80m钢—混凝土组合桁架梁桥邻近营业线施工技术

2017-12-14赵全东

中小企业管理与科技·中旬刊 2017年11期

赵全东

【摘要】通过对龙门吊设置方案进行科学合理的优化，有效降低桥梁施工对既有设备的影响，制定切实可靠的施工方案，强化施工安全风险控制，确保施工安全和行车安全，为今后类似条件下该结构桥梁施工提供参考。

【Abstract】Through the scientific and reasonable optimization of the gantry crane setup scheme， we effectively reduce the influence of the bridge construction on the existing equipment， formulate the practical and reliable construction plan， strengthen risk control of the construction， to ensure the construction safety and driving safety， providing reference for the bridge construction under similar conditions in the future.

【关键词】80m钢-混凝土组合桁架梁；邻近营业线施工方案；优化

【Keywords】80m steel-concrete composite truss girder； construction scheme of adjacent business line； optimization

【中图分类号】U44 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0191-04

1 工程概况

新建太原枢纽（北六堡）物流中心工程迎宾路立交特大桥长5.335m，为还建货联上行线设置，其中169#～170#墩间设计采用1孔80m钢-混凝土组合桁架梁，跨越晋中市迎宾西街环岛路。

该80m钢-混凝土桁架组合梁，梁长82m，计算跨径80m，桁高9m，节间距10m，桁中心距6.1m。桁架形式采用无竖杆三角桁，上弦杆为钢筋混凝土结构，下弦杆为预应力钢筋混凝土结构。上弦杆采用1.1m宽，1.2m高的钢筋混凝土矩形截面，下弦采用高1.5m的槽型截面，梁端高2.0m。道床板厚40-45cm的钢筋混凝土板，梁端板厚90～95cm，梁底宽7.2m，顶宽9.4m。端横撑为宽0.8m，高1.0m的混凝土截面，中横撑为宽0.35m，高0.6m的工字钢。下弦纵向为全预应力结构，横向受力为钢筋混凝土结构。腹杆采用650×550mm的矩形钢箱，钢箱材质采用Q345qE。

2 工程难点

80m钢-混凝土组合桁架梁邻近货联上行线，线间距11m，属邻近营业线施工。钢结构部分腹杆、节点板、横撑采用龙门吊吊装方案，施工难度大，安全风险高。龙门吊架设后，支腿最外侧与货联上行线接触网回流线的最小距离为0.5m，至接触网牛腿的最小距离为0.8m，至接触网支柱外边缘的最小距离为1m，并占用电缆槽位置，需对回流线及电缆槽进行迁改。因此，龙门吊设置方案是影响该桥施工安全及行车安全的重要因素之一。

3 龙门吊设置方案比选

3.1 原龙门吊设置方案

为了满足80m钢-混组合桁架梁组合结构的节点板、支架、腹杆等钢构件吊装和节点及腹杆安装及精调，在支撑体系上部安装20t龙门吊一台，见图1。龙门吊技术参数：轨道中心跨度为11m，总高16m，起吊高度12m，起重重量20t，自重24t，大车运行0～20m/min，小车运行20m/min，起升速度：3.5m/min。（图1）

3.2 龙门吊设置方案优化原因

80m钢-混组合桁架梁邻近货联上行线，线间距11m，如龙门吊走行部设置在支撑体系上，增大了临时支撑体系荷载，且龙门吊高度16m，走行部高出货联上行线0.26m，总高度高于货联上行线16.26m，龙门吊上部结构为双侧三角斜撑，距离货联上行线侧边接触网回流线的距离仅为0.5m，难以保证邻近既有线施工安全和行车安全。

3.3 龙门吊设置优化方案

①为确保既有线行车安全及80m钢-混组合桁架梁吊装施工安全，优化调整龙门吊走行部位置，将龙门吊走行部设置在地面。

②对龙门吊上部结构进行优化，取消龙门吊上部靠近货联上行线侧外三角斜撑，以增大龙门吊至回流线间的安全距离，优化后距离既有线侧边接觸网回流线的距离增大到1m，同时增大龙门吊轨道中心跨度及起吊高度，见图4。龙门吊技术参数：轨道中心跨度为14m，起吊高度23m，起重重量20t，自重28t，大车运行0～20m/min，小车运行20m/min，起升速度：3.5m/min。

③龙门吊走行部延桥梁纵向设置，长度130 m，采用600cm×500cm条形基础，基础与既有路面接茬钢筋按照间距100cm植入2根Φ20螺纹钢筋，埋深20cm；走行轨采用P43kg/m钢轨。安装钢轨前对基础标高、跨度进行测量复核，确保误差满足规范要求。龙门吊安装就位后，在轨道两端安装限位器，确保龙门吊运行中不会滑出轨道。

④龙门吊走行部条形基础位于原状土的部分，采用旋喷桩处理后基础下浇筑50cm×120cm的垫层，并对龙门吊基础承载力进行检算。

4 施工方法

4.1 施工工艺流程

施工准备→地基处理→临时墩拼装→安装贝雷梁→安装横向方木→布置竹胶板→支架验收→支架预压→安装支座→安装底、侧模板→安装预埋件、节点板、腹杆安设→钢筋绑扎、波纹管、端模→自检、报验→混凝土浇筑→混凝土养护→模板拆除→预应力初张拉→搭设腹杆精调和上弦杆浇筑支架→精调腹杆→混凝土浇筑→预应力终张拉→压浆、封锚→拆除模板和支架。endprint

4.2 回流线及电缆槽改移

由施工单位编制改移施工方案，同设备管理单位签订施工安全协议，根据审查批准的施工方案在天窗店内将回流线、电缆槽的改移和部分拆除，对电缆进行防护，保证龙门吊行走过程中支腿不会碰触既有设备。

4.3 地基处理

根据试验检测，现场地基承载力不满足支架检算要求，需进行地基处理，现场采用稳定性好高度低于5m的旋喷桩钻机施工，不影响既有设备安全。

4.4 支架搭设、预压及综合接地

根据总体施工方案要求，结合现场实际情况，将该孔梁下迎宾西街环岛道路进行封闭，采用支架法进行施工。支架采用钢管桩支撑+贝雷梁结构，钢管桩支撑均采用直径为Φ273mm，壁厚6mm钢管结构，为增加其整體稳定性，在钢管内灌注砂子，将钢管顶部与工字钢焊接牢靠，底部锚栓连接，钢管支撑间纵横向采用槽钢连接。承重桁架梁采用21排贝雷梁，每排贝雷梁之间使用连接件进行有效连接。贝雷梁上铺设10cm×10cm方木，间距25cm。在方木上面铺设15mm厚的竹胶板作为底模。外模板采用木模，在外模的梁底和梁顶设拉筋以及钢管支撑进行加固。

为消除支架及地基在荷载作用下的非弹性变形，检验支架承载力和稳定性，消除支架的非弹性变形，测量支架结构的弹性变形值大小。使用水泥块对支架进行加载预压，一次完成预压，顺序从两端向中间进行，横向堆载满足梁体横断面荷载分配情况，且从远离货联右线一侧开始进行。加载值为梁部自重120%，分三级均匀加载，即60%、100%和120%的加载总重。观测点布设分为两端、梁体1/4断面、梁中断面处、梁体3/4断面，左中右各设5个观测断面，预压过程中对沉降观测点进行连续观测。

本桥基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，承台底部钢筋网作为水平接地极，中部十字交叉的两根钢筋上的网格节点按照“L”型进行焊接，外围钢筋闭合焊接，其它节点绑扎。桥墩中设置两根接地钢筋，一端与基底水平接地极（钢筋网）中的钢筋相连，另一端与墩帽处的接地端子相连，接地端子设置在终点墩帽的两个侧立面。

利用梁端的横向钢筋作为接地钢筋并与梁底的接地端子连接，梁底的接地端子和墩顶接地端子采用不锈钢连接线连接。

4.5 龙门吊安装

①确定龙门吊安装施工方案。由于施工现场与铁路营业线距离较近，为确保龙门吊安装安全，先在施工现场预留拼装场地将主梁、小车、支腿、行走梁在地面进行拼装，然后整体吊装到指定位置，其余构件均为单独吊装。吊装前复核龙门吊轨道标高、跨度，确保误差满足规范要求，两轨道间的水平差<10mm，在安装范围两端，轨道中心间距差≤2mm，轨距公差在±5mm。

②基础荷载检算。龙门吊自重20t，起吊重物重量为11t，基础由地梁及垫层组成，龙门吊前后轮距离为12m，因此轨道承受的线荷载为（20+11）×10/12=25.83KN/m，安全系数按照1.5考虑，线荷载为38.745KN/m。地基处理后承载力能达到120KPa，基础宽度为50cm，可承受荷载为60KN>38.75KN，满足要求。

③龙门吊整体试吊。根据起吊载荷情况，事先检查并调试制动器。龙门吊吊起离地面100～200mm后，悬停5～10s，观察主梁平衡情况，检查制动情况和栓挂情况，反复调整，使其达到最佳状态。

④ 起重机安装完毕后，对起重设备进行全面检查，检查无误后进行通电试机，指定专人负责对起重机各部位运行状态进行检查并做好检查记录。

⑤调试完成后对龙门吊依次进行空载、30%负载试运行、70%负载、100%负载、110%负载、125%静载试运行。大车沿轨道在全程范围内往返三次，各机构运转平稳，制动器灵敏可靠，全程范围内无三条腿现象，无啃轨现象，各限位器能可靠工作。起升机构在全程范围内往返三次，吊钩起落三次，运转平稳，制动器灵敏可靠，各限位开关可靠工作。

⑥龙门吊静载防护措施

钢结构吊装方向为龙门吊右侧至左侧，龙门吊纵向运行时，构件靠右侧定位，确保结构偏心处于右侧，消除向既有线侧倾覆安全风险。沿龙门吊运行方向，外侧10m处，纵向每隔10m设置一个地锚，每两个地锚间设置一条缆风绳，龙门吊纵向停止运行，横向吊装时，缆风绳紧系在龙门吊高度1/2处。

⑦龙门吊限位措施

龙门吊安装完毕后，非工作状态时，用夹轨器将门吊锁紧；在轨道端部安装限位器，确保运行过程中，龙门吊不会滑出轨道。

4.6 钢-混组合桁架梁钢构件施工

钢结构构件委托具有加工生产资质的专业制造厂进行生产。制造厂按照施工图和制造工艺进行加工，所有加工的产品出厂前在工厂进行试拼装，并出具出厂合格证。钢构件运输到施工现场后，施工、监理单位按照验收标准对进场钢构件进行检查验收。

4.6.1 构件支撑的安装

节点采用钢板连接，下节点板下部与底模板之间距离为600mm，图纸中无设计出连接板的固定方案，为了不破坏内部下弦钢筋网的结构，优化构件支撑的固定方案，结合泄水孔的布置位置，在泄水孔处安装临时支撑固定钢结构件，将支撑设置在贝雷梁上，与贝雷梁用U型卡牢固连接。

4.6.2 腹杆、上下节点板拼装

桁架腹杆在现场拼装场地内拼成“人”字型后，使用龙门吊吊装至支撑上横梁规定的位置，在临时支撑“人”字型钢腹杆处设有竖向、横向、纵向调整机构，便于钢桁架线形调整。

拼装过程中，根据图纸要求，严格控制好两腹杆构件之间的角度，螺栓只是带帽安装不进行初拧、终拧，在外包钢板下方800mm处焊接钢板，并将中心控制点用红油漆做好标识。

4.6.3 人字形构件安装

钢构件安装前，将轴线位置控制点引至贝雷梁上，当钢构件吊至对应位置时，两端拉设缆风绳配合对位，待吊车松钩后，使用千斤顶进行横、纵向调节，使钢构件中心控制点与轴线位置控制点重合，用同样方法，依次吊装八组16个人字形单元。endprint

4.7 下弦施工

4.7.1 下弦钢筋施工

在绑扎钢筋、放置波纹管前先用测量仪器检查节点板、腹杆、连接板是否有移动，若有移动需重新固定好。钢筋在绑扎过程中若与波纹管有相碰，可适当移动钢筋或弯折，并应保证保护层满足设计要求。

4.7.2 下弦混凝土施工

梁体采用C50聚丙烯纤维混凝土，在混凝土搅拌站集中拌和，泵送入模，分层浇筑，连续进行。下弦杆混凝土总体浇筑顺序为从跨径两端向跨中进行，由于节点板长3m，且连接部位为直角型倒角，因此在节点板位置，暂时封闭节点板一端，将导管接长，水平接入节点板下方，使混凝土从内向外翻出，以保证节点板内混凝土填充饱满。下弦混凝土槽形梁浇筑完成后，在混凝土的初凝期内对钢桁架进行精调。

4.7.3 预应力施工

当下弦混凝土达到设计强度后，张拉下弦通长预应力钢束，再进行孔道压浆、封锚。

钢束管道用定位钢筋固定，定位钢筋牢固定位于钢筋骨架上，并保证锚具垫板及喇叭口位置正确，喇叭管的中心线与锚具垫板垂直，与波纹管衔接平顺。为了防止波纹管破裂产生漏浆和堵塞管道，波纹管内穿直径略小的塑料管，穿好后，人工两端抽拉，以确保后期张拉顺利施工。

施加预应力前，对混凝土构件进行检查，外观、尺寸应符合质量验收标准，清理锚垫板，并检查锚垫板后面的混凝土质量。穿钢束前检查锚垫板和孔道，确保锚垫板位置正确，孔道内畅通。

4.7.4 支架调整

张拉施工完毕后由于应力已重新分配，下弦收缩，应及时派专人对所有支架进行检查和数据采集以便重新计算对支架进行及时调整。

4.8 上弦施工

4.8.1 支架搭设

采用碗扣脚手搭设空中拼装支架，编制脚手架专项施工方案。在支架上利用全站仪放出上弦节点板纵横向定位架位置，焊接临时定位架，固定上弦节点板。在完成拼装和临时定位上弦节点板及横向支撑后，给节点板中心线边缘的孔位带上螺栓并固定。待固定完后，整个桁架形成一个空间稳定结构。

4.8.2 上弦钢筋混凝土施工

在支架上搭设脚手架操作平台，并在两边等距离布置防护网，确保高空作业的安全。绑扎上弦及横撑钢筋，根据上弦及横撑规格安装模板。混凝土浇筑前应对支架、模板和各种预埋孔进行全面系统地检查，尤其注意节点板预埋件的安设，必须符合设计和施工规范要求，清除模板内的杂物。混凝土浇筑完成后，及时按照施工方案进行养生。

5 结语