高速铁路上跨既有高速公路大跨度连续梁施工技术研究

王超WANG Chao

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

在新建成都至自贡高速铁路站前工程CZZQ-5 标上跨内威荣高速公路（40+64+40）m 连续梁施工中，由于该连续梁跨度很大且上跨既有高速公路，使得施工难度大大增加，同时对高速公路通行存在很高的安全风险。为此项目部对该连续梁施工中挂篮受力进行认真计算分析确保其满足施工要求，同时对挂篮及高速公路做好安全防护措施，通过一系列措施，不但安全顺利地完成了该大跨度连续梁施工，保障了高速公路的通行安全，而且成形后的梁体质量及线性也满足相关要求。通过现场实际应用，该上跨既有高速公路大跨度连续梁施工所涉及的相关技术在实际应用中取得很好的效果。

1 工程概况

DK149+994 内威荣高速立交双线特大桥位于内江市威远县境内，起讫里程DK149+065.078～DK151+274.812，全长2209.734m，桥位中心里程DK149+994，孔跨布置为26×32+（40+64+40）+36×32+1×24m。本桥于DK150+000 处（27 号～28 号墩）上跨内威荣高速公路，与内威荣高速公路平面交角83°，采用（40+64+40）连续梁跨越。简支梁部为预制、运架施工；（40+64+40）连续梁采用挂篮悬臂浇注法施工。其中26～29#墩：上部采用（40+64+40）m 连续梁上跨内威荣高速公路，下部桥墩均采用圆端形实体墩，墩高3～14m，矩形承台，钻孔浇筑桩基础，支座采用球形钢支座。

全桥共35 节段，其中每跨单侧8 个悬浇节段；主墩上设0#块长度9m、1#节段长度3m、2#节段长度3.25m、3#节段长度3.5m、4～6#节段长4.25m、7#节段长度4m，合拢段长度2.0m，边跨现浇段长度7.75m。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，底板、腹板、顶板局部向内侧加厚，均按直线线性变化，梁体全长145.5m，中支点截面中心线处梁高6.035m，跨中10m 直线段及边跨13.75m 直线段截面中心线处梁高3.035m，梁底下缘按二次抛物线变化，抛物线方程为y=0.0045245x2。边支座中心线至梁端0.75m，梁缝分界线至梁端0.10m。边支座横桥向中心距5.30m，中支座横桥向中心距5.80m。全联在端支点、中支点处设横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。（图1）

图1 连续梁总体设计图

图2 挂篮纵断面布置图

2 连续梁总体施工方案

内威荣高速立交双线特大桥（40+64+40）m 连续梁0#段及1#段采用满堂式盘扣支架法施工；2～7 及2'～7'#段采用挂篮悬臂浇筑法施工；9#（边跨现浇）段采用满堂式盘扣支架法一次浇筑成型；8 及8'#（合龙段）段采用三角挂篮模板悬吊法施工。混凝土采用泵送入模，一次整体浇筑成型。悬臂施工时，控制两端混凝土浇筑不平衡重不超过10t。

根据现场实际情况配备2 套挂篮、2 套箱梁内外模板、2 台吊车，可同时进行2 个T 构的施工。模板采用定型大块钢模板，施工材料和模板由人工配合吊车进行安装。混凝土采用输送泵泵送入模。钢筋采用2 号钢筋加工厂集中加工成型，运至现场进行绑扎安装。纵向预应力钢绞线在梁顶下料，纵向钢绞线通过牵引头整体穿束，横向预应力在绑扎隔板钢筋时与波纹管一起安装。所有混凝土在拌和站集中拌和，混凝土运输车运输，混凝土输送泵入模。施工人员上下通行采用专用楼梯，四周采用安全网防护。

27#、28#墩上跨内威荣高速公路侧采用附着式全封闭防护棚架进行防护，每个T 构两侧对称布置。在挂篮底板下及外围设置安全防护层，防水、防火、防坠落；在已浇筑的梁体上设置防护栏，防止梁体悬臂浇筑过程中坠物，确保施工过程中高速公路行车安全。

3 悬臂段主要施工工艺

3.1 悬臂段施工工艺流程

施工准备→挂篮试拼装→挂篮安装→挂篮预压→模板调整→底腹板钢筋安装→内模安装→顶板钢筋安装→顶板预应力安装→混凝土浇筑→混凝土养护→侧模及端模拆除→预应力张拉→预应力压浆及封锚→走行挂篮。

3.2 挂篮安装

在0#段浇筑完成张拉压降后开始安装悬臂段挂篮，挂篮主桁架首先在平整硬化后的地面上进行组拼，然后采用吊车将组拼后的桁架整体吊装至梁顶挂篮走行轨道上，桁架吊装后立即对其进行临时固定，并及时安装横联从而将桁架形成一个稳定的整体。挂篮主桁架安装固定后紧接着安装前上横梁、前下横梁、后底横梁及后锚系统，并利用千斤顶对挂篮后锚吊杆施加力进行锚固。挂篮各受力构件安装检查无误后，在安装吊杆系统及模板系统，注意外侧模板在安装时外横梁需与模板外支撑架接触牢固，不得出现点受力的情况。挂篮吊杆系统采用精轧螺纹钢连接而成，其主要连接挂篮前上横梁与前下横梁，吊杆底部穿过前下横梁后用双螺母进行固定连接，后上横梁与后下横梁之间的吊杆需穿过梁体翼缘板，因此在梁体浇筑时需对预留孔道位置进行仔细检查确认。挂篮外侧模板安装后，再依次安装内侧模板及内滑梁、支撑架等，从而完成挂篮的安装工作。

3.3 防护棚架设置

连续梁采用封闭式挂篮悬臂浇筑施工，梁体施工在内威荣高速公路路面上方处，设置防护棚架，防止施工时施工人员以及材料的坠落，确保施工时人员及道路行车安全。防护棚架立柱采用300mm 钢管，纵向间距5m，基础采用80×80×80cm 的C25 钢筋混凝土扩大基础。钢管柱之间采用10cm 槽钢剪刀撑连接，棚架横梁采用I40@5m 工字钢。横梁上铺设[10@0.8m 的槽钢，槽钢上满铺一层3mm钢板。在防护棚架两端各设置一根引水管，将水排至公路两侧边沟。防护棚架施工完毕后，在支架底座和支架上粘设反光标识，提醒车辆和行人注意安全，在棚架两端设置夜间安全警示灯和交通疏导灯。

3.4 挂篮预压

挂篮安装完毕后需进行预压，一方面检测挂篮的受力性能是否满足要求，另一方面通过预压测量出挂篮的弹性形变及非弹性形变，从而为后续悬臂段线性控制提供依据。挂篮底模及侧模安装好后并通过结构验收后，模拟施工荷载分布情况，预压时按照单侧最大加载量为最重节段设计荷载的1.2 倍，按60%、100%、120%进行加载重量，按区域均衡堆载。在预压过程中做好观测记录，预压结束后及时将监测数据进行整理、分析，绘制出试压过程弹性—变化曲线图，得出挂篮的塑性变形及弹性变形，为连续梁悬灌施工线形控制提供可靠的数据。

3.5 悬臂段钢筋与预应力安装施工

节段钢筋在钢筋加工场加工为半成品，然后运到现场进行绑扎，连续梁悬臂段钢筋绑扎顺序为先底板，后腹板，最后为顶板，其中底板和腹板钢筋绑扎完毕后及时通知监理工程师进行报验，合格后安装腹板内侧模板，内侧模板与外侧模板采用对拉杆进行拉结固定。内侧模板安装后安装顶板钢筋，顶板钢筋安装时需注意预应力孔道位置，若预应力孔道与钢筋位置冲突时需优先保证预应力孔道位置满足要求。

腹板钢筋骨架安装时注意预应力钢筋间距，注浆管安装后使用胶带缠堵防止进浆堵塞。梁段内模安装完成后安装顶板钢筋，顶板钢筋安装方式同底板，附属预埋钢筋安装前需对位置准确放样，保证预埋筋安装线形顺直。

3.6 悬臂段混凝土浇筑施工

浇筑混凝土前，仔细检查钢筋保护层垫块的位置、数量以保证钢筋保护层厚度，同时还要测定混凝土的温度、坍落度和含气量等工作性能，浇筑过程要秉持“对称、平衡、均匀”的原则，浇筑时要分层分段的进行。在振捣混凝土过程中，加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，以防漏浆。

混凝土浇筑完毕后对混凝土进行保湿养护，养护时以土工布覆盖混凝土表面并不断洒水，洒水次数以混凝土面湿润状态为度，洒水养护不少于14d。

4 挂篮受力计算

4.1 荷载取值

本连续梁荷载取值如下：

①砼自重GC ＝26kN/m3；②钢 弹性模量Es＝2.1×105MPa；③材料容许应力：

4.2 挂篮主桁架受力计算

主桁架的控制荷载为浇注2 号段时荷载，结构计算时主要考虑浇注混凝土时挂篮主桁架杆件的强度与稳定性。三角形桁架简化后计算简图如图3 所示。

图3 三角形桁架简化后计算简图

由计算结果得到支反力和各杆的内力大小如表1 所示。

表1 主桁支反力及内力统计表

4.3 主桁杆件强度验算

主桁杆件1-3 均由普通热轧2[32c 槽钢组成，杆件4由普通热轧4[36c 槽钢组成。其中2[32c 槽钢截面特性如下：

1 号和2 号杆件均受拉弯，应力分别为：

3 号杆件为所受压力最大杆件，杆件长度为3.37m，故在此只验算5 号杆件的应力强度及受压稳定性，其轴力为-1339.6Kn，按轴心压杆检算。

已知杆件3 计算长度lox=loy=3.37m，轴力为N=-1339.6kN。

①强度检算。

②整体稳定性检算。

分别查表得

③刚度检算：λy=33<[λ]=150

④单肢稳定检算：

满足要求！

5 安全质量保障措施

①挂篮主桁架安装后及时安装后锚系统，将桁架与已浇筑的梁体形成一个稳定的受力体系，同时各类销轴等必须按照要求进行安装，经专人检查合格后方可使用。②挂篮单片桁架吊装后采用钢丝线进行斜拉固定，斜拉锚固点需受力可靠，防止挂篮桁架产生倾覆。③挂篮安装完成后首先由施工单位自行检查，确认无误后由监理单位组织各相关机构对挂篮进行验收，验收合格后各方需在验收记录表进行签字并留存备案。④制作挂篮所用的各种型材等必须进行监测，合格后方可用于生产制作，所用材料的出厂合格证及检验检测报告及时分类归档，同时对挂篮焊件质量需安排专门检测单位进行检测，确保满足要求。

6 结束语

通过对上跨内威荣高速公路（40+64+40）m 连续梁施工中挂篮受力进行认真计算分析，同时对挂篮及高速公路做好安全防护措施等一系列措施，不但安全顺利地完成了该大跨度连续梁施工，保障了高速公路的通行安全，而且成形后的梁体质量及线性也满足相关要求。通过现场实际应用，该上跨既有高速公路大跨度连续梁梁施工所涉及的相关技术在实际应用中取得很好的效果，也为后续类似施工提供了借鉴和参考。