多幅現(xiàn)澆連續(xù)梁大跨度貝雷膺架施工技術研究

李興春

（中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西太原 030024）

1 前言

在公路鐵路等線路工程建設項目中，經(jīng)常會遇到線路立體交叉設計。當跨越鐵路修建橋梁結(jié)構(gòu)時，不僅需要保證下方鐵路建筑限界，滿足立體交叉上下層同時施工作業(yè)或運營的安全要求，還要解決施工過程中因與線路構(gòu)筑物沖突導致的作業(yè)場地受局限的問題。

G220至濟青高速公路王舍人互通立交連接線工程（原濟南鳳凰路北延工程）一標段，上跨結(jié)構(gòu)施工過程中同時存在限界凈空要求、場地限制、上下層同時作業(yè)和配套安全保障等綜合性技術難題[1－3]。本文對跨越鐵路現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁施工技術進行研究，采用貝雷膺架梁成功實現(xiàn)了上跨結(jié)構(gòu)施工，并滿足施工安全、質(zhì)量、環(huán)保等要求[4－7]。

2 工程概況

濟南鳳凰路北延工程第一標段位于濟南市歷城區(qū)和高新區(qū)，左右幅公路與中幅軌道交通組成的三幅并行線路依次跨越邯膠鐵路聯(lián)絡線、南水北調(diào)工程濟東明渠。線路在K1＋030.76處與邯膠鐵路聯(lián)絡線立體交叉，斜交角度82°。設計上跨結(jié)構(gòu)為采用三幅一聯(lián)（45＋72＋45）m預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，等寬變高箱梁結(jié)構(gòu)，左右兩幅單箱雙室，中幅單箱單室，分三段兩次支架現(xiàn)澆施工。

3 多幅現(xiàn)澆連續(xù)梁大跨度貝雷膺架施工關鍵技術

3．1 施工背景

我部承建上跨結(jié)構(gòu)而中鐵十局承建鐵路路基，因工期限制不能錯時施工，形成立體交叉同時作業(yè)，故選用支架法現(xiàn)澆施工，以縮短施工工期、保證各方施工作業(yè)不間斷[8－10]。

因鐵路凈空限制，導致支架體系上跨結(jié)構(gòu)高度壓縮，橫向又受兩側(cè)鐵路框架涵結(jié)構(gòu)及施工影響，下部基礎橫向布置內(nèi)收，橋梁頂面三幅橫向?qū)挾冗_48.8 m，現(xiàn)場施工區(qū)域受限，支架模板體系施工難度大、安全風險高[11－12]。

3．2 施工技術難點

（1）三幅、三層立體交叉施工，相互干擾

跨越邯膠鐵路聯(lián)絡線鐵路段橫向為左右兩幅公路橋與中幅軌道交通橋三幅（45＋72＋45）m等寬變高現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)并行跨越設計；豎向為上跨橋梁、中層邯膠鐵路線與下穿鐵路立交輔道框架涵三層立體交叉設計，橫向三幅同時施工、豎向三層同時施工，立體交叉相互干擾。

（2）跨徑大、凈空高

箱梁72 m主跨下方膺架梁采用三跨連續(xù)梁形式，主跨30 m，邊跨最大18 m，主跨剛好跨過鐵路聯(lián)絡線路基邊坡，為滿足施工荷載采用雙層加強型貝雷片。受橋下鐵路路基高度及凈空高度要求影響，支架支墩高度抬升，導致貝雷梁頂面距離梁底最近處僅1.5 m。

（3）橋址工程地質(zhì)條件差，部分基礎靠近框架涵施工基坑

根據(jù)施工圖地質(zhì)資料，工程地質(zhì)條件差，表層為雜填土，下部為粉土或粉質(zhì)黏土。膺架梁主跨中間支墩全部采用摩擦型鉆孔灌注樁。主跨支架樁與中鐵十局框架橋基礎靠近區(qū)域，增設φ1.5 m加強角樁和φ1.0 m抗剪力樁，樁頂承臺將該部分樁基連成整體，形成整體承臺基礎。

相對應鐵路兩側(cè)鋼管立柱主跨膺架中支墩采用格構(gòu)式鋼管排架墩，增補鋼管與腹板下鋼管立柱呈三角形布置，形成穩(wěn)定體系。

（4）鐵路路基框架涵平面布置與支架支墩布置沖突

采用鋼管斜立柱，避讓涵洞側(cè)墻。支架基礎橫向布置寬度小于箱梁投影寬度。

3．3 支架專項設計

現(xiàn)澆梁支架專項設計采用樁基礎＋條形承臺梁＋鋼管柱＋貝雷梁＋碗扣式滿堂支架。鐵路兩側(cè)共施工61根支架基礎鉆孔灌注樁，樁頂澆筑鋼筋混凝土條形承臺基礎，或結(jié)合橋梁邊墩和主墩承臺，安裝鋼管柱，搭設貝雷梁，利用貝雷梁跨越鐵路線路，實現(xiàn)橋梁與鐵路路基的立體交叉。貝雷梁膺架方案模型見圖1。

圖1 方案模型

3．4 施工工藝流程及關鍵技術要點

3．4．1 工藝流程

貝雷膺架施工工藝流程見圖2。

圖2 多幅現(xiàn)澆連續(xù)梁跨越鐵路大跨度貝雷膺架施工工藝流程

3．4．2 施工準備

（1）施工前與立體交叉各施工方溝通，根據(jù)各自施工圖紙確定工程結(jié)構(gòu)物平面布置、高程關系，劃分施工區(qū)域；根據(jù)各方施工計劃確定工序，找出施工干擾；根據(jù)各方施工方案確認干擾因素出現(xiàn)的時間段、空間范圍和影響程度。與各方協(xié)調(diào)規(guī)劃，采用錯時錯位等方式進行場地功能區(qū)域、塔吊安裝位置、設備架設位置等區(qū)域布置。場地內(nèi)建立完整的臨時排水系統(tǒng)并確保便道及必要的社會道路暢通，充分利用既有道路，供電設施齊全，確保“三通一平”滿足施工要求。

（2）材料準備。根據(jù)現(xiàn)場實際條件和受力驗算結(jié)果確定的支架方案中的材料數(shù)量、型號、尺寸等參數(shù)進行鋼管柱、螺旋管、法蘭、柱頂橫梁工字鋼、滿堂支架底部工字鋼等材料采購加工。

3．4．3 支架搭設

（1）樁基施工

樁基采用鉆孔灌注樁，樁基礎定位及施工質(zhì)量直接決定支架受力，故支架樁基礎同主體工程樁基礎進行施工控制及質(zhì)量檢驗。

（2）混凝土條形承臺基礎

條形基礎為C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高1 m?；炷粱A模板安裝需平整、無錯臺，線形控制同橋梁承臺標準。

為了更好地使鋼支撐與條形基礎相連接，故在每個條形基礎表面預埋120×120×2 cm鋼板（預埋鋼板頂面與條形基礎頂面齊平），便于鋼管立柱法蘭板與預埋件面板四面圍焊。條形基礎澆筑完畢后，及時清理預埋鋼板表面及螺栓上的殘留混凝土。

（3）鋼管支柱搭設

鋼管柱采用φ800×10 mm和φ630×16 mm的螺旋管，吊車配合安裝到位。鋼管柱兩端焊接1 200×1 200×20 mm鋼板，鋼管柱與條形基礎預埋鋼板采用圍焊連接。橫向鋼管柱之間設置剪刀撐，剪刀撐采用 10型鋼。鋼管柱安裝需保證垂直度偏差≤H×1‰，且不大于10 mm。

①主跨膺架中支墩采用格構(gòu)式鋼管排架墩

為確保箱梁主跨膺架中支墩穩(wěn)定，加大水平抗剪能力，減小縱向變形，并降低框架涵基坑施工干擾，鐵路兩側(cè)鋼管立柱采用格構(gòu)式鋼管排架墩，增補鋼管與腹板下鋼管立柱呈三角形布置，增補鋼管下采用φ1.5 m和φ1.0 m鉆孔灌注樁，樁頂承臺將該部分樁基連成整體，形成整體承臺基礎，具體布置見圖3。

圖3 格構(gòu)式鋼管排架墩平面布置

②與下穿結(jié)構(gòu)位置沖突部位支墩采用鋼管斜立柱

工程所跨越鐵路路基兩側(cè)設計下穿框架涵，框架涵與支架體系基礎布置發(fā)生沖突，施工工期重疊，無法協(xié)調(diào)錯時施工，故支墩采用鋼管斜立柱，內(nèi)收基礎寬度，使支架基礎橫向布置寬度小于箱梁投影寬度，以實現(xiàn)避讓，見圖4。

圖4 支架斷面（單位：cm）

（4）橫向分配梁安裝

橫橋向分配梁直接安裝于鋼管柱頂面鋼板上，吊車配合安裝到位。大橫梁為工字鋼，主跨為2 56b，邊跨為3 40b。為加強工字鋼剛度，在柱頂位置焊接筋板，間距30 cm，同時為防止大橫梁工字鋼在鋼管柱頂面發(fā)生位移，在工字鋼兩側(cè)各焊接 20型鋼做為斜撐。

（5）貝雷梁安裝

采用30 m大跨度雙層加強型貝雷膺架主跨，一次性跨過斜交鐵路線路基邊坡。

膺架采用321型貝雷梁，主跨采用雙層貝雷梁（附上下加強弦桿），邊跨采用單層貝雷梁（附上下加強弦桿），并根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)荷載分布，腹板、底板、翼板分別采用不同的貝雷片拼裝方案，具體布置見圖5。

圖5 主跨貝雷膺架立面布置（單位：cm）

大橫梁頂部貝雷梁，在架設過程中受其自身的橫向穩(wěn)定性較弱，受載后豎向變形大等因素影響，故現(xiàn)場采用汽車吊配合安裝。貝雷梁由單片321型貝雷片（3 000×1 500）組裝而成，貝雷片相互之間用連接銷進行連接。

貝雷支架安裝完畢后，逐一檢查貝雷梁連接銷及花架，確保插銷質(zhì)量、數(shù)量滿足設計要求，無遺漏。為保證貝雷支架整體穩(wěn)定，在每榀貝雷梁之間設置加強連接 10型鋼，單層部分：在貝雷片底部，工字鋼大橫梁兩側(cè)及跨中位置各焊一道槽鋼橫向連接；雙層部分：工字鋼大橫梁兩側(cè)及跨中間部分下層和上層隔6 m各焊一道槽鋼橫向連接，上下層槽鋼間焊接剪刀撐。30 m跨支點兩側(cè)受壓區(qū)底部采用水平花架加強，槽鋼與貝雷片弦桿之間用螺栓進行連接（槽鋼開孔，與貝雷片弦桿預留孔進行栓接），加強型貝雷梁必須滿布弦桿連接螺栓。每榀貝雷梁之間節(jié)點處用水平花架連接。貝雷梁安裝成形見圖6。

圖6 貝雷片安裝成形

（6）滿堂支架底部工字鋼安裝

在貝雷梁支架上鋪設 12.6型鋼，作為碗扣式滿堂支架的支撐面，按照設計位置布設。為保證工字鋼整體穩(wěn)定性，用φ16以上鋼筋制作U型件將工字鋼與貝雷梁進行連接，每根6 m工字鋼連接兩處。

3．4．4 支架預壓

鋼管滿堂支架及箱梁竹膠板外模安裝完成后依據(jù)支架正上方各施工節(jié)段箱梁混凝土重量分布情況采用分級加載的方式預壓，以檢驗支架體系強度、剛度、穩(wěn)定性，同時消除支架非彈性變形，測量取得支架彈性變形和非彈性變形的實際數(shù)值，作為梁體模板安裝時預拱度設置依據(jù)。

3．4．5 支架拆除

梁體按設計要求張拉完成后，方可進行支架卸落。總體拆除順序為：側(cè)?！身斖小Ъ芟侣洹啄！鷻M向分配梁→貝雷梁→工字鋼橫梁→鋼管柱。

鋼管滿堂支架拆除程序應遵守由上而下、先搭后拆的原則，拆除完成后整個貝雷梁與主梁分離。拆除工作平臺防拋網(wǎng)、防護欄桿后拆除貝雷梁橫向連接結(jié)構(gòu)，再將翼板下的貝雷梁分成多排單層桁架單獨吊裝，底板下的貝雷梁用卷揚機向兩側(cè)橫移，再用吊車單獨吊走。拆除及落架遵循全孔多點、對稱、緩慢、均勻的原則，依次循環(huán)拆除。

4 結(jié)論

依托多幅現(xiàn)澆連續(xù)梁上跨在建邯膠鐵路采用貝雷膺架施工技術，具有以下創(chuàng)新點：

（1）采用鉆孔灌注樁＋條形承臺梁＋鋼管柱＋分配梁＋貝雷梁＋鋼管滿堂支架的組合支架結(jié)構(gòu)，提升支架整體承載力。

（2）采用三跨貝雷膺架連續(xù)梁形式，支架主跨采用雙層貝雷梁（附上下加強弦桿），邊跨采用單層貝雷梁（附上下加強弦桿），以實現(xiàn)大跨度跨越鐵路線。

（3）支架支墩采用鋼管斜立柱，內(nèi)收基礎布置寬度，可實現(xiàn)避讓立體交叉中相鄰結(jié)構(gòu)物，解決結(jié)構(gòu)物空間位置局部沖突問題。

（4）支架支墩采用受力墩與輔助墩相結(jié)合的方式，形成格構(gòu)式鋼管排架墩，增加支架抵抗水平荷載的能力及克服立體交叉施工干擾的能力。