复杂环境下超大跨度钢-混凝土组合梁施工技术

杨 旭

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200090；

2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200080

城镇快速化改造工程中，常会遇到复杂环境下桥梁施工的情况，如跨道路、跨河流等。对于这种复杂环境超大跨径的桥梁施工，国内外研究者研发了一系列施工方法，如悬挂对称浇筑法、架桥机建造法、大型机具吊装法等，对于稍小跨径的，有临时立柱法、临时支架现浇法、两侧浇筑立柱法、旋转桥面法等。本工程参考了国内外相关文献[1]，结合本工程复杂环境的实际特点，经过比对优化，选择了组合梁吊装法。

1 工程概况

1.1 总体概况

两港大道（新四平公路—S2）快速化工程位于中国上海市临港新片区内。工程实施范围西起新四平公路，东至老芦公路以东，接两港大道现状跨线桥，全长约10.9 km。其中，新四平公路至新杨公路为高架段，长度为2.4 km；新杨公路至妙香路为地面道路段，长度为2.3 km；妙香路至终点为高架段，长度为5.9 km。

两港大道道路规划采用“主线高架＋地面道路”的形式，红线宽度为60.0～99.5 m。主线道路等级为城市快速路，设计速度为80 km/h，采用双向六车道规模的高架桥形式；地面道路等级为城市主干路，设计速度为50 km/h，采用双向六快车道＋二慢车道规模。两港大道全线分别在妙香路西侧、鸿音路东侧、重霄路东西侧、奔腾路东侧设置1对匝道，共设置4对匝道。

1.2 钢-混凝土组合梁概况

项目妙香路路口、玉宇路路口跨径大，且跨河流，因此在这2个路口处设钢结构组合梁。P162—P166跨妙香路与马泐港，设计为（50 m＋70 m＋70 m＋50 m），本联质量2 478.2 t；P192—P196跨玉宇路与小泐港，设计为（50 m＋75 m＋75 m＋50 m），本联质量2 651.6 t。钢结构工程量总计为5 129.9 t，钢材材质为Q345qD。桥面板铺装模板采用厚1.5 mm压型钢板上覆0.5 mm钢板作为浇筑桥面板混凝土支承，桥面铺装钢筋网采用CRB550级φ10 mm@100 mm冷轧带肋焊接钢筋网，铺装混凝土采用C50防水钢筋混凝土（图1）。

图1 （50＋75＋75＋50）m联钢-混凝土组合梁示意（单位：m）

2 工程难、特点

1）超大跨度（妙香路跨长240 m，玉宇路跨长250 m）钢-混凝土组合梁体量大，钢构深化加工要求高，安装精度及预拱度设置控制难度大。

2）本工程钢-混凝土组合梁位于保通道路主线，跨路口、跨河道，且约1/5的钢-混凝土组合梁投影面位于地面桥上部，对地面桥梁、河道驳岸周边管线保护要求高，施工环境复杂。

3）涉及河道地面桥保护及保通道路，钢梁吊装作业面狭小，最狭窄处仅12 m，需充分进行吊装工序、钢梁分节、临时支墩设置等的深化设计。

3 设计方案对比分析及选择

3.1 原设计方案

原设计图纸中，跨河段钢梁根据断缝在受力最小处的原则进行分段，分别为5 m墩横梁＋15 m纵梁＋40 m纵梁＋15 m纵梁＋5 m墩横梁。临时支墩随断缝布置如图2所示。

图2 支墩分布

原设计方案的隐患有：

1）原设计图纸中钢梁分段方式经深化后发现，临时支墩分布于原有地面桥桥面板上部，经核查老桥图纸及复算，原有地面桥为空心板梁结构，若直接架设在桥面板中部，无法满足安全验算，影响老桥结构安全使用和钢-混凝土组合梁成品质量，造成一定安全隐患。

2）原设计钢-混凝土组合梁分段考虑整联钢-混凝土组合梁正负弯矩区的分布影响，但在跨河段受地面桥及驳岸保护要求，吊车无法正常分段吊装，影响施工进度与质量。

3.2 优化设计方案

1）对于钢-混凝土组合梁分段，经多次讨论后，综合考虑施工进度及吊装机械，将跨河段75 m跨分为5 m墩横梁＋35 m纵梁＋35 m纵梁＋5 m墩横梁。其中纵梁在加工厂内分段预制成2段35 m的节段，运送至现场在地面拼接后，在河岸两侧双机抬吊跨河段钢-混凝土组合梁（图3）。

图3 钢梁分段

2）钢-混凝土组合梁跨河段支墩位置经受力验算，结合原地面桥结构图纸，布置于原地面桥桥墩位置，因新建高架线形与原地面桥线形存在夹角，故按原地面桥桥墩正上方斜向布置。

3）钢-混凝土组合梁经过深化后，采用BIM模拟施工技术及吊装工况复算，提高焊接及预拱度精度，确保竖曲线及桥梁线形。

4）根据施工工况，优化跨内组合钢梁横向分段，道路中心线位置处不设置镶嵌段，两侧设置镶嵌段，将整段墩横梁横向分段，可有效减小构件运输宽度，满足加工运输的要求（图4）。

图4 墩横梁横向分段

4 钢-混凝土组合梁施工关键技术

4.1 临时支墩设置

本工程支架均支撑在承台、原地面桥墩或现有两港大道路面上。墩横梁支墩布置在承台上可满足300 t支撑力要求，无需设置基础，超出承台范围需要设置300 t支撑力的临时支架基础。纵梁支墩设置在地面桥墩或路面上，其中地面桥墩经验算可满足175 t支撑力要求，无需设置基础，路面按一级公路路基填筑厚度0～2 m考虑，道路地基承载力按13 t/m2计算，需设置175 t支撑力的临时支架基础（图5～图7）。

图5 175 t支架基础

图6 墩横梁位置处临时支架

图7 跨内分段梁底支架

4.2 钢构吊装

本工程选用1台350 t履带吊、1台320 t履带吊和1台50 t汽车吊对桥结构所有构件、分段构件、临时支架等进行组装与吊装。1台履带吊进行作业时，设置4个吊点；2台履带吊双机抬吊时，每台履带吊设置2个吊点，共4个吊点。

履带吊采用专用重型路基箱，尺寸为2 m×3 m。履带吊路基箱与临时支架基础之间均有2 m以上的安全距离，可有效避免压力的重叠作用，防止路面沉降（图8）。

图8 履带吊路基箱布置

根据本工程的地理位置与施工条件以及进度计划，合理安排了构件吊装顺序和进场方向，并由此制定构件出厂装车的方向。本工程钢梁选择安排在夜间进场和吊装，现场配合交警协管交通，保证施工环境安全。所有构件直接吊装就位，原则上不在现场卸车堆放。双机抬吊构件需先在地面组焊，然后利用运梁车运输至吊装位置。

跨路口或施工区域外构件的拼装、焊接和最终喷涂需晚间进行，做好焊接部位下方的遮掩措施，安排专人监护，临时封闭相关车道。墩横梁吊装采用1台350 t履带吊单机吊装（图9）。

图9 墩横梁吊装

河道上方的跨内分段钢梁吊装，选用1台350 t履带吊和1台320 t履带吊跨外双机抬吊吊装（图10）。履带吊双机抬吊作业时，2台吊机均在现有两港大道路面上作业，混凝土路面均平整，承载力均能满足设计要求。

图10 跨河段纵梁抬吊

其他钢梁分段采用350 t或320 t履带吊进行单机吊装。镶嵌段吊装采用1台50 t汽车起重机进行吊装。

4.3 桥面混凝土施工

浇筑桥面板混凝土时，采用压型钢板作为钢梁腹板中间部分模板。压型钢板厚1.5 mm，上覆0.5 mm钢板作为浇筑桥面板混凝土支承。

浇筑顺序：绑扎桥面板钢筋，浇筑两边跨和中跨正弯矩区桥面板混凝土→待正弯矩区混凝土养护至设计强度的85%，拆除正弯矩区临时支撑→浇筑墩顶负弯矩区混凝土→养护→张拉中横梁处预应力钢束并锚固，真空辅助压浆→连接后浇带处纵向钢筋，绑扎横向钢筋→浇筑后浇带钢纤维补偿收缩混凝土→养护。

先安装压型钢板，绑扎桥面板钢筋，浇筑两边跨和中跨正弯矩区桥面板混凝土。接着拆除正弯矩区临时支撑，浇筑墩顶负弯矩区混凝土，养护至设计强度90%，张拉中横梁处预应力钢束并锚固，真空辅助压浆。连接后浇带处纵向钢筋，绑扎横向钢筋，浇筑后浇带钢纤维补偿收缩混凝土，养护至设计强度90%，且龄期不少于7 d（图11）。

图11 桥面混凝土浇筑分区示意

5 质量管控措施

1）钢-混凝土组合梁体量大，对吊装精度要求高，测量放样过程需进行严格把控。建立专业放样与复核制度，由测量员组织对现场进行测量放样，项目工程师进行复核。根据现场放样复核情况，布置相应的水准点、控制点、基准线，精准建立控制点及基准点的控制体系。

2）保持构件存放场地的平整坚实、干燥通风，按各构件的种类、型号、安装顺序等分区存放。在钢构件底层设置垫枕，保证底层有足够的支承面，防止支点下沉。叠放相同型号的钢构件时，各层钢支点应在同一垂直线上，以防构件被压坏或变形，影响施工质量。

3）安装前，对进场构件逐一查验，检查构件的产品合格证，并核对是否与设计文件一致。安装前，由项目施工员和质量检查员一同对半成品和成品进行检查，加强对成品与半成品的质量监督工作，确保安装前构件质量。

6 结语

通过工程实例，简述了大跨度钢-混凝土组合梁在复杂环境下城镇快速化改造中的运用。对设计进行优化，调整连续跨河跨路口吊装的施工工艺，从而充分体现了钢-混凝土组合梁自重轻、施工便利、节约成本、绿色环保的优势。总结的施工经验可为之后钢-混凝土组合梁在城镇化改造中的推广与应用提供一定的借鉴。

[1] 肖毅.型钢—混凝土组合梁的施工质量控制[J].山西建筑,2020,46(13):146;158.