大跨度上承式铁路钢桁梁桥建设管理措施

杜 鹏

中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430040

1 桥梁工程建设管理概述

建设管理是贯穿于工程全流程中的关键工作内容，其具有持续性与全局性的特点，通过行之有效的方法，全方位地管理各项施工要素，以达到资源效用最大化的效果，进而创造更为显著的社会经济效益和生态环境效益，是契合现代工程发展需求的重要工作方法。

山区大跨度桥梁的建设规模较大、质量要求较高，主要桥型有拱桥、悬索桥、钢桁梁桥等，但各自的应用特点不尽相同。其中，拱桥受环境的限制性作用较强，例如在断层带等特殊地质条件中缺乏可行性；悬索桥和斜拉桥的施工难度较大，工程资源投入较多，因此应用频率相对较低。相比之下，钢桁梁桥具有更为突出的应用优势，在设置上承式大跨度连续钢桁梁后，可以有效跨越山区、峡谷等地形，在苛刻的施工条件下仍能够维持稳定使用的状态。

2 工程概况

2.1 工程难点

该桥梁跨越“V”形峡谷，桥梁施工现场含背斜、断层等多种特殊的地质，不利于建设工作的顺利开展，同时桥梁使用期间也面临诸多挑战，外部环境对其的干扰作用较强。桥位从元江1#、2#滑坡体穿过，峡谷两岸的地势特殊，最大自然横坡达到60°，可供施工所用的空间相对有限。在自然条件方面，现场降水量充沛，雨季长达6个月；在峡谷地形条件中，风力作用较强，最高可达到10级。

2.2 技术标准

该桥梁工程功能定位如下：（1）客货共线线路，设计速度为160km/h；（2）双线设计，线间距为4.2m；（3）轨道结构采用有砟轨道；（4）地震动峰值加速度为0.16g，地震特征周期为0.4s。

2.3 结构设计

墩身采用的是稳定性较好的钢筋混凝土薄壁空心墩，通过钢结构交叉横联杆件的应用，实现双柱间的稳定连接。上部结构为上承式连续钢桁梁，跨中、支点两处的桁高分别为16.0m、36.0m，按13.5m的节段长度划分为多个节段。行车道结构为正交异形板，将该材料稳定布置在主桁上弦顶面位置，桥面设柔性保护层体系。

3 大跨度上承式铁路钢桁梁桥的建设管理措施

3.1 方案选择

现场的地质断层对施工的干扰作用较强，不适宜建设大跨度拱桥。从技术可行性、施工安全性、经济效益性等方面展开对比分析，最终选用上承式连续钢桁梁桥型。

3.2 技术创新

国内类似桥梁的建设经验有限，为提高设计及施工水平，由知名专家组建咨询团队，协同参与设计方案的可行性论证及改进工作。通过有限元分析、实体模型试验等多重方法的应用，攻克技术难关，因地制宜地引入先进的技术，以发挥出前沿技术的支撑作用。例如，根据大桥的实际建设特点，采用133.1m超高临时墩辅助，124.5m长大悬臂悬拼架设，以改善施工环境，提高施工质量[1]。

4 方案分析及优化

4.1 确定桥式方案

桥梁横跨“V”形峡谷区，两岸边坡较为陡峭。经过初步设计后，提出上承式拱桥、钢桁梁斜拉桥及连续钢桁梁三种方案。后续，经过全面的地质勘探工作后，对施工现场的地质条件形成准确的认识，发现现场地质条件不适宜建设大跨度拱桥；若采用斜拉桥方案，则易受到地形的限制作用，同时山区环境中桥梁的建设及运维工作难度均较大。相比之下，连续钢桁梁方案的综合应用效果更佳。

4.2 选择主桁结构

在确定连续钢桁梁的方案后，进一步在上承式、下承式两种细分方案中进行选择。经分析发现，上承式方案应用优势更为突出，墩高度可减少16m，同时可降低结构的重心，以较少的材料投入保证桥梁的稳定性，因此最终选定该方案。

4.3 应用钢混组合双柱刚架墩

主桁宽度较大，根据此结构特点，加之对支座布置等方面的考虑，限定墩顶横向、纵向宽度分别为24m、9m。墩采用双柱式钢筋混凝土空心桥墩，通过墩顶横梁和钢结构横向连接系的双重作用，能够转化墩结构所受的弯矩，即形成2墩柱的轴向力，由此优化受力条件，避免结构受力失稳的问题。

4.4 设置桥面系导风栏杆

主桁采用上承式结构，为同时满足列车通行的安全性和舒适性要求，在桥面系结构的基础上增设导风栏杆，发挥出该装置在导风和防风两方面的应用优势。通过应用导风栏杆，可以在一定程度上减小横向风力，并且将部分横向风力转化为纵向力，可以削弱风力所产生的不良影响，以保证高速列车通行的平顺性和安全性。

4.5 应用BIM技术

纵观现代工程建设领域，BIM技术为关键的技术形式，其在工程设计、施工、维护等工作场景中均具有可行性，得益于BIM技术可视化的特点，可以帮助工作人员全面地掌握实际施工条件，从中及时发现问题，采取具有针对性的处理措施，以便从源头上规避问题，为后续施工创设良好的基础[2]。

以钢桁梁构件的加工制造为例，通过应用BIM技术可以构建全桥信息模型，直观呈现出全桥钢结构的组成及分布特点，设计人员由此展开深化设计，协调钢结构之间的关系。此外，应用全桥信息模型可以输出数控文件，高效完成排版套料工作，精细化切割下料，切实提高制造精度。对于制作成型的杆件，通过应用三维激光扫描技术可以全方位采集数据，将该部分数据与BIM模型理论值进行对比分析，从而准确确定制造偏差，再根据该偏差灵活调整加工工艺，增强可行性[3]。

具体来说，在BIM技术的可视化特性之下，可以模拟建造全过程，为构件拼装工作提供参考。根据预制厂的工作需求，适配的是二维码管理系统，其能够赋予各杆件特定的二维码，各二维码蕴含特定的信息，可以实现对设计、生产、库存、发货等全流程的溯源管理，工作人员能够及时把握项目进度，整个施工流程的可控性得以增强，能够避免工作偏差或其他异常状况。

4.6 优化架设方案

原施工方案的示意图如图1所示。在该方案中，拟在玉溪台侧规划存梁场，配套缆索吊机，以满足水平运输的作业需求。通过缆索吊机的运行，可以从小里程侧高效运输梁结构，转运至指定位置后再进入大悬臂悬拼施工环节，通过扣索塔架的辅助作用，精细化调整线形，将偏差控制在许可范围内，在最大程度上消除偏差。

图1 原施工方案示意图

但从实际建设条件来看，桥梁施工现场的山坡较为陡峭，缺乏平坦、宽敞的空间，不利于施工便道建设工作的顺利开展，例如缆索吊塔架和后锚的施工难度均较大。此外，现场风力等级最大可达到10级，进一步加大了施工的复杂度。

经过反复论证后，在原设计方案的基础上进行优化，具体示意图如图2所示。新方案的主要突破点体现在如下两个方面：不再采用缆索吊机和扣索塔架系统，取而代之的是在磨憨台侧规划拼装场，于该处拼装钢结构钢梁，同时可作为存梁场使用，现场适配了提梁龙门吊和运梁台车，两类装置协同运行，可以高效运输供梁；在各墩顶分别增设起落梁系统，在其支持下，可以高效完成钢桁梁高位预拼作业，也可根据施工情况辅助调整悬拼线形，以免出现线形偏差问题[4]。

图2 优化后总体施工方案

5 结束语

综上所述，该工程采用较为先进的大跨度上承式连续钢桁梁桥形式，通过此类桥型的设计与施工，加之建设管理措施的落实，可以有效突破地质断层带所带来的施工局限性，有效降低工程施工难度，保证施工的安全性。此外，通过应用BIM技术可以给工程设计人员提供更为全面的资料，对钢桁梁等相关结构的使用特点形成准确的认识，若存在问题则可以从源头上采取调整措施，减小误差，为施工质量提供保障。总体来看，该桥梁工程所采用的建设管理措施具有可行性，可为类似工程提供参考。