橫跨雙向六車道運營公路鋼-混組合梁施工技術(shù)研究

于濤，張志斌

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展，新建項目與既有運營道路的交叉日益增多，常采用下穿或上跨的方式進行交叉節(jié)點設(shè)計[1-3]。本文以351國道龍游橫山至開化華埠段工程中的石華線分離橋為背景，主要探討上跨運營公路的鋼混組合梁施工關(guān)鍵技術(shù)，對影響跨線橋施工的主要因素進行分析，選擇合理跨線橋梁的施工工藝[4]，在保證既有運營線路安全的前提下完成跨線橋梁的施工。

1 工程概況

351國道龍游橫山至開化華埠段工程涉及多個跨線橋工程，石華線分離橋為三跨簡支結(jié)構(gòu)，里程樁號：K56+510.000，橋梁配跨3×40m，上部結(jié)構(gòu)采用鋼-混組合梁，簡支橋面連續(xù)，橋梁第二跨上跨既有雙向六車道石華線。橋梁跨徑40m，寬11.75m，橋面板兩側(cè)懸臂寬度為1.375m，跨間寬度為3m，總寬度為11.75m；承托處混凝土橋面板高為0.32m，跨間高度為0.22m，承托斜率為1∶4。鋼主梁與橋面板采用D22×150圓柱頭焊釘連接，在鋼主梁上橫向間距為150mm，順橋向間距為200mm，支點處橫橋向為200m。工程平面位置如圖1所示。

2 水文地質(zhì)概況

橋區(qū)所處地區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)。全年四季分明，冬夏長、春秋短，光熱充足、降水豐沛、氣溫適中、無霜期長，具有“春早秋短、夏冬長，溫適、光足，旱澇明顯”的特征。橋梁位于山前沖洪積平原區(qū)，跨越式劃線，地勢平坦。表層零星分布少量填土；淺部分布沖洪積粉質(zhì)黏土、卵石；下伏基巖為全～中風化凝灰?guī)r，橋址區(qū)小里程橋臺受隱伏構(gòu)造影響，巖體完整性較差。

3 跨線橋施工影響因素分析

石華線分離鋼-混組合梁上跨石華線，鋼主梁吊裝時支墩設(shè)立在石華線道路上，如圖2所示，需做好雙向車道車輛管控措施。對于跨線橋的施工影響因素選擇量化指標分析，主要有以下幾個方面：

（1）工期緊：為配合總體施工進度，減少對兩座鋼-混組合梁橋上跨道路的車輛交通影響，鋼梁制作及運輸?shù)跹b時間較為緊迫。

（2）施工情況復雜：石華線分離橋第一跨下方部分地面因雨水堆積地質(zhì)松軟，吊裝前對松軟地區(qū)做回填清宕渣并進行整平壓實，同時采取技術(shù)措施防止雨水破壞吊裝場地。

（3）質(zhì)量要求嚴格：鋼梁安裝精度高，其中G351國道分離橋的橋型為平行四邊形，鋼主梁節(jié)段吊裝對接難度較大。鋼梁焊接既要保證焊縫質(zhì)量，又要減少因焊接施工造成的鋼主梁變形，焊接施工要求較高，質(zhì)量要求進而提高。

（4）交通組織難度較大：現(xiàn)場施工需對行車道車輛進行分流，車輛行駛道路由原有雙向四車道分流改為雙向雙車道，且有部分車道臨時加寬。車輛行駛空間變小，車道彎度較原有道路加大，夜間行車安全隱患更加突出。施工過程中，既要保證現(xiàn)場施工作業(yè)安全，又需對過往車輛進行行車安全引導，車流量大尤其是大型運輸車輛較多，交通組織難度較大。

4 鋼主梁線形設(shè)計

為消除鋼梁自重作用和部分活載作用引起的梁體下?lián)希摿杭庸ぶ圃鞎r設(shè)置預拱度，鋼梁立面線形包括設(shè)計曲線和預拱度曲線兩部分，因此，工廠制造時按兩部分的疊加曲線進行加工制作，鋼梁在成橋狀態(tài)下呈向上微拱狀態(tài)，如圖3所示，預拱度線性方程為：

5 跨線鋼-混組合梁施工關(guān)鍵技術(shù)

跨線施工有封鎖要點施工、要點慢行施工等，跨線鋼梁架設(shè)采用封鎖要點時間進行，要點時間及架梁施工安排與工程項目安排有關(guān)，涉及架梁、起重機跨線吊裝等，對既有線路的影響，主要在要點施工時間、跨線安全等方面，需要在管理部門及設(shè)備站段的監(jiān)護、指導下實施，嚴格按施工安全管理辦法等落實相關(guān)措施，可確保既有運營線路的安全。跨線鋼-混組合梁施工工藝流程如圖4所示。

5.1 鋼梁分段制造

鋼梁單跨長40m，為保證運輸安全許可及在起吊能力范圍內(nèi)，將鋼梁進行分段制作、運輸、吊裝。根據(jù)實際情況，避免節(jié)段焊縫落在最中間位置，同時分段位置避開橫梁接點位置，因此將鋼梁分三段制作，考慮設(shè)計預拱的同時增加施工預拱。其中，石華線分離中跨總長度為39.92m，分段長度為15.54m+8.84m+15.54m，如圖5所示。

5.2 組合梁場內(nèi)試拼裝

為驗證制造工藝的可行性、工藝裝備的適用性，設(shè)計與施工圖及工藝文件的正確性，同時根據(jù)設(shè)計圖要求，分別對主梁、小橫梁、支點中橫梁、支點端橫梁在工廠采用平面輾轉(zhuǎn)法進行試裝，以驗證各構(gòu)件的制作精度及主梁的整體精度和連接精度。

5.3 構(gòu)件運輸

鋼梁采用兩臺行車進行裝車吊裝，運至現(xiàn)場指定存放位置。裝車順序根據(jù)現(xiàn)場吊裝的位置和順序確定。

5.4 臨時支墩搭設(shè)

臨時支墩主立柱用300mm×300mm×12mm方管鋼，橫擋和支撐用I200mm×10mm工字鋼，結(jié)構(gòu)件制作時焊接牢固。上部30mm厚鋼平臺上分別制作一個管內(nèi)安裝千斤頂機座，千斤頂頂部與梁底留100mm調(diào)節(jié)余地，方管頂部焊30mm厚的端面板，中間留一圓孔，同時在臨時支撐頂面面板上焊接一段I20工字鋼?，F(xiàn)場安裝步驟如下：實地考察測量→地面整體拼裝制作→設(shè)置橫坡，鋪設(shè)底部鋼板→臨時支撐調(diào)節(jié)→臨時支撐焊接。

臨時支墩架設(shè)完成后，在墩身標記一個監(jiān)測點，支墩架設(shè)完成后和鋼梁吊裝完成后及時復測該監(jiān)測點，如發(fā)現(xiàn)偏差較大，則需加強支架結(jié)構(gòu)。

5.5 鋼梁吊裝

石華線分離橋橋長設(shè)計為3m×40m，中跨制作長度為39.92m，邊跨制作長度為39.9m，兩端分別預留40mm的伸縮縫。為方便運輸，工字鋼梁每跨分為12段出廠，運至現(xiàn)場施工區(qū)域后分12次吊裝到位。運輸及吊裝需要在公安交通部門指定的時間內(nèi)，在減少對交通影響的情況下安全且迅速地進行。鋼梁吊裝順序為：

吊裝前準備工作→第一節(jié)工字鋼梁吊裝→工字鋼梁調(diào)整→小橫梁吊裝→第二節(jié)工字鋼梁吊裝→工字鋼梁調(diào)整→小橫梁吊裝→小橫梁固定定位→封閉部位涂裝→整橋涂裝。

5.6 支墩卸載

整個施工區(qū)域工字鋼梁焊接工作完成并報監(jiān)理及第三方檢測部門檢查合格后進行工字鋼梁的卸載工作。

在工字鋼梁腳處位置，安置一臨時的胎架，胎架高度與工字鋼梁上面高度持平即可。核實、檢查安裝前的標示點是否清楚，便于卸載過程中對點。待安裝、焊接成整體并驗收合格后進行整體卸載，在臨時支墩頂部調(diào)節(jié)段上放置千斤頂，然后將工字鋼梁中間節(jié)段臨時支墩上小立柱采用氣割將小立柱與工字鋼梁割開，并同時調(diào)整下降千斤頂行程。工字鋼梁開始緩慢落架，直至工字鋼梁不再下降為止。最后將工字鋼梁中間節(jié)段臨時支墩上小立柱采用氣割割開，同時下調(diào)千斤頂行程。使工字鋼梁第一節(jié)與第二節(jié)第三節(jié)分段形成連續(xù)構(gòu)件，將工字鋼梁上的力傳遞至支座上。

5.7 構(gòu)件拼接

現(xiàn)場構(gòu)件拼接共分兩部分，一是鋼主梁焊接；二是橫梁與主縱梁間的螺栓連接。

焊接：焊接工藝根據(jù)焊接工藝評定試驗報告編制，通過焊接工藝評定試驗報告，選擇合適的坡口形式的尺寸、焊接材料、焊接方法、施焊條件及工藝參數(shù)。

螺栓連接：吊裝鋼構(gòu)件，用臨時螺栓或沖釘固定，臨時螺栓數(shù)量不應少于螺栓總數(shù)的1/3且不少于2個；高強螺栓替換臨時螺栓緊固。

5.8 涂裝

根據(jù)《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》（JT/T 722—2008）[5]，本橋腐蝕環(huán)境設(shè)計取C3（中等），橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂層取長效防腐，保護年限為20年，配套編號S04，鋼板表面涂裝前應噴砂除銹露出金屬本色。

5.9 防護棚搭設(shè)

鋼梁吊裝施工完成后，進行混凝土橋面板施工防護棚搭設(shè)。根據(jù)設(shè)計高程及梁底距離行車路面的距離，以防止橋面板施工時的高空墜物（混凝土渣、小型工具等）。本工程單幅鋼混疊合梁橋面凈寬10.75m，防護欄寬50cm，雙向車道全寬24m，防護棚設(shè)置以中央分隔帶為界限，雙向車道各設(shè)置一處，見圖6。防護棚為單孔簡支結(jié)構(gòu)，高5m，長24m+2m，寬11.5m。棚架為兩排鋼管立柱，緊貼防護欄處內(nèi)側(cè)，立柱上放置通長雙排I32a工字鋼支撐橫梁，橫梁上放置I32a工字鋼縱梁，按1.0m間距布置，形成主承重骨架，縱梁上密鋪5cm木板+3cm鐵板，形成封閉層和隔水防火層。棚架兩側(cè)設(shè)置纜風繩，一端固定于鋼管立柱的頂部，另一端用45號角鋼固定于兩側(cè)的地面上，角鋼入土深度不小于1.5m。

5.10 橋面板施工

橋面板采用現(xiàn)澆的施工方式，使用C50聚丙烯腈纖維混凝土，由鋼筋加工場統(tǒng)一進行加工，加工好的半成品鋼筋運至現(xiàn)場存放并做好防護措施。橋面板施工支架采用滿堂支架法，鋼管架底部采用槽鋼橫搭在主梁底板處作為支架體系的承載基礎(chǔ)。鋼管采用A48.3×3.5mm，模板采用1.5cm竹膠板。橋面施工工序為：支架搭設(shè)→鋼筋加工→鋼筋綁扎→模板安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護。

6 結(jié)論

通過橫跨雙向6車道運營公路鋼-混組合梁施工技術(shù)的應用，石華線分離橋成橋后線形符合質(zhì)量驗收標準要求，基本達到了橋梁成型“精準控制”的目標，形成結(jié)論如下：

（1）采用控制性分段吊裝拼接的施工工藝，可有效保證下部既有營業(yè)線路的建筑限界，確保了下部運營線路設(shè)施設(shè)備的穩(wěn)定及下部通行車輛安全。

（2）采用分段加工分段拼裝工藝，施工速度快，確保了橋梁施工的工期，為工程的如期竣工創(chuàng)造了條件。

（3）鋼梁加工過程中考慮設(shè)計預拱的同時增加施工預拱，吊裝拼接過程中使用臨時支墩千斤頂精準調(diào)節(jié)，可保證成橋后線形達標。

（4）石華線分離橋順利竣工說明文中所述的施工工藝切實可行，在通車狀態(tài)下順利完成大跨徑橋梁施工，可為同類工程提供參考。