高速公路跨線施工的組合式H型鋼門式支架施工技術

崔兵

在現如今的高速公路，互通式及分離式立交橋的施工中，通過采用跨線施工方式，借助組合式H型鋼門式支架施工方案，借助該設計有效解決了通行凈高問題。在本次研究中通過以資興高速公路嚴關互通匝道橋跨興桂高速公路現澆箱梁施工為例，旨在能夠對類似橋梁施工工藝起到借鑒意義。

高速公路在施工過程中，通常存在著多方面危險因素，譬如高速公路的施工戰線相對較長、而工期時間段又相對較緊、具備了較高的安全風險問題等特點。同時在高速公路的跨線施工過程中，通常采用的工藝技術如貝雷梁自身構造高度就達到了1.5m，而組合鋼箱梁自身只有60cm左右，所以行之有效地解決了高速公路的跨線施工凈高問題。本文通過對高速公路跨線橋梁施工中，采用組合式H型鋼門式支架施工技術展開研究，從而有效解決了上跨匝道橋及近鄰的營運線路橋梁上下空間受限等技術難題。

一、工程概況

資興高速公路嚴關互通匝道橋位于桂林市興安縣嚴關鎮，嚴關互通式立體交叉A匝道橋全橋共4聯，橋梁全長377.04 m，A匝道交角為50°。箱梁底板在興桂高速公路路肩位置橋下凈高：1#墩側為7.43m，2#墩側為6.99m。受到該工程下穿的行車凈高限制，以及該橋面的凈寬等多重因素影響，因此排除鋼管柱貝雷梁門式支架方案，采用鋼管柱H型鋼門式支撐架方案優化，從而有效解決了上下空間受限的施工技術難題（如圖1所示）。

圖1 現澆支架總布置圖（單位：mm）

二、方案優選

A匝道支架設計：由于匝道A斜跨泉南高速，高速限高5.0m，為不影響高速通行，現澆支架主梁采用型鋼HW582x300，沿縱橋向布置。整個支架系統由模板體系（竹膠板及縱、橫橋向方木）、型鋼大梁系統（I10@300mm橫梁、HW582x300大梁、2HW582x300分配梁）以及下部結構（630鋼管、鋼管連接系、條形基礎）三個部分組成。其中，下部結構需沿高速公路沿路方向布置，整個支架系統在施工過程中，不影響高速通行。

通過采用高度更小的加強型H型鋼替代貝雷梁，作為本次現澆施工支架的具體施工技術方案，但是根據本次施工概況，支墩之間的跨徑最大在19.681m，縱向主梁的下撓度超出了限定范圍，存在一定不安全性。為了解決這一撓度較大問題，通過對門型支墩及縱梁之間增設斜撐，實現對主縱梁的荷載力及撓度變形問題的解決，形成剛性連接，受力時焊縫位置存在斷裂危險性。通過采用鉸接解決這一問題，保證增設的斜撐能夠對主縱梁下撓變形不利因素有所緩解。

借助Midas civil構建有限元空間結構模型，分析支架結構的主要作應力，構建支架結構的有限元模型；支架結構自重在模型計算中依據不同容重展開計算：

1.模板自重：q1=0.018×1.0×9.0=0.16kN/m；

2.砼自重： q2=3.442×1.0×29.15=100.33kN/m；

3.施工荷載：均布荷載2.5 K p a，q3=2.5×1.0=2.5kN/m ；

4.振搗砼時產生的荷載4.0 K p a，q4=4.0×1.0=4.0kN/m；

強度驗算荷載組合：1.2×（0.16+100.33）+1.4×（2.5+4.0）=129.69kN/m；

剛度驗算荷載組合：0.16+100.33=100.49kN/m。

正應力 ，滿足要求；

剪應力 ，滿足要求；

最大撓度 ，滿足要求。

由于該橋段為變截面，根據梁端部及跨中荷載分塊計算模型圖，對模型施加相應的面荷載及線性變化的面荷載。施工荷載組合即1.2×[1.2]×（支架結構自重+砼重量+模板重量）+1.4×（施工荷載+振搗荷載）。完成驗算結果為斜撐穩定計算：容許作應力為：113MPa，斜撐滿足需求，強度驗算最大應力=82Mpa，符合要求。

三、施工技術工藝技術要點

根據地形、墩高及跨興桂高速公路情況，匝道橋現澆箱梁A匝道采用鋼管立柱加H型鋼進行箱梁施工。

1.支架基礎施工，支架基礎采用C25明挖基礎承臺，基礎內安裝鋼筋籠，縱向鋼筋Φ16，間距15cm；橫向鋼筋Φ12，間距30cm。基礎開挖完畢后，采用石渣換填1m后，采用壓路機壓實。由我項目部試驗室采用動力觸探，檢測其地基承載力不小于200KPa后，開始綁扎底層鋼筋網片，并按照設計圖紙的位置預埋好鋼管立柱的預埋鋼板，再澆筑混凝土。

2.鋼管立柱制作、安裝及橫向連接 鋼管柱按設計長度加工好后利用汽車吊懸吊管柱到達指定位置，基礎鋼板要焊接牢固，錨固在預留錨栓上。鋼管柱頂同樣焊接柱頭鋼板，鋼板尺寸為830×300mm，厚度為1.6cm，鋼板與鋼管要焊接三角鋼板斜撐使其受力均勻。鋼管柱傾斜度不得大于3cm，位置偏移不得大于2cm，頂面高程偏差不得大于2cm。

3.鋼管立柱安裝好后焊接橫向水平支撐及剪刀撐，減少鋼管的自由長度，增強鋼管的承重能力，鋼管之間縱向也應設置水平支撐及剪刀撐，以抵抗分段澆筑及橋梁縱坡引起的水平荷載。在每排管柱頂端分配梁采用2根13m長的HW582*300的 H型鋼通過坡口焊連接成整體，采用H型鋼做橫向分配梁，分配梁先在地面根據圖紙要求對型鋼進行焊接加肋板加強，焊接拼裝好后利用汽車吊裝至砂箱頂部。注意砂箱底部于鋼管立柱底部進行螺絲連接，防止移位。

4.由于匝道支架系統受到箱梁混凝土澆筑時的水平推力較大，為了確保支架的穩定性，采用槽鋼將其連接成一個整體。橫向連接首先根據箱梁底支墩的跨度，制定好長度，然后通過鋼板焊接在支墩的立柱上。

5.主梁安裝，由于對公路車輛通行有限高要求，H型鋼安裝選擇在高速公路間斷封路期間，由于H型鋼需要接長，接長前需采用1.6cm鋼板進行兩邊貼焊，每邊搭接長度不小于20cm，要求焊縫飽滿無焊渣，安裝時注意接長位置按照50%接頭錯開。

6.支撐架預壓，為了確保箱梁現澆施工的整體安全性，通過完成對跨箱梁的預壓數值計算，實現對支架預壓的支架彈性變形及非彈性變形，由此對支架的預拱度加以調整。

四、計算依據

通過依據《公路橋涵施工技術規范》施工手冊及《路橋施工計算手冊》，借助支架結構有限元模型（如圖2所示）萬彩城施工荷載計算及驗算。得出結果如下：

圖2 整體模型圖(標準視圖)

1.承載力驗算：基礎砼的局部承受壓力為2.87MPa，低于220MPa滿足局部承壓的驗算需求；

2.地基承載力滿足驗算：受彎的驗算應力為125MPa，受剪的驗算應力為17MPa，因此鋼強度同樣滿足工程需求；

3.斜撐的穩定驗算結果：容許應力的最終驗算數值在113MPa，因此斜撐也同樣，滿足工程需求；

4.鋼管墩的強度驗算：受彎驗算得出的最大應力為83MPa，容許應力為99kPa，受壓穩定驗算得出為64MPa，容許應力得出為75MPa，因此墩強度同樣滿足。

綜上均達到了原本初期設定的工程施工目標數值，在工程的澆筑施工中也保證了施工標準化，安全標識均齊全布置，所有指揮也全部到位，車輛通行正常，上跨凈高達到5.2m，其滿足了工程通行需求。

五、結語

通過在本次工程實例高速公路跨線施工中，采用組合式H型鋼門式支架施工技術，行之有效地解決了工程的上下跨徑、近鄰路線橋梁對支架行車的凈高及高度限制問題，保證施工質量同時，也減少了撓度變形增強支架結構整體穩定性，值得推廣應用。