱单室32.6m 铁路简支箱梁。由于公路框架墩存在，为便于架桥机正常架设和通行，必须先架设完成下层铁路简支箱梁待架桥机退出后，才能施工公路框架墩及公路连续箱梁。而主桥5#墩～北引桥N3#墩40 +56 +40m 跨大堤连续梁经过方案比选，采用先上后下的方案比传统先下后上方案，能够节约临时墩桩基1/2，节约钢管立柱及连接系钢结构约1/3，还缩短施工工序转换时间节约了施工工期。故产生一个矛盾，一方面为满足N4#墩～N3#墩铁路箱梁架桥机架设过孔需要，希望先完成N2#墩～N3#墩40m 跨铁路连续箱梁施工，并且N3#墩公路框架墩在铁路箱梁架设完成后施工;另一方面为满足N2#墩～N3#墩公路连续箱梁施工需要，希望先完成N4#墩～N3#墩铁路箱梁架设，便于进行N3#墩公路框架墩的施工。解决此矛盾方案一将黄冈公铁两用长江大桥北引桥N4#墩～N3#墩铁路32.6m 简支箱梁改为现浇施工;方案二40 +56 +40m 跨大堤连续梁现浇支架结合架桥机架设N4#墩～N3#墩考虑，先进行N4#墩～N3#墩铁路32.6m 简支箱梁架设，再施工N3#墩公路框架墩及N2#墩～N3#墩公路连续箱梁，经施工组织综合比选选择方案二。

2 技术准备

2.1 制定方案

由于N3#墩～N2#墩之间跨度为40m，其铁路连续箱梁未施工，采用JQ900 型架桥机架设北引桥末孔(N4#墩～N3#墩)铁路32.6m 简支箱梁时存在下导梁无法过孔的难题，通过研究下导梁式架桥机的自身结构特点和黄冈公铁两用长江大桥北引桥40 +56 +40m 跨大堤连续梁现浇支架，将两者有机结合可解决此问题。

具体研究如下:

对连续梁支架体系与JQ900 型架桥机结构尺寸以及N3#墩公路框架结构尺寸综合比较，具体相关数据为:JQ900 型下导梁高、宽、长分别为16.68m、12m、53m，下导梁长、宽分别为56m、5.95m。公路连续梁框架式桥墩净空为高×宽=14.5m×13.2m。中间两根钢管柱横向距离为7.50m，N3#墩铁路墩身以上钢管柱高度为13m。得知:其一:架桥机无法在N3#墩公路框架墩施工完成后进行架设N4#墩～N3#墩箱梁架设;其二:JQ900 型下导梁式架桥机只限于架设20m、24m 和32m 箱梁，而N3#墩～N2#墩之间跨度为40m，N4#墩～N3#墩间为31.5m 预制箱梁。因此在下导梁过跨时，距N3#墩墩中心向小里程方向24m、32m 处均无现有临时支撑平台(特别说明:下导梁总长为56m，重心距尾端为24m，而过跨后下导梁支撑点必须距下导梁尾端24m～32.6m 之间)。

研究后结论如下:

一、N3#墩公路框架墩待N4#墩～N3#墩铁路箱梁架设完成后进行施工;二、制定在黄冈长江大桥北引桥跨大堤40 +56 +40m 公路连续梁施工的支架体系P9 柱的中间三根立柱焊接临时支撑扁担横梁，作为下导梁1#托辊的临时支撑点。现场钢管柱、架桥机及公路框架墩位置关系见图1。

图1 特殊孔箱梁架设作业现场总布置图(单位:mm)

2.2 P9 柱上支撑扁担横梁设计与施工

结合现场实际情况调查及架桥机自身结构特点，利用北引桥跨大堤连续梁施工的钢管柱支架体系，将中间P9 柱加长，然后在P9 柱中间三根钢管柱上焊接支撑扁担横梁，辅助架桥机下导梁过跨。

扁担横梁采用3 根I40b 工字钢并排拼接而成。

根据架桥机受力工况，下导梁过跨时扁担横梁受力图示如下图2所示:

图2 扁担梁受力图示(单位:mm)

通过计算得知，下导梁过跨时:中间P9 柱最大正压力为95T，两侧P9 柱最大正压力为33T。

现将扁担横梁安装于P9 柱中间柱顶，两端分别焊接于两侧立柱侧面，并由焊接于两侧立柱上的牛腿辅助支撑扁担横梁。扁担横梁两端部焊接区域和牛腿上下部位分别进行加强处理。

横梁端部焊接区，先帮焊宽450mm，高450mm，厚16mm 的衬板对P9 柱管壁进行加强处理。焊接扁担横梁端部两侧工字钢肋，以将扁担横梁与P9 钢管柱固定，两端共计四道焊缝均满焊，焊缝高度不小于10mm。然后于肋上下部位分别平焊加强劲板，加劲板延伸至过P9柱直径断面，加劲板上下面焊缝长560mm，可花焊，每节焊缝长度不小于100mm。

牛腿焊接区也先帮宽450mm，高450mm，厚16mm 的衬板对P9柱管壁进行加强处理，然后再将牛腿上下部为分别平焊加强劲板，加劲板同样延伸至过P9 柱直径断面，加劲板上下面焊缝长560mm，可花焊，每节焊缝长度不小于100mm。

扁担横梁与牛腿搭接部位，分别于两端支垫厚10mm，宽100mm，长400mm 的垫板，将垫板与牛腿接触面均匀涂抹黄油，架梁前完成扁担横梁与P9 柱连接的检查签证手续。

3 桥特殊孔跨箱梁架设技术

3.1 架设技术概述

结合架桥机自身结构特点和架梁场地实际状况，采用以下步骤进行箱梁架设:

在架设N5#墩～N4#墩箱梁时，架桥机提梁，下导梁过跨过程中，当下导梁前端三角花架伸出N3#墩12m 时，下导梁暂停前移，使用1 台80T 汽车液压吊机配合拆除下导梁前端12m 桁架。然后下导梁过跨到位，完成N5#墩～N4#墩箱梁架设。

完成N5#～N4#墩箱梁架设后，至此架桥机下导梁全长变为43.7m。正常进行架桥机过跨，喂梁作业。

架桥机提升箱梁到下导梁高位过跨状态，架桥机前后吊点同步提升下导梁至高位过跨状态，在架桥机前支腿内侧安装临时支架并在临时支架上操垫2#托辊，纵移天车和2#托辊同步驱动，下导梁高位过跨。下导梁向前纵移11.5m，在预先于P9 柱(中间3 根)临时安装的扁担横梁上操垫1#托辊，1#、2#托辊同步向前驱动，下导梁向前纵移过跨。

拆除临时支架，落梁安装，完成N4#～N3#墩箱梁架设。

纵移天车提升下导梁尾部，在已完成架设的N4#～N3#墩箱梁N3#墩顶距离梁端60cm 处操垫2#托辊，与位于P9 柱临时扁担横梁上的1#托辊同步向后驱动，下导梁向后纵移21.25m，下导梁脱离扁担横梁，继续向后纵移，下导梁完全退回到架桥机装车位置。

3.2 箱梁架设设备配置

特殊孔跨箱梁架设除正常箱梁架设所需的设备以及架桥机配套设备外，另须配备80T 汽车吊1 台配合装吊，1 台平板车配合转运下导梁拆卸部分及吊具扁担等，其设备清单详见下表:

3.3 具体操作步骤

(1)架桥机前端部分拆除:在N5#墩～N4#墩箱梁架设时，在下导梁过跨过程中，当下导梁前段伸出N3#墩12m 时，下导梁暂停过跨，拆除下导梁前段12m 桁架。

(2)架桥机过跨:完成N5#墩～N4#墩箱梁架设后，利用前后运架桥机台车将架桥机过跨到位。

(3)喂梁:架桥机前后支腿支撑架桥机，中支腿展翼。运梁台车驮运待架箱梁进入架桥机仓内，调整对位，安装吊杆。

(4)架桥机提升箱梁至高位，运梁台车退出。纵移天车和活动油缸同步提升下导梁至高位，利用80T 汽车液压吊机在前支腿内侧吊装临时支架。

(5)下导梁高位过跨:2#托辊驱动，纵移天车提升下导梁同步向前，下导梁向前纵移11.5m。在预先于P9 柱上安装的临时支撑扁担梁上操垫1#托辊，1#、2#托辊同步驱动，纵移天车提升下导梁同步向前，下导梁完成高位过跨工况。

(6)箱梁安装:拆除临时支架，落梁安装，完成N4#～N3#墩箱梁架设。

(7)下导梁退回:1#托辊反向驱动，纵移天车提升下导梁同步后退1.5m 时，暂停后退。在已完成架设的N4#～N3#墩箱梁桥面、靠近N3#墩端距梁端0.6m 处操垫2#托辊。1#、2#托辊同步反向驱动，纵移天车提升箱梁同步后退20m 时，下导梁脱离1#托辊(支撑于临时支撑扁担梁上)，继续向后纵移，下导梁完全退回到装车位置，由运梁台车驮运回梁场。

4 桥特殊孔跨箱梁架设需注意的问题

(1)防止下导梁在过跨时向前倾覆。通过计算得出下导梁前端在到达扁担横梁时，下导梁重心在2#托辊与下导梁尾部之间，这样在纵移天车的配合作用下就不会发生向前倾覆。另外在作业现场安排专职人员进行观察，若发现异常情况立即做应急处理。

根据下导梁构造，得知下导梁前端8m 桁架自重为1.0T/m，后端35.7m 箱梁自重为2.87T/m，一台运架桥机台车自重为5.3T。根据下导梁过跨时最不利作业工况进行计算，下导梁不会向前倾覆。

(1)拆除下导梁前端12m 桁架。利用80T 汽车液压吊分两次(两片)拆卸，拆卸时拔销一定要稳，下导梁不能产生过大晃动，吊装时注意施工安全。

(2)下导梁过跨和退回时，要安排专职人员对扁担横梁和P9 钢管柱进行跟踪观察，一旦发现P9 柱中间柱有过大变形，或横梁有剧烈晃动，或操垫松动则应立即报告现场指挥，退出下导梁荷载，检查扁担横梁的固定情况。

(3)由于沿江公路通过N3#～N2#墩之间，因此在架梁时要对沿江公路进行暂时封闭，避免安全事故发生。

(4)上述架梁步骤4 中，临时支架安装时，要特别注意吊装安全，汽车液压吊大臂不能碰击下导梁的任何部位。

(5)确保现场指挥人员和作业人员之间的信号联络，口令简短明确，能做到即叫即停，指挥统一。

5 结语

“特殊孔跨箱梁架设技术”的成功实施，将黄冈公铁两用长江大桥北引桥末孔箱梁(N3#墩～N4#墩箱梁)施工提前到了2011 年11 月24日完成，相对于2012 年3 月20 日完成现浇施工的计划，提前了近4 个月。由于改现浇为工厂预制、架桥机架设，省略了塔吊、高墩支架、独立的模板、支架静压等系列设备的投入，取得了明显的经济效益。同时，由于提前完成该跨箱梁施工，为主桥及引桥连续梁施工的整个工期控制创造了积极有利的条件，所产生的社会效益非常显著;有效的解决架桥机下导梁不能正常过跨就不能架梁的问题，促进了JQ900 型架桥机在特殊施工条件下进行箱梁架设工艺和安全架设技术研究的发展。

采用“特殊孔跨箱梁架设技术”施工，既节约了工期和造价，又安全的完成了箱梁的架设，同时为国内特殊孔跨箱梁架设施工积累了宝贵的施工经验。

［1］张英才.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准［M］.北京:中国铁道出版社，2010.

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［3］邓运清.有碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)》通桥(2008)2221A-Ⅱ［M］:北京:铁道部经济规划研究院，2008.

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