跨越既有铁路转体连续梁现浇施工技术研究

李吉利

（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151）

1 引言

随着桥梁施工水平的不断提高，连续梁转体施工在跨越障碍物施工中的应用越来越广泛，通过转体施工，可大大降低障碍物的影响。但转体桥往往受施工方案、拆迁情况、地质因素等影响或干扰，从而导致实际可施工周期缩短，严重制约现场施工进度。

依据郑（州）万（州）铁路客运专线北汝河特大桥跨孟平铁路连续梁所处铁路两侧的地形及墩高设置情况，通过比较选定的连续梁大节段现浇施工方案，最终取得了良好的经济效益，同时也缩短了施工周期。

2 工程概况

郑万客专北汝河特大桥地处河南省宝丰县境内，其中579～ 582#墩均为三跨预应力混凝土连续箱梁，跨径布置为（60+100+60）m，与铁路夹角为51°。桥梁立面总体布置如图1所示。

图1 主桥立面布置（单位：cm）

主桥上部结构为单箱单室箱梁、直腹板截面，其中：中支点处箱梁高7.82m，梁底圆曲线变化，跨中及边跨现浇段梁高4.82m；箱梁顶板宽12.6m，底板宽6.7m，顶板厚37cm，腹板主要厚度为60cm、80cm和100cm，底板厚由跨中的40cm按抛物线逐渐变化至中支点梁根部的120cm；全桥共设置5道横隔梁，分别设于中支点、端支点和中跨跨中截面。各横隔梁处断面布置如图2所示。

图2 各横隔梁处横断面布置（单位：cm）

3 连续梁施工技术方案比较及选择

如何最大限度地缩短施工周期，主要取决于转体前T构的施工方案。连续梁施工的主要目的是根据现场实际情况，制定合理的施工方案，以达到在不增加过多成本的情况下最大限度地节省工期，保证顺利转体，不影响后续架梁节点。按照实地情况，可以采用以下两种技术方案：

方案一：悬臂浇筑法。连续梁单T构分13个块段（0#～ 13#），其中0#块段长14m，其余块段长2.5～ 4m。主要施工设备是一对能行走的挂篮，挂篮在已张拉节段且与墩身固结的梁端上移动，然后用挂篮作为平台逐段绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土和预应力施工，完成本段后再移动挂篮到下一节段施工，循序前行，直至完成T构施工。悬臂浇筑连续梁立面布置如图3所示。

图3 悬臂浇筑连续梁立面布置（单位：cm）

方案二：大节段支架现浇施工。连续梁单T构分3个块段（A0#、A1#、B1#），长度分别为38m、30m和30m，即悬臂浇筑的节段合并成一个支架现浇大节段。在桥梁侧位搭设支架，然后在支架上方进行模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑和预应力施工等。连续梁大节段现浇立面布置如图4所示。

图4 连续梁大节段现浇立面布置（单位：cm）

为了验证方案的可行性，对上述两种方案的优缺点进行了对比（见表1）。由于581#主墩位受高压电力拆迁影响，加上转体前受冬季施工、春运天窗等因素影响，在有效施工周期内完成连续梁合龙十分困难。因此，根据方案对比及工期策划，该连续梁T构施工决定采用方案二，即大节段支架现浇技术。

表1 两种技术方案优缺点对比

4 支架设计

由于该桥既有线两侧地表下1～ 2m范围内均为腐殖土，且常年被水浸泡，地基承载力较低，经研究决定，支架方式采用梁柱式支架，即“桩+条形基础+钢管柱+工字钢横梁+贝雷梁+分布工字钢”组合结构。

本连续梁悬臂T构现浇模板的支撑架平台采用水平布置设计，并根据梁体向上弧度形式进行优化调整，以达到缩小碗扣架高度的目的，结合浇筑段落长度设计采用两台阶支撑柱结构形式，连续梁现浇模板支撑架总体布置如图5、图6所示。

图5 连续箱梁现浇支架顺桥向布置（单位：cm）

图6 连续箱梁现浇支架横桥向布置（单位：cm）

贝雷桁架采用标准贝雷梁，单片长3m、高1.5m。从A～ C截面按（9.7+7.5）m两跨连续梁设置，一律采用24排普通型贝雷桁架，每两排组成一组稳定桁架，共计9组，在对应于腹板下的两组70cm间隔桁撑架中间夹持3片贝雷桁架，夹持贝雷桁架梁使用对拉精轧螺纹钢筋锁紧至牢固；从C～ F截面按（7.5+9.0+10.5）m三跨连续梁设置，一律采用20排普通型贝雷桁架，每两排组成一组稳定桁架，共计9组。各横断面处贝雷桁架布置见图6。

贝雷桁架梁顶上横桥向铺设小型工字钢梁，再采用扣碗式满堂脚手架接高找齐，直接支撑箱梁底模结构，箱梁底模为小方木、竹胶板结构。支撑架总宽度根据施工作业平台宽度需要设置，每边预留宽度不少于1m，且总宽度不少于14.6m。两侧均设置施工作业安全防护栏，其高度不得小于1.5m。

5 支架施工

5.1 基础施工

根据现场情况，由于承载力不能满足要求，因此，采用旋挖钻施工桩基，然后再施作条形基础。条形基础施工时，注意控制好基础顶面标高，并预埋支墩连接件。施工结束后，根据现场地形情况开挖临时排水沟，以防止基础区域积水，降低基础承载能力。

5.2 支架施工

钢支墩全部用Φ630螺旋钢管（δ=10mm），钢管长度根据条形基础标高进行配置，钢管之间用法兰连接，钢管支柱纵横向均采用剪刀撑（10#槽钢）进行连接，增强支架的整体稳定性；钢管支柱上下安装2cm厚钢板进行应力分散，短节钢管安装在底部，钢管柱顶部安装砂箱以调整标高，砂箱与钢管柱顶钢板满焊，保证稳定性。钢管支撑柱与基础之间采用栓接，连接螺栓用直径Φ25mm或Φ32mm精轧螺纹钢筋进行锚栓连接；锚栓为后钻孔灌浆预埋，且预埋深度不少于30cm、外露长度不小于15cm。

安装钢支墩时，需严格控制顶面标高，保证标高一致；各钢管之间用法兰连接螺栓，需正反错位安装；剪刀撑与钢管柱之间的焊接要牢固、稳定、可靠。

横梁工字钢采用双拼、三拼56b工字钢，其中B、D断面采用三拼外，其余断面采用双拼，横梁均水平并靠拢使用。除简支梁B处支架顶部设置三拼56b工字钢外，其余钢管柱顶面均设置双拼56b工字钢。对拼工字钢需横桥向置于钢管顶面钢板上，且在靠近工字钢边缘处各焊一个挡板，以防止工字钢移动。支墩顶对拼工字钢上下表面之间使用δ=10mm钢板进行对焊连接，并在对应钢管立柱处的腹板位置按15cm间距设置加劲板（δ=10mm），以防止横梁局部失稳。

贝雷梁采用标准贝雷梁，事先根据设计方案在地面拼装，并在安装前做好分组连接。用油漆在工字钢横梁上标出各组贝雷梁的位置，然后，用吊车将已连接的贝雷梁按先中间后两边的顺序吊装到位。贝雷梁纵向布置采用标准连接架连接，在贝雷梁所对应的支墩位置及支架结构跨中位置均设置通长横向连接，保证贝雷梁整体稳定性。

安装完毕后，在贝雷梁上铺设12m长的120工字钢，工字钢间距为60cm，并用U型钢筋将分布工字钢与贝雷梁连接，每根分布工字钢至少固定三处。

为方便拆除模板，在分布工字钢上放置底托，然后安装支架。支架搭设时，横断面翼缘板位置间距为90cm、腹板下间距为30cm、底板下间距为60cm；纵断面腹板及底板处间距为60cm、翼缘板位置纵向间距为120cm，为了保证支架整体稳定，在支架间设剪刀撑、扫地杆，再安放分配梁和方木，最后铺设底模和侧模。

5.3 支架预压

用预制混凝土块模拟混凝土箱梁的重量分布，分别按基准荷载的60%、100%、120%对支架进行逐级加载试验，在堆载过程中，按施工过程中混凝土浇筑顺序（纵向由梁端向中跨对称加载，横向由两侧向中间对称加载，从第一层依次向第二层、第三层叠加）进行压重物堆码。每级加载完成后1h进行变形观测，以后间隔6h继续监测，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时，方可继续加载，全部加载完成后，间隔6h监测各监测点的位移；当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时，可卸载加压荷载，卸载完成6h后监测记录各监测点位移。用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值算出支架总下沉值（预压前～ 稳定期），计算弹性变形量（卸载后～ 稳定期）和非弹性变形量（预压前～ 卸载后）。

根据梁体自重和动荷载等对压重物进行配置，在预压过程中进行精确水准测量，可测定梁段荷载作用下支架产生的弹性变形值。将弹性变形值与施工设计中提出的其他因素需要设置的预拱度值叠加，计算出实际施工所需的预拱度值，然后根据计算值确定底模板标高。预压观测点布置如图7所示。

图7 预压观测点布置

预压完成后，以大节段为单元依次绑扎钢筋，安装波纹管、衬管、内模、预埋件，浇筑，养护和张拉、压浆施工。

6 两种方案经济对比

为验证方案二的可行性，对比研究了两种技术方案增加的工程量及经济性，两种技术方案工程量对比见表2。

表2 两种技术方案工程量对比

经方案对比，若采用第二种方案，主梁材料费用增加8万元、人工费用减少51万元、租赁费用增加142万元，合计增加成本99万元。根据第二种方案，该桥于2018年1月10日顺利转体，实际提前65d建成，按项目单日成本2万元/d计算，比第一种方案节省31万元，经济效益与社会效益可观。

7 结语

虽然转体施工技术日趋成熟，但转体桥在跨越既有线时，常常受信号、电力等因素影响，导致作业面迟迟不能按期开工，加之冬季和春运的影响，其有效施工周期短，T构连续梁的施工方案选择尤为重要。如何既能快速施工，又能降低成本，还需进一步结合现场情况进行总结对比，在设计阶段就应因地制宜设计通用桥图，避免由于施工进度问题而导致盲目赶工期，增加施工风险和成本投入。