上跨既有臨棗高速鋼混組合梁節(jié)段劃分調(diào)整及施工技術(shù)研究

李龍舟

（中交一公局海威工程建設(shè)有限公司，北京 101119）

近年來(lái)，隨著國(guó)家基建事業(yè)的蓬勃發(fā)展，跨越既有高速公路的橋梁建設(shè)工程日益增加，建設(shè)難度明顯提高，橋梁工程設(shè)計(jì)及施工方案的選擇尤為重要。鋼混組合梁以其截面尺寸小、強(qiáng)度高、自重輕和施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁建設(shè)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。如何結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，因地制宜地優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工方案，在保證既有高速公路安全通行的條件下，順利完成新建橋梁工程施工，是建設(shè)者們要面臨的一大考驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

新臺(tái)高速公路XTSG-4 標(biāo)段位于山東省棗莊市，標(biāo)段起終點(diǎn)樁號(hào)為K140+344～K155+850，路線起點(diǎn)設(shè)置嶧城樞紐互通、終點(diǎn)設(shè)置臺(tái)兒莊互通，全長(zhǎng)15.506 km。其中嶧城樞紐互通A 匝道AK0+861.735 匝道橋第3 聯(lián)、C 匝道CK0+490.585 匝道橋第3 聯(lián)上跨既有臨棗高速公路。

1.2 鋼混組合梁構(gòu)造

1）嶧城樞紐互通A 匝道AK0+861.735 匝道橋第3 聯(lián)采用35 m+33 m+33 m 等截面鋼-混凝土簡(jiǎn)支組合梁橋，橋梁平曲線半徑300 m、縱坡3%，鋼箱梁梁高1.40 m，頂板混凝土厚度0.35 m，單幅橋面寬度12.75 m。

2）嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋第3聯(lián)采用27m+30m+27m 等截面鋼-混凝土簡(jiǎn)支組合梁橋，橋梁平曲線半徑90 m、縱坡4%，鋼箱梁梁高1.65 m，頂板混凝土厚度0.25 m，單幅橋面寬度10.5 m。

2 施工重難點(diǎn)分析

1）嶧城樞紐互通A 匝道橋第3 聯(lián)、C 匝道橋第3聯(lián)均上跨既有臨棗高速公路，既有臨棗高速公路車流量較大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

2）嶧城樞紐互通C 匝道橋鋼箱梁梁段在既有臨棗高速公路左右幅行車道處各有1 處接頭，需要在既有臨棗高速公路行車道各設(shè)置1 處臨時(shí)支墩，占用既有臨棗高速公路周期較長(zhǎng)、交通導(dǎo)改難度較大。

3）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋橋梁縱坡較大、平曲線半徑較小，鋼箱梁安裝精度要求高，如何采取措施保證鋼箱梁安裝精度，是施工重難點(diǎn)。

4）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋所處位置場(chǎng)地有限，如何合理選擇吊車站位，選擇最優(yōu)吊裝方案，是施工重難點(diǎn)。

3 鋼箱梁節(jié)段劃分調(diào)整

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)與鋼箱梁專業(yè)生產(chǎn)廠家充分溝通，并征得設(shè)計(jì)單位同意且驗(yàn)算通過(guò)，對(duì)嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁節(jié)段劃分進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整原設(shè)計(jì)跨臨棗高速公路鋼箱梁梁段的接頭位置。調(diào)整后只需在既有臨棗高速公路左右幅路肩位置各設(shè)置1 處臨時(shí)支墩即可，無(wú)需在行車道位置設(shè)置臨時(shí)支墩，大大節(jié)約了交通導(dǎo)改時(shí)間，降低了交通導(dǎo)改難度。

嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁節(jié)段劃分調(diào)整及臨時(shí)支墩布置如圖1 所示。

圖1 鋼箱梁節(jié)段劃分調(diào)整及臨時(shí)支墩布置示意圖

4 臨時(shí)支墩穩(wěn)定性驗(yàn)算

以嶧城樞紐互通C匝道CK0+490.585匝道橋第3聯(lián)鋼箱梁為例進(jìn)行臨時(shí)支墩穩(wěn)定性驗(yàn)算。梁段荷載見(jiàn)表1。

表1 嶧城樞紐互通C匝道CK0+490.585匝道橋鋼箱梁梁段荷載表

嶧城樞紐互通C 匝道CK0+490.585 匝道橋鋼箱梁臨時(shí)支墩鋼管立柱均采用Φ402×10 mm 的鋼管，支架橫梁采用雙拼I36 工字鋼。支撐條件：一般支撐；建模：按照臨時(shí)支墩設(shè)計(jì)圖紙建模；荷載：按照實(shí)際荷載工況添加荷載，結(jié)構(gòu)模型如圖2 所示。

圖2 臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)模型圖

1）梁?jiǎn)卧獞?yīng)力計(jì)算。經(jīng)建模分析得出，工字鋼的最大組合應(yīng)力為27.1 MPa，最大剪應(yīng)力為14.2 MPa，均滿足吊裝施工要求。

2）鋼管樁內(nèi)力計(jì)算。對(duì)鋼管樁進(jìn)行內(nèi)力分析，如圖3 所示。

圖3 鋼管樁內(nèi)力分析圖

鋼管樁的最大彎矩為51.4kN·m，最大軸力為126.4 kN，對(duì)鋼管樁的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，鋼管采用Ф402×10 mm，l=10 m，A=12 315 mm2，W=1.18×106 mm3，i=138.63，得出λ=L/i=10 000/138.63=72.1，查表得出Φ=0.829。

綜上可得，臨時(shí)支墩的穩(wěn)定性滿足要求。

5 臨時(shí)支墩施工

1）臨時(shí)支墩施工前，應(yīng)對(duì)鋼箱梁的平面位置進(jìn)行復(fù)核，并準(zhǔn)確放出臨時(shí)支墩的平面位置，做好相應(yīng)標(biāo)記。

2）臨時(shí)支墩下方及周圍2 m 范圍內(nèi)采用壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)，地基頂面采用30 cm 碎石進(jìn)行壓實(shí)處理，地基承載力不得小于200 kPa。鋼管柱正下方設(shè)置400 cm（長(zhǎng)）×300 cm（寬）×50 cm（高）和200 cm（長(zhǎng)）×200 cm（寬）×50 cm（高）C20 砼基礎(chǔ)，用于鋼管柱安設(shè)。

3）臨時(shí)支墩采用Φ400×10 mm 鋼管立柱，管間聯(lián)系采用20a 槽鋼。臨時(shí)支墩頂端采用2 根I40a 工字鋼橫向并排布置。臨時(shí)支墩材料材質(zhì)均為Q235。鋼管柱腳600 mm×600 mm×15 mm 鋼板與混凝土面采用膨脹螺栓連接。

4）臨時(shí)支墩施工完成后應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓處理。

6 鋼箱梁梁段運(yùn)輸、拼接

1）鋼箱梁由專業(yè)生產(chǎn)廠家加工成梁段，經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸前應(yīng)對(duì)運(yùn)輸線路進(jìn)行認(rèn)真勘察，運(yùn)輸時(shí)運(yùn)梁車前面設(shè)置引導(dǎo)車，提前了解路況，確保鋼箱梁梁段安全、及時(shí)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。

2）鋼箱梁梁段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)產(chǎn)品合格證、相關(guān)檢測(cè)報(bào)告及鋼箱梁梁段的結(jié)構(gòu)尺寸、外觀等進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收。

3）鋼箱梁梁段拼接時(shí)注意節(jié)段組裝預(yù)拼裝線型與設(shè)計(jì)成橋線型一致，并保證匹配相鄰節(jié)段之間環(huán)口的一致性，并對(duì)鋼箱梁梁段的預(yù)拱度、梁段中心定位標(biāo)記線等進(jìn)行重點(diǎn)控制。

4）鋼箱梁節(jié)段焊接現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好防風(fēng)、防雨措施。焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。鋼箱梁節(jié)段焊接完畢之后，所有焊縫均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查及無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下道工序。

7 鋼箱梁梁段吊裝施工

7.1 吊車的選用

結(jié)合鋼箱梁梁段重量及現(xiàn)場(chǎng)工況，嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁梁段吊裝采用1 臺(tái)260 t 汽車吊。吊車參數(shù)：配重97.5 t，支腿全伸8.85 m×8.5 m，回轉(zhuǎn)范圍360°。

7.2 鋼箱梁梁段吊裝

1）鋼箱梁梁段吊裝施工前，測(cè)量人員提前在臨時(shí)支墩頂部放出鋼箱梁邊線及中心線，便于鋼箱梁吊裝定位，并復(fù)核臨時(shí)支墩頂部、橋梁支座墊石的平面位置與高程。

2）聯(lián)合既有臨棗高速公路路管中心、交警部門(mén)對(duì)既有臨棗高速公路進(jìn)行交通導(dǎo)改，交通導(dǎo)改的總體原則是半幅封閉、另外半幅單幅雙向通行，并完善涉路施工各項(xiàng)手續(xù)，做好涉路施工各項(xiàng)安全防護(hù)措施。同時(shí)，為避免施工期間車流量過(guò)大造成交通擁堵，應(yīng)提前發(fā)布相關(guān)施工信盧，做好車輛分流工作。

3）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁均按照橋梁大樁號(hào)往小樁號(hào)的順序進(jìn)行吊裝，鋼箱梁梁段吊裝順序?yàn)镋 段→D 段→C 段→B 段→A 段。

4）由于嶧城樞紐互通A 匝道橋鋼箱梁B 梁段2側(cè)為邊坡，吊車無(wú)法站位，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，在吊裝該梁段時(shí)，吊車站位于A 梁端右側(cè)進(jìn)行吊裝。

5）嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁A 段吊裝時(shí)應(yīng)根據(jù)橋址現(xiàn)場(chǎng)工況及場(chǎng)地布置規(guī)劃選擇最合適吊車站位，并對(duì)吊車站位作業(yè)區(qū)域做相應(yīng)的平整和硬化處理。

8 鋼箱梁精確定位措施

1）為提高鋼箱梁安裝精度，項(xiàng)目部全體技術(shù)骨干集思廣益，研發(fā)出種鋼箱梁梁底縱坡調(diào)節(jié)裝置，該裝置安裝在鋼箱梁梁底與臨時(shí)支墩頂面之間，通過(guò)調(diào)節(jié)該裝置可以快速調(diào)節(jié)鋼箱梁梁底縱坡，使鋼箱梁的上表面與相鄰鋼箱梁的上表面精確對(duì)齊，便于下一步鋼箱梁相鄰節(jié)段高強(qiáng)度螺栓拴接施工，裝置示意圖如圖4所示。

圖4 鋼箱梁梁底縱坡調(diào)節(jié)裝置圖

2）鋼箱梁臨時(shí)就位后，為防止鋼箱梁發(fā)生滑移、傾覆，出現(xiàn)分段位移等質(zhì)量安全隱患，及時(shí)在鋼箱梁的2側(cè)設(shè)置擋塊，在鋼箱梁分段接口位置利用馬板和限位牛腿對(duì)就位的分段進(jìn)行臨時(shí)固定，待吊裝完畢高強(qiáng)度螺栓栓接完成后對(duì)臨時(shí)固定措施進(jìn)行拆除。馬板采用200 mm×100 mm×10 mm 的矩形鋼板，沿分段接口方向每間隔300 mm 布置1 個(gè)。

3）鋼箱梁安裝完成后效果圖如圖5 所示。

圖5 鋼箱梁安裝完成效果圖

9 鋼箱梁高強(qiáng)度螺栓施擰

1）鋼箱梁吊裝完成并精確定位后，采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行栓接施工。高強(qiáng)度螺栓施擰采用扭矩法施工，采用緊扣法進(jìn)行檢查，特別注意：施工前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)工藝試驗(yàn)。

2）高強(qiáng)度螺栓擰緊分初擰、復(fù)擰和終擰3 步進(jìn)行，且應(yīng)在同1 天完成，其中初擰和復(fù)擰扭矩值為終擰扭矩值的50%。

3）高強(qiáng)度螺栓終擰完成且檢查合格后，及時(shí)對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接副外露部分和栓接外露面進(jìn)行表面涂裝，并保證涂裝質(zhì)量。

10 混凝土橋面板施工

1）鋼箱梁拼裝栓接完成后，安裝翼緣板外掛三角架，外掛三角架縱向間距為800 mm，用M22×150 螺栓與鋼箱梁連接。

2）支架安裝完成后安裝模板，模板安裝之前應(yīng)全面而均勻地涂刷脫模劑。

3）頂板鋼筋按照設(shè)計(jì)圖紙要求在鋼筋加工廠集中下料、加工，采用汽車吊配合人工現(xiàn)場(chǎng)安裝。

4）頂板混凝土澆筑前要仔細(xì)核對(duì)圖紙，注意各預(yù)埋件的尺寸和位置。頂板混凝土澆筑由跨中向橋墩方向進(jìn)行，保證支架結(jié)構(gòu)受力均勻。

11 施工監(jiān)測(cè)

在嶧城樞紐互通A、C 匝道橋鋼箱梁吊裝施工、混凝土橋面板施工前后，項(xiàng)目測(cè)量人員應(yīng)進(jìn)行全過(guò)程施工監(jiān)測(cè)，且在鋼箱梁吊裝施工時(shí)應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行加密，確保施工安全。

12 結(jié)論

嶧束城樞紐互通A、C 匝道橋鋼混組合梁上跨既有臨棗高速公路，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，為項(xiàng)目重難點(diǎn)工程。項(xiàng)目部全體管理人員集思廣益，多次與專業(yè)生產(chǎn)廠家、設(shè)計(jì)單位、有關(guān)專家溝通，對(duì)原設(shè)計(jì)鋼箱梁節(jié)段劃分進(jìn)行調(diào)整，避免在既有臨棗高速公路行車道設(shè)置臨時(shí)支墩，施工過(guò)程中采取一系列措施，最終在保證既有臨棗高速公路安全通行的條件下，順利完成了全部鋼混組合梁施工，期間未發(fā)生任何質(zhì)量安全事故，為今后同類型工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。