上跨既有鐵路的高架橋鋼蓋梁施工技術

中鐵二十四局集團有限公司 上海 200071

1 工程概況

嘉閔高架路（春申鐵路段）位于上海市閔行區西側邊界（與松江區相鄰）滬昆鐵路三角處，共有11股既有、在建和規劃鐵路通過，既有鐵路線路立體交叉布置，本高架橋位于最高層，因此橋梁須跨越所有鐵路線（圖1）。

圖1 Z9、Y9墩鋼蓋梁平面位置示意

高架橋設計時速80 km，車道規模雙向8車道，橋面總寬度32～43 m，全線劃分左右2幅，橋梁最大跨徑為50 m，最小跨徑為24 m。全線橋墩高為29.2～40 m，其中Z9墩高32.46 m，Y9墩高30.96 m。

Z9、Y9墩柱外緣距離滬杭客專主線箱體外緣為1.12 m，蓋梁已經侵入到滬杭客專行車建筑限界的上方，蓋梁底距滬杭客專行車建筑限界分別為2.28 m和2.47 m，因建筑限界的要求，無法采用常規落地式支架或者托架（鷹架）法施工（圖2）。由于滬杭客專聯調聯試在即，為減少對聯調聯試的影響，因此采用鋼蓋梁整體吊裝就位的方式[1-4]。

圖2 Z9、Y9墩鋼蓋梁與滬杭客專的立面位置示意

2 鋼蓋梁的設計

2.1 設計理念

隨著我國基礎建設的快速發展，上跨既有鐵路線的高架橋日趨增加；鋼筋混凝土蓋梁施工工序多、施工周期長、施工封鎖要求高，故既有線的運營安全隱患大。而鋼蓋梁實現了構件化施工，機械化施工水平高、施工周期短，無論是封鎖施工時間，還是對既有線的運營安全，相對鋼筋混凝土蓋梁都有很大的優勢；隨著既有鐵路安全運營和環境保護的要求、標準日益提高，在特殊條件下鋼蓋梁的優勢更加顯現[5-8]。

2.2 鋼蓋梁的組成

鋼蓋梁分為2部分：上部鋼蓋梁、下部鋼混結合段（包括預埋段、厚8 mm鋼套筒）。上部鋼蓋梁為T字形，上部“一橫”為長11 m、寬2 m和2.25 m、高2.5 m的單箱二室箱體，下部“一豎”為截面3.0 m×2.0 m，高2.55 m的單箱單室箱型柱，單件質量約79 t；下部結合段由鋼板組焊成3.0 m×2.0 m、高3.0 m的無底鋼套，其上有錨筋與混凝土柱相連，單件預埋段質量約10 t；厚8 mm鋼套筒外部尺寸與混凝土柱相同，高3.94 m，質量約4 t（圖3）。

圖3 上部鋼蓋梁分段示意

2.3 鋼混結合段

鋼混結合段是鋼蓋梁設計中的一個關鍵技術，主要由下部預埋段和厚8 mm的鋼套筒組成，其中下部預埋段四周設計為4塊鋼板，鋼板上設置加勁鋼板和錨固鋼筋（圖4、圖5）。鋼筋混凝土墩柱與下部預埋段用墩柱的主筋錨固，為了改善鋼蓋梁的受力性能，使其最不利受力部位應力明顯降低，并使其剛度增大，在鋼蓋梁內部區域填充了C40微膨脹混凝土。

3 鋼蓋梁施工

3.1 鋼混凝土結合段施工及質量控制要點

鋼筋混凝土墩柱澆筑時，在四角設置型鋼作為錨固鋼材，下部預埋段準確就位后，將墩柱內側的錨固鋼筋與預埋段側面鋼板焊接牢固，然后將高3 m的鋼套筒安裝就位，最后再安裝墩柱鋼模板，驗收合格后澆筑C40微膨脹混凝土，為了保證預埋段和上部鋼蓋梁微膨脹混凝土的結合質量，距離預埋段頂部0.50 m處設置一條施工縫。

圖4 鋼混結合段立面示意

圖5 鋼混結合段剖面示意（1-1）

1）為了保證下部預埋段與混凝土立柱的有效錨固和安裝精度，在混凝土立柱澆筑時在四角增設型鋼，型鋼埋入混凝土墩柱深度1 m，頂面高出施工縫0.5 m，且在預埋型鋼上標示出與下部預埋段安裝時的準確就位位置（圖6）。

圖6 型鋼平面位置示意

2）下部預埋段在工廠內整體加工成型，采用吊機安裝就位。吊裝就位過程中必須采用全站儀和水準儀復核預埋段的標高和中心線位置，精度滿足要求后方可進行焊接固定。

3）下部預埋段外包厚8 mm的鋼套，尺寸與混凝土立柱一致，填芯混凝土采用C40微膨脹混凝土，并用汽車泵進行澆筑。為了確保鋼混凝土結合段的澆筑質量，必須加強振搗，確保振搗密實。

3.2 鋼蓋梁制作

鋼蓋梁在工廠內制作，考慮到道路運輸和制作工藝的要求，鋼蓋梁分4段制作：上部鋼蓋梁“一橫”、上部鋼蓋梁“一豎”、下部預埋段、厚8 mm鋼套筒（3 m一節，0.94 m一節）。

為保證鋼蓋梁分段的制造質量，減少現場作業難度，確保順利架設，采取整體組裝胎架在廠內進行預拼裝。拼裝胎架的線形設置按照圖紙采用側倒拼裝，拼裝完成后，解除所有約束，按設計線形檢查結構外形尺寸。

3.3 吊裝準備

3.3.1 場地準備

Z9、Y9墩鋼蓋梁處于鐵路三角區內的舊北竹港河道護坡上，且西側為滬杭客專箱梁體，東側為既有滬春線，吊裝場地極其狹窄，作業范圍有限。

吊裝作業場地需要將回填的建筑垃圾分層夯實，然后澆筑厚20 cm的C20混凝土面層，吊機作業時每個支腿墊設路基箱。根據吊機擺放的位置，經過受力分析，2個前支腿處受力最大，換算出該處地基承載力≥93.8 kPa，而動力觸探試驗測試的地基承載力最小值為186 kPa。

3.3.2 吊機選型

鋼蓋梁質量為79 t，現場采用利勃海爾LTM1500（5 000 kN汽車吊）進行吊裝作業。汽車吊額定吊裝質量Q=93 t＞79 t+1.5 t（吊鉤質量）+0.5 t（鋼絲繩質量）=81 t，故滿足要求。

3.3.3 試吊

將鋼蓋梁吊離距地面約20 cm進行試吊，對吊車的工況、支腿處受力情況、吊耳、吊索等進行全面的檢測，以確保正式吊裝能夠順利進行。為了確保安全，鋼蓋梁的試吊必須在相關管理部門的監護下進行。

3.3.4 封鎖施工準備

1）封鎖施工前，需要提前與既有線各設備管理單位簽訂安全協議和施工配合協議，在路局批準的封鎖點內進行吊裝施工，且按照要求需設置四級安全防護措施。

2）施工封鎖前3 d上報施工日計劃給路局相關部門，確認施工日計劃。封鎖前駐站聯絡員提前60 min到車站進行相關手續辦理。

3）封鎖前對所有施工用材料、機械設備以及臨時用電作全面檢查，應急物品提前準備就緒。

4）向所有參與封鎖施工的人員進行交底總動員，且封鎖前由施工技術負責人進行施工技術和安全技術交底。

3.4 封鎖施工

鋼蓋梁吊裝安裝施工須在鐵路局批準的封鎖點內進行作業，而滬春線為繁忙干線，每次封鎖點的時間最多為120 min，有效的作業時間僅有90 min，在這么短的時間內如何保證鋼蓋梁安裝時的精度和安全是一個重難點。

既有鐵路限界內有接觸網立柱、接觸網回流線、接觸網回饋線等電氣化設備，鋼蓋梁封鎖施工時吊機扒桿盡量少旋轉，且從背離既有滬春線方向進行吊裝作業，同時采用人工纜風繩，避免鋼蓋梁因擺動而侵入滬春線和客專限界，以確保施工的安全。

鋼蓋梁吊裝到立柱后，由專人指揮負責鋼蓋梁和立柱預埋段上測放的軸線控制線的精確對位，同時采用全站儀進行垂直度的控制。技術人員確認軸線、標高、垂直度符合要求后，將鋼蓋梁的結合面四周進行焊接固定。

鋼蓋梁精確就位后，立即組織4臺電焊機分布在立柱4個角進行焊接，施焊人員在規定的時間內將鋼蓋梁與預埋段進行焊接固定，為吊機脫鉤爭取時間，減少吊機存在對既有線的不利安全因素。同時電焊機須接地，絕對不允許使用破損的電線和電纜，嚴防設備漏電。電焊工焊接時應謹慎小心，下部必須采用接火板（彩鋼瓦和石棉布），嚴禁電焊火花、雜物等跌落至既有線鐵路限界內。

3.5 混凝土施工

混凝土施工也需在鐵路封鎖點內進行，鋼蓋梁與預埋段焊接驗收合格后，將高0.94 m的鋼套筒安裝就位，然后安裝立柱鋼模板，驗收合格后澆筑填芯C40微膨脹混凝土，并用汽車泵澆筑。由于連接部位鋼材布設較密，為了保證混凝土澆筑質量，振搗工需要在鋼蓋梁工作孔內加強振搗，混凝土澆筑完畢后，將鋼蓋梁頂部工作孔焊接密封。

4 結語

綜上所述，鋼蓋梁封鎖施工僅需要2個封鎖點（每個封鎖點120 min），相對于混凝土蓋梁施工周期（不封鎖施工至少需要20 d）大大減少，有效地降低了對既有鐵路和滬杭客專的安全風險，同時為后續上跨即將聯調聯試的滬杭客專架梁施工爭取了更多的時間[9-12]。