陡坡高空连续梁超长大体积边跨现浇段施工技术

刘俊斌

（中铁二十局集团第一工程有限公司 江苏苏州 212151）

1 工程概况

南龙铁路闽江特大桥位于福建省南平市延平区境内，桥梁全长1 066.41 m，跨越峰福铁路、闽江及朱熹路。主桥为孔跨（118＋216＋138＋83）m刚构连续梁，主跨216 m为目前世界同类型铁路刚构连续梁最大跨度。17＃、18＃水中主墩高59.5 m，19＃次主墩高53 m，20＃桥台位于朱熹路高边坡上。主墩刚构连续梁悬灌段为1＃～28＃节段，分段长度2.5～5 m，采用单箱单室直腹板；19＃～20＃台为83 m边跨，边跨现浇段长度32.85 m。连续梁顶板宽度12 m，底板宽度9.2 m，梁高7.5m，混凝土方量703.5m3，总重量18 291 kN。边跨现浇段斜交跨越朱熹路，梁体位于朱熹路山体边坡上方，边坡坡度为65°，梁底至朱熹路高度为43.75 m，与朱熹路斜交夹角为67°。属于高空斜交陡坡超长大体积边跨现浇段施工，在国内尚属首例，施工难度大，安全风险高。

2 施工难点及方案选择

2.1 施工难点

（1）边跨现浇段距离地面（朱熹路）高度43.75 m，长度32.85 m，边坡坡度为65°，为斜交陡坡超长边跨现浇段施工。超长边跨现浇段在国内尚属首例，施工安全风险高。

（2）边跨现浇段斜交上跨朱熹路，为繁忙干线，施工场地受限，交通安全风险高，需设置可靠的防护措施。

（3）边跨现浇段支架位于陡壁边坡上方，且为斜交状态，施工场地狭小，安全风险高。支架设计既要保证强度、刚度及稳定性，确保施工安全及交通安全，又要方便施工。

（4）边跨现浇段悬灌段端头斜交边坡坡脚，边跨现浇段支架结构伸入悬灌段C9＃～C10＃段正下方，支架结构设计需考虑悬灌段挂篮施工的影响及安拆的方便性［1］。

2.2 总体施工方案

根据上述施工难点，综合研究总体方案为：边跨现浇段支架采用钢支墩＋贝雷梁＋碗扣支架组合形式，主梁采用斜交不等跨连续梁结构。设置3排钢支墩，钢支墩横桥向与朱熹路平行、与连续梁斜交。钢支墩基础位于边坡坡脚及陡坡上，分别采用“井”字结构、双排结构和单排结构组合，钢支墩之间采用型钢连接成整体，并在边坡上设置锚杆锚固，增强支架整体稳定性。钢支墩基础采用扩大基础和人工挖孔桩基础，贝雷梁（“321”型）采用下弦加强结构，混凝土泵送入模一次浇筑成型。连续梁上跨朱熹路范围设置贝雷梁防护棚架，钢支墩外侧设置防撞墩，确保交通安全［2］。

3 关键施工技术

3.1 高空边跨现浇段支架、模板设计

（1）钢支墩结构

根据地形条件及边跨现浇段的结构形式，同时考虑预留悬灌段（10＃段）、合龙段时挂篮底模系统空间及边跨合龙段施工需要，因地制宜对边跨现浇段支架进行特殊设计。采用钢支墩＋贝雷梁＋碗扣支架组合进行施工。钢支墩支架孔跨布置为（13.5 m＋13.5 m＋7.5 m）不对称斜交连续梁结构，采用3排钢支墩，钢支墩与朱熹路平行，钢支墩顶横梁与线路斜交夹角为67°［3］。

第1排：位于边坡坡脚朱熹路上，采用1.5×1.5 m“井”字钢管支墩（3×4根），钢管型号为φ630×10 mm，高度38.69 m，连接斜撑采用 20型钢，采用钢筋砼扩大基础。钢管顶设置纵向2×2 40b型钢分配梁，然后设置3×40b型钢横梁。第2排：位于边坡陡坡上，采用双排组合墩（3×2根），钢管间距1.5 m，钢管型号为φ630×12mm，钢管高度25.16m，连接斜撑采用 20型钢，采用桩基础。钢管顶设置3×40型钢横梁。第3排：位于边坡顶边缘，采用单根钢支墩（3×1根），钢管型号为 φ720×12 mm，采用桩基础。钢管顶设置4× 40b型钢横梁。第4排：贝雷梁支点直接支撑在承台上，支点位置采用钢板支垫，采用 16b型钢连接成整体。

钢支墩采用装配式形式，分节高度为6 m，采用法兰盘螺栓连接。法兰盘尺寸为800×800×20 mm，采用12颗φ27×120 mm高强螺栓连接，钢管底部采用预埋钢板连接，桩基钢筋笼与钢管壁焊接后采用C30混凝土包裹形成整体。第1排与第2排之间采用2×28b及 18b型钢连接，增强钢支墩的稳定性。

（2）基础设计

第1排“井”字钢支墩采用钢筋混凝土扩大基础，基础尺寸2.5×2.5×1.0 m，采用C30砼浇筑，设置钢支墩底座预埋钢板；第二、三排钢支墩采用φ1.0 m挖孔桩基础，采用C30混凝土灌注，桩基进入基岩不少于1.0 m，进入设计边坡稳定线之下不小于1.0 m。桩基浇筑至桩顶设置预埋钢板及地脚螺栓，方便钢支墩连接。

（3）主梁结构

主梁采用贝雷梁（“321”型），下弦杆加强，为不等跨连续梁结构，主梁与墩顶横梁斜交角67°。贝雷梁采用45 cm支架连接，共设置14组贝雷梁，其中腹板处2×4组、底板处2×2组、两侧翼缘板处2×1组。桥台端直接支承在承台上，在桥台承台上预埋型钢固定贝雷梁，防止贝雷梁纵桥向移动［4］。

（4）碗扣支架及模板结构

在贝雷梁上横向铺设 25b型钢，型钢上安装碗扣式钢管支架。底板支架立杆间距为60×60 cm，腹板下方加密为30×30 cm，距离合龙段端头1～2m范围支架加密为30×30 cm。模板采用侧包底形式，在钢管顶横向铺设15×15 cm方木，然后纵向铺设10×10 cm方木，最后铺设厚度为1.5 cm竹胶板作为底模。底模标高采用支架顶托调整。外模采用钢模，外模桁架片间距为1.8 m，桁架片支撑在横向 25b型钢上；内侧模采用组合钢模，内顶模采用碗扣支架＋方木＋竹胶板结构。内外模设置拉模钢筋，拉模筋间距为80×100 cm。内支架钢管型号为φ48×3.5mm，立杆纵横向间距为0.9 m，横杆步距为1.2 m，立杆支撑在底模上，支点位置采用钢筋马镫支垫。支架顶先铺设15×15 cm的纵向方木，再铺设10×10 cm的横向方木，模板标高采用支架顶托调整［5］。

（5）朱熹路棚架

棚架结构采用钢管柱＋贝雷梁＋钢面板组合形式，靠近朱熹路内侧采用满堂支架＋钢面板组合进行封闭，防止边坡上物体从坡脚侧面掉落至道路上。棚架净空高度为5.5 m，设双向四车道。连续梁边跨现浇段支架结构见图1～图2。

图1 边跨现浇段支架结构（单位：cm）

图2 支架横断面（单位：cm）

3.2 施工技术控制

3.2.1 施工顺序

防护棚架安装→钢支墩基础施工→钢支墩标准节加工→钢支墩安装→钢支墩顶横梁安装→贝雷梁安装→碗扣支架搭设→底模安装→支架预压→卸压及调整底模标高→外模安装→安装底、腹板钢筋及对应预应力管道→安装腹板内侧模、内顶模支架→内顶模安装→安装顶板钢筋及对应预应力管道→浇筑混凝土→混凝土养护等强→拆除内支架、内模及端头模→边跨合龙段预应力张拉、压浆→拆除外模、底模及支架。

施工吊装作业采用塔吊完成，塔吊位于桥台左侧边坡顶位置，混凝土采用泵送入模浇筑。

3.2.2 施工控制关键点

（1）支架基础施工。朱熹路上扩大基础地质核查采用钻芯取样验证，确保地基承载力；陡坡上挖孔桩基础采用水磨钻成孔施工，避免常规爆破开挖扰动边坡稳定。根据设计地质及现场实际情况，认真核实地质情况，确保桩基入岩深度、嵌入边坡稳定线深度和承载力满足设计要求。基础混凝土浇筑时，底座预埋钢板中间开孔并保持水平，钢板底混凝土浇筑密实。

（2）钢支墩加工及预拼装。钢管标准节长度为12 m，顶节长度根据现场实测高度确定。法兰盘在工厂精加工，现场与钢管焊接，注意法兰盘与钢管对中并保持垂直接触，保证焊接质量。钢支墩进场进行预拼装，每两节预拼装后对应编号［6］。

（3）钢支墩安装。现场按预拼装编号逐节采用塔吊配合安装。钢支墩底节法兰盘与预埋底座钢板焊接，其余节段采用法兰盘高强螺栓连接，必须确保对接法兰盘密贴，安装垂直度满足要求，钢管倾斜度控制在0.05%，且不大于1.5 cm。第一排钢支墩（3×4根）每隔4 m横向连接形成3个“井”字结构，“井”字结构钢支墩每隔6 m设置横向连接形成整体；第二排钢支墩（3×2根）每隔4 m纵向连接形成3个“一”字结构，“一”字结构钢支墩之间每隔6 m设置横向连接形成整体。第一、二排钢支墩之间每隔6m设置纵桥向水平连接及斜撑。在山体设置锚杆，钢支墩斜撑与山体锚杆焊接锚固，形成整体空间稳定结构。横向支撑杆件应与钢管柱焊接牢固，连接处设置加劲板［7］。

（4）墩顶横梁安装。横梁安装前，需仔细复核钢支墩顶标高、位置的准确性。第一排钢支墩顶先安装短纵梁，后安装横梁，其余钢支墩直接在墩顶安装横梁。横梁型钢之间焊接形成整体，横梁与钢支墩顶钢盖板之间必须密贴，并采用三角钢板焊接，确保横梁固定牢固。

（5）贝雷梁安装。贝雷梁采用塔吊配合安装。贝雷梁为不等跨连续梁结构，根据塔吊作业范围和起重能力，采用整体吊装和分节吊装组合完成。贝雷梁采用45 cm支架连接拼装成组片，下弦采用加强弦杆。第二、第三孔贝雷梁采用整体吊装，一次吊装标准节长度为12 m或15 m，吊装重量不大于40 kN，在孔位处纵向连接。待第二、第三孔安装完成后纵向悬挑接长第一孔贝雷梁，一次吊装标准长度3 m或6 m，吊装重量不大于16 kN，必要时在第二孔已安装贝雷梁后端增加配重，防止贝雷梁后端“翘头”。贝雷梁安装完成后，贝雷梁下弦杆纵向每隔6 m采用 14型钢配U型螺栓横向连接成整体。贝雷梁顶安装横向 25b型钢时，部分型钢焊接水平限位卡扣，贝雷梁上下水平连接增加其稳定性。贝雷梁安装完成后需仔细检查贝雷梁与横向分配梁接触面是否密实，若不密实需采用钢板支垫密实。在桥台承台上预埋型钢固定贝雷梁，防止贝雷梁纵向和横向移动［8］。

（6）支架、模板系统安装。碗扣支架底座 25b型钢安装需严格放样，复核高程，间距符合支架搭设要求。碗扣支架从中间分别向两边对称搭设。

（7）支架预压。采用沙袋进行预压，检验支架的强度及稳定性，消除支架系统的非弹性变形及地基的沉降变形。在钢支墩、横梁及底模上分别设置变形观测点，测量支架的弹性变形，按计算预拱度调整底模标高。预压荷载取120%设计荷载，分6级加载。预压沙袋应从中跨向边跨、从中间向两边对称进行加载，满载稳定24 h后分层对称卸载，支架预压与卸载过程中做好变形观测和结构安全检查［9］。

（8）混凝土浇筑。混凝土采用泵送入模浇筑，一次浇筑成型。注意内支架钢管支撑点底部设置钢筋马镫，对应支点位置模板底部应有方木支撑，防止竹胶板悬空被“刺穿”。混凝土浇筑总体顺序为：从端横梁向合龙段方向分层、均匀、对称进行［10］。

（9）支架拆除。梁体施工完毕，待预应力束张拉完成后方可拆除支架（内模、外侧模及端模在混凝土强度达到100%时即可拆除），影响前下横梁施工的碗扣支架及模板在合龙段施工前拆除（端头支架），对应荷载转换至邻近加密支架上支撑。混凝土浇筑时，可在翼缘板、底板适当位置预留孔洞作为穿钢丝绳孔道，方便支架拆除。支架拆除顺序与支架搭设顺序相反［11］。

4 结束语

（1）高空超长边跨现浇段施工质量及安全风险大，选择合适的施工方案是关键。支架设计及施工技术是重点，必须考虑地形地貌、施工条件等综合因素，保证支架体系满足强度、刚度及稳定性要求，并做好施工细节处理［12］。

（2）采用钢支墩、贝雷梁与碗扣支架组合方案，采用三孔不对称斜交连续梁支架结构，解决了悬灌段及合龙段底模系统通道问题，方便贝雷梁安装、高空支架安全拆除。

（3）高空钢管支架采用“井”字形装配式结构，钢管之间采用法兰盘高强螺栓连接，施工方便，施工质量容易控制，减少了钢支墩高空焊接工作量，安全可靠。

（4）该施工技术用于特殊地形刚构连续梁高空边跨现浇段施工，也可用于高空现浇梁施工，通用性好。