跨越高速公路橋梁鋼-混凝土組合梁施工方案研究

紀 強

(河北省交通規劃設計研究院有限公司 石家莊市 050000)

1 工程概況

某橋梁全長241.6m、全寬24m，平面位于緩和曲線上，縱坡0.5%，采用一孔45m鋼-混凝土組合梁跨越高速公路。其中上部結構采用2.2m高鋼梁，下部結構橋臺采用重力式U型臺，橋墩身為蓋梁柱式墩，基礎為樁基礎。為保障新建橋梁下方高速公路的安全及正常運營，需要在施工過程采用必要的保障措施。

2 施工方案選擇

由于跨越段下方高速公路建筑限界及安全運營的要求，常用的跨越施工方案有頂推法[1]、水平轉體法[2]、懸臂澆筑法[3]以及支架澆筑法[4]。

綜合考慮水平轉體法方案技術難度較大且施工費用相對較高；懸臂澆筑法方案需要設置防護棚，防護棚施工與高速公路運營相互干擾，存在一定安全風險；現澆支架法方案對高速公路運營的干擾最大，作業周期較長且人車安全風險大。因此，結合項目場地局限性和施工方案的安全性、經濟性和工期，選擇采用頂推法方案。

3 鋼梁頂推施工

3.1 節段劃分

鋼梁采用橫向分片、縱向分段的形式劃分加工(運輸)節段，梁體橫向分為1片，縱向分段由施工單位根據實際吊裝和運輸能力對梁體進行節段劃分，節段箱梁間聯結方式主要采用工廠焊接與工地現場焊接相結合的方式。梁體設計時采用頂底板等長的方式，工廠預制時綜合考慮焊接間隙、橋梁縱坡等因素對其調整。

3.2 頂推施工準備

(1)拼裝平臺

在0#橋臺松桃方向一側開挖既有山體，結合本橋的特點，在 0#橋臺后端做基礎地基處理，使基礎具有足夠的承載力，以保證生產過程中基礎不發生沉降。在鋼梁腹板處設置3個條形臺座，橋臺背墻高度如能先施工至支座墊石高度，則地面標高與支座墊石高度基本一致。臺座上對應各個鋼梁拼裝節段設置拼裝墊塊(部分兼做頂推時落梁墊塊)，墊塊高度510～530mm。在鋼梁拼裝前，需對各墊塊標高進行測量，其標高誤差需控制在相關技術規范要求范圍內，防止墊塊高低不一造成梁體在拼裝及頂推作業過程中產生較大的局部應力。

拼裝平臺的作用兼有鋼梁節段拼焊、澆筑橋面板與濕接縫、頂推的功能。鋼梁節段在拼裝平臺上一次拼焊完成，并安裝結合梁橋面板，澆筑橋面板濕接縫。拼裝平臺立面圖、平面圖見圖1、圖2。

(2)臨時墩施工

在既有高速中間分隔帶處，設置臨時墩并預壓。臨時墩建議采用管樁施工，基礎采用管樁靜壓式插入。臨時墩墩頂往下3.2m位置，墩柱需做成分體式，通過法蘭，采用螺栓連接，以適應落梁需求。墩頂平臺平面尺寸為9m(順橋向)×3.5m，平臺標高與橋臺標高基本一致。臨時墩應具有足夠的強度和剛度，臨時墩預壓荷載不得低于墩頂反力120%。

圖1 拼裝平臺立面圖

圖2 拼裝平臺平面圖

(3)鋼導梁安裝

鋼導梁采用工字形、變高度、實腹鋼板頂推專用導梁，后端高度與導梁安裝位置處的鋼梁高度一致，長度為15m，寬度為6.5m，鋼導梁前端設0.3 m×2.2m鼻梁，兩片主梁縱向由5節3m拼裝成型，平面聯系和橫向聯系采用型鋼聯系。導梁與鋼梁端面采用焊接或高強螺栓連接。詳見圖3、圖4。

圖3 鋼導梁立面圖(單位：mm)

(4)頂推平臺布置

頂推單元安裝在拼裝平臺條形臺座及橋臺、臨時墩墩頂的頂推平臺上，平臺應有足夠的承載力，同時應保證平臺的水平，并使用水平儀檢測，水珠偏移一側不得大于2mm，以保證頂推施工過程中，頂推單元的滑箱不發生變形。各平臺標高應基本一致，標高差不應大于1cm。

圖4 鋼導梁平面圖

(5)頂推設備安裝

在拼裝平臺區域安裝3套頂推裝置，0#橋臺頂推平臺、臨時墩頂推平臺、1#橋臺頂推平臺上各安裝一臺頂推裝置。

(6)頂推設備空載調試

按標牌指示對應連接油管；安裝傳感器及傳感器位置調節；通訊電纜連接，查看各傳感器是否有信號傳輸至控制系統顯示屏上；空載聯機調試。

3.3 頂推施工

(1)鋼梁拼裝

拼裝鋼導梁并逐段焊接鋼梁節段成為整體，整橋鋼梁節段一次在拼裝平臺上拼焊完成，并安裝結合梁橋面板，澆筑橋面板濕接縫。見圖5。

(2)步履式頂推

主要推進工序：頂推梁體行進至0#橋臺(圖6)；繼續往玉屏方向頂推梁體至臨時墩(圖7)；繼續頂推，在梁體尾端即將脫離0#橋臺頂推單元后部的鋼墊梁時，在0#橋臺、1#橋臺的臺身搭設鋼墊梁(兼做落梁臨時支墩)，此后的頂推過程中，梁體均落在此鋼墊梁上；繼續頂推梁體至1#橋臺，梁體到達設計位置(圖8)。

圖5 梁體拼裝

圖6 梁體到達0#臺

圖7 梁體到達臨時墩

圖8 梁體到達設計位置

(3)梁體尾端脫墩

梁體尾端通過頂推平臺，梁體尾端由簡支狀態轉化為懸臂狀態，需要防止瞬間的擾度變化造成的梁體損傷。頂推裝置鋼墊梁均設置在頂推單元后部，梁尾端最終通過鋼墊梁的頂程，前行至脫離該平臺墊梁位置，在該循環中利用頂升頂緩慢下放至自然擾度狀態，頂升頂回油后不再參與頂推(圖9)。

圖9 梁體尾端離開支墩操作示意圖

(4)鋼導梁上墩

鋼導梁到達前方墩時，由于梁體下繞，鋼導梁無法直接通過頂推單元后部的鋼墊梁，需要先將鋼墊梁上的活動墊塊抽除，讓鋼導梁鼻梁部分到達頂升千斤頂上方，使用頂升千斤頂逐層抬高鋼導梁至水平標高。

圖10 鋼導梁到達頂升千斤頂上方

(5)橫向糾偏

在頂推作業過程中，如發現梁體軸線偏移設計位置(使用全站儀測量)，可在控制系統顯示屏對話框內輸入需要糾偏數值，頂推系統在頂推過程中自動對梁體進行動態糾偏。

3.4 落梁施工

(1)臨時支墩布置

千斤頂支墊、落梁臨時支墩均由整體式墊塊和活動墊板兩部分組成，整體式墊塊安裝在底部，活動墊塊板安裝在頂部。整體式墊塊采用鋼管制作，兩端采用鋼板封閉，鋼板伸出翼緣采用螺栓連接增強支柱穩定性，層高為60cm?；顒訅|板由鋼板層層堆疊而成，每塊鋼板尺寸450mm×450mm×40mm，中間掏空，邊緣留實體50mm寬?；顒訅|板頂部放一塊450mm×450mm×10mm鋼板，增加支墩(支墊)的受壓面積。

(2)落梁千斤頂布置(圖11)

由于落梁高度高，千斤頂支墊穩定性差，所以落梁千斤頂采用倒裝形式。千斤頂安裝位置確定后，在梁體底部對應位置焊接4根M20螺栓，用于承載千斤頂自重。0#橋臺臺身、1#橋臺臺身各布置2臺700t千斤頂。千斤頂布置應對稱，位置避開橋梁成型后的支座設計位置。

圖11 落梁千斤頂布置

(3)臨時墩墩頂平臺拆除

使用汽車吊吊繩綁緊墩頂平臺并施加一定力，拆除墩頂平臺與鋼立柱的連接螺栓，將墩頂平臺吊下。

(4)導梁拆除

頂推完成之后，采用支墊及千斤頂，將導梁抬高至初始水平標高，消除懸臂所產生的應力。在支墊支撐下，拆除鋼導梁與梁體的連接螺栓，吊離鋼導梁。鋼導梁與梁體連接部分作防銹處理。

(5)支座安裝

根據設計對橋墩支座處支座的類型、產品規格、安裝方向嚴格檢查，安裝時按安裝溫度進行預偏，同時確保支座水平放置。

4 結束語

依托工程采用頂推法施工，取得了較好的效果，大大縮短了跨越段工期，有效地保障了整個項目的按時完工，可為鋼-混凝土組合梁快速跨越既有高速公路施工方案選擇提供參考。