高速鐵路上跨既有高速公路大跨度連續(xù)梁施工技術(shù)研究

王超WANG Chao

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

在新建成都至自貢高速鐵路站前工程CZZQ-5 標(biāo)上跨內(nèi)威榮高速公路（40+64+40）m 連續(xù)梁施工中，由于該連續(xù)梁跨度很大且上跨既有高速公路，使得施工難度大大增加，同時(shí)對(duì)高速公路通行存在很高的安全風(fēng)險(xiǎn)。為此項(xiàng)目部對(duì)該連續(xù)梁施工中掛籃受力進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算分析確保其滿(mǎn)足施工要求，同時(shí)對(duì)掛籃及高速公路做好安全防護(hù)措施，通過(guò)一系列措施，不但安全順利地完成了該大跨度連續(xù)梁施工，保障了高速公路的通行安全，而且成形后的梁體質(zhì)量及線性也滿(mǎn)足相關(guān)要求。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，該上跨既有高速公路大跨度連續(xù)梁施工所涉及的相關(guān)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得很好的效果。

1 工程概況

DK149+994 內(nèi)威榮高速立交雙線特大橋位于內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣境內(nèi)，起訖里程DK149+065.078～DK151+274.812，全長(zhǎng)2209.734m，橋位中心里程DK149+994，孔跨布置為26×32+（40+64+40）+36×32+1×24m。本橋于DK150+000 處（27 號(hào)～28 號(hào)墩）上跨內(nèi)威榮高速公路，與內(nèi)威榮高速公路平面交角83°，采用（40+64+40）連續(xù)梁跨越。簡(jiǎn)支梁部為預(yù)制、運(yùn)架施工；（40+64+40）連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆注法施工。其中26～29#墩：上部采用（40+64+40）m 連續(xù)梁上跨內(nèi)威榮高速公路，下部橋墩均采用圓端形實(shí)體墩，墩高3～14m，矩形承臺(tái)，鉆孔澆筑樁基礎(chǔ)，支座采用球形鋼支座。

全橋共35 節(jié)段，其中每跨單側(cè)8 個(gè)懸澆節(jié)段；主墩上設(shè)0#塊長(zhǎng)度9m、1#節(jié)段長(zhǎng)度3m、2#節(jié)段長(zhǎng)度3.25m、3#節(jié)段長(zhǎng)度3.5m、4～6#節(jié)段長(zhǎng)4.25m、7#節(jié)段長(zhǎng)度4m，合攏段長(zhǎng)度2.0m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度7.75m。梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，底板、腹板、頂板局部向內(nèi)側(cè)加厚，均按直線線性變化，梁體全長(zhǎng)145.5m，中支點(diǎn)截面中心線處梁高6.035m，跨中10m 直線段及邊跨13.75m 直線段截面中心線處梁高3.035m，梁底下緣按二次拋物線變化，拋物線方程為y=0.0045245x2。邊支座中心線至梁端0.75m，梁縫分界線至梁端0.10m。邊支座橫橋向中心距5.30m，中支座橫橋向中心距5.80m。全聯(lián)在端支點(diǎn)、中支點(diǎn)處設(shè)橫隔板，橫隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過(guò)。（圖1）

圖1 連續(xù)梁總體設(shè)計(jì)圖

圖2 掛籃縱斷面布置圖

2 連續(xù)梁總體施工方案

內(nèi)威榮高速立交雙線特大橋（40+64+40）m 連續(xù)梁0#段及1#段采用滿(mǎn)堂式盤(pán)扣支架法施工；2～7 及2'～7'#段采用掛籃懸臂澆筑法施工；9#（邊跨現(xiàn)澆）段采用滿(mǎn)堂式盤(pán)扣支架法一次澆筑成型；8 及8'#（合龍段）段采用三角掛籃模板懸吊法施工。混凝土采用泵送入模，一次整體澆筑成型。懸臂施工時(shí)，控制兩端混凝土澆筑不平衡重不超過(guò)10t。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況配備2 套掛籃、2 套箱梁內(nèi)外模板、2 臺(tái)吊車(chē)，可同時(shí)進(jìn)行2 個(gè)T 構(gòu)的施工。模板采用定型大塊鋼模板，施工材料和模板由人工配合吊車(chē)進(jìn)行安裝。混凝土采用輸送泵泵送入模。鋼筋采用2 號(hào)鋼筋加工廠集中加工成型，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎安裝。縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線在梁頂下料，縱向鋼絞線通過(guò)牽引頭整體穿束，橫向預(yù)應(yīng)力在綁扎隔板鋼筋時(shí)與波紋管一起安裝。所有混凝土在拌和站集中拌和，混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸，混凝土輸送泵入模。施工人員上下通行采用專(zhuān)用樓梯，四周采用安全網(wǎng)防護(hù)。

27#、28#墩上跨內(nèi)威榮高速公路側(cè)采用附著式全封閉防護(hù)棚架進(jìn)行防護(hù)，每個(gè)T 構(gòu)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置。在掛籃底板下及外圍設(shè)置安全防護(hù)層，防水、防火、防墜落；在已澆筑的梁體上設(shè)置防護(hù)欄，防止梁體懸臂澆筑過(guò)程中墜物，確保施工過(guò)程中高速公路行車(chē)安全。

3 懸臂段主要施工工藝

3.1 懸臂段施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→掛籃試拼裝→掛籃安裝→掛籃預(yù)壓→模板調(diào)整→底腹板鋼筋安裝→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋安裝→頂板預(yù)應(yīng)力安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→側(cè)模及端模拆除→預(yù)應(yīng)力張拉→預(yù)應(yīng)力壓漿及封錨→走行掛籃。

3.2 掛籃安裝

在0#段澆筑完成張拉壓降后開(kāi)始安裝懸臂段掛籃，掛籃主桁架首先在平整硬化后的地面上進(jìn)行組拼，然后采用吊車(chē)將組拼后的桁架整體吊裝至梁頂掛籃走行軌道上，桁架吊裝后立即對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)固定，并及時(shí)安裝橫聯(lián)從而將桁架形成一個(gè)穩(wěn)定的整體。掛籃主桁架安裝固定后緊接著安裝前上橫梁、前下橫梁、后底橫梁及后錨系統(tǒng)，并利用千斤頂對(duì)掛籃后錨吊桿施加力進(jìn)行錨固。掛籃各受力構(gòu)件安裝檢查無(wú)誤后，在安裝吊桿系統(tǒng)及模板系統(tǒng)，注意外側(cè)模板在安裝時(shí)外橫梁需與模板外支撐架接觸牢固，不得出現(xiàn)點(diǎn)受力的情況。掛籃吊桿系統(tǒng)采用精軋螺紋鋼連接而成，其主要連接掛籃前上橫梁與前下橫梁，吊桿底部穿過(guò)前下橫梁后用雙螺母進(jìn)行固定連接，后上橫梁與后下橫梁之間的吊桿需穿過(guò)梁體翼緣板，因此在梁體澆筑時(shí)需對(duì)預(yù)留孔道位置進(jìn)行仔細(xì)檢查確認(rèn)。掛籃外側(cè)模板安裝后，再依次安裝內(nèi)側(cè)模板及內(nèi)滑梁、支撐架等，從而完成掛籃的安裝工作。

3.3 防護(hù)棚架設(shè)置

連續(xù)梁采用封閉式掛籃懸臂澆筑施工，梁體施工在內(nèi)威榮高速公路路面上方處，設(shè)置防護(hù)棚架，防止施工時(shí)施工人員以及材料的墜落，確保施工時(shí)人員及道路行車(chē)安全。防護(hù)棚架立柱采用300mm 鋼管，縱向間距5m，基礎(chǔ)采用80×80×80cm 的C25 鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。鋼管柱之間采用10cm 槽鋼剪刀撐連接，棚架橫梁采用I40@5m 工字鋼。橫梁上鋪設(shè)[10@0.8m 的槽鋼，槽鋼上滿(mǎn)鋪一層3mm鋼板。在防護(hù)棚架兩端各設(shè)置一根引水管，將水排至公路兩側(cè)邊溝。防護(hù)棚架施工完畢后，在支架底座和支架上粘設(shè)反光標(biāo)識(shí)，提醒車(chē)輛和行人注意安全，在棚架兩端設(shè)置夜間安全警示燈和交通疏導(dǎo)燈。

3.4 掛籃預(yù)壓

掛籃安裝完畢后需進(jìn)行預(yù)壓，一方面檢測(cè)掛籃的受力性能是否滿(mǎn)足要求，另一方面通過(guò)預(yù)壓測(cè)量出掛籃的彈性形變及非彈性形變，從而為后續(xù)懸臂段線性控制提供依據(jù)。掛籃底模及側(cè)模安裝好后并通過(guò)結(jié)構(gòu)驗(yàn)收后，模擬施工荷載分布情況，預(yù)壓時(shí)按照單側(cè)最大加載量為最重節(jié)段設(shè)計(jì)荷載的1.2 倍，按60%、100%、120%進(jìn)行加載重量，按區(qū)域均衡堆載。在預(yù)壓過(guò)程中做好觀測(cè)記錄，預(yù)壓結(jié)束后及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，繪制出試壓過(guò)程彈性—變化曲線圖，得出掛籃的塑性變形及彈性變形，為連續(xù)梁懸灌施工線形控制提供可靠的數(shù)據(jù)。

3.5 懸臂段鋼筋與預(yù)應(yīng)力安裝施工

節(jié)段鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)加工為半成品，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎，連續(xù)梁懸臂段鋼筋綁扎順序?yàn)橄鹊装澹蟾拱澹詈鬄轫敯澹渲械装搴透拱邃摻罱壴戤吅蠹皶r(shí)通知監(jiān)理工程師進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，合格后安裝腹板內(nèi)側(cè)模板，內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板采用對(duì)拉桿進(jìn)行拉結(jié)固定。內(nèi)側(cè)模板安裝后安裝頂板鋼筋，頂板鋼筋安裝時(shí)需注意預(yù)應(yīng)力孔道位置，若預(yù)應(yīng)力孔道與鋼筋位置沖突時(shí)需優(yōu)先保證預(yù)應(yīng)力孔道位置滿(mǎn)足要求。

腹板鋼筋骨架安裝時(shí)注意預(yù)應(yīng)力鋼筋間距，注漿管安裝后使用膠帶纏堵防止進(jìn)漿堵塞。梁段內(nèi)模安裝完成后安裝頂板鋼筋，頂板鋼筋安裝方式同底板，附屬預(yù)埋鋼筋安裝前需對(duì)位置準(zhǔn)確放樣，保證預(yù)埋筋安裝線形順直。

3.6 懸臂段混凝土澆筑施工

澆筑混凝土前，仔細(xì)檢查鋼筋保護(hù)層墊塊的位置、數(shù)量以保證鋼筋保護(hù)層厚度，同時(shí)還要測(cè)定混凝土的溫度、坍落度和含氣量等工作性能，澆筑過(guò)程要秉持“對(duì)稱(chēng)、平衡、均勻”的原則，澆筑時(shí)要分層分段的進(jìn)行。在振搗混凝土過(guò)程中，加強(qiáng)檢查模板支撐的穩(wěn)定性和接縫的密合情況，以防漏漿。

混凝土澆筑完畢后對(duì)混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)以土工布覆蓋混凝土表面并不斷灑水，灑水次數(shù)以混凝土面濕潤(rùn)狀態(tài)為度，灑水養(yǎng)護(hù)不少于14d。

4 掛籃受力計(jì)算

4.1 荷載取值

本連續(xù)梁荷載取值如下：

①砼自重GC ＝26kN/m3；②鋼 彈性模量Es＝2.1×105MPa；③材料容許應(yīng)力：

4.2 掛籃主桁架受力計(jì)算

主桁架的控制荷載為澆注2 號(hào)段時(shí)荷載，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)主要考慮澆注混凝土?xí)r掛籃主桁架桿件的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。三角形桁架簡(jiǎn)化后計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3 所示。

圖3 三角形桁架簡(jiǎn)化后計(jì)算簡(jiǎn)圖

由計(jì)算結(jié)果得到支反力和各桿的內(nèi)力大小如表1 所示。

表1 主桁支反力及內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表

4.3 主桁桿件強(qiáng)度驗(yàn)算

主桁桿件1-3 均由普通熱軋2[32c 槽鋼組成，桿件4由普通熱軋4[36c 槽鋼組成。其中2[32c 槽鋼截面特性如下：

1 號(hào)和2 號(hào)桿件均受拉彎，應(yīng)力分別為：

3 號(hào)桿件為所受壓力最大桿件，桿件長(zhǎng)度為3.37m，故在此只驗(yàn)算5 號(hào)桿件的應(yīng)力強(qiáng)度及受壓穩(wěn)定性，其軸力為-1339.6Kn，按軸心壓桿檢算。

已知桿件3 計(jì)算長(zhǎng)度lox=loy=3.37m，軸力為N=-1339.6kN。

①?gòu)?qiáng)度檢算。

②整體穩(wěn)定性檢算。

分別查表得

③剛度檢算：λy=33<[λ]=150

④單肢穩(wěn)定檢算：

滿(mǎn)足要求！

5 安全質(zhì)量保障措施

①掛籃主桁架安裝后及時(shí)安裝后錨系統(tǒng)，將桁架與已澆筑的梁體形成一個(gè)穩(wěn)定的受力體系，同時(shí)各類(lèi)銷(xiāo)軸等必須按照要求進(jìn)行安裝，經(jīng)專(zhuān)人檢查合格后方可使用。②掛籃單片桁架吊裝后采用鋼絲線進(jìn)行斜拉固定，斜拉錨固點(diǎn)需受力可靠，防止掛籃桁架產(chǎn)生傾覆。③掛籃安裝完成后首先由施工單位自行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后由監(jiān)理單位組織各相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)掛籃進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后各方需在驗(yàn)收記錄表進(jìn)行簽字并留存?zhèn)浒浮＂苤谱鲯旎@所用的各種型材等必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)，合格后方可用于生產(chǎn)制作，所用材料的出廠合格證及檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告及時(shí)分類(lèi)歸檔，同時(shí)對(duì)掛籃焊件質(zhì)量需安排專(zhuān)門(mén)檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)，確保滿(mǎn)足要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上跨內(nèi)威榮高速公路（40+64+40）m 連續(xù)梁施工中掛籃受力進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算分析，同時(shí)對(duì)掛籃及高速公路做好安全防護(hù)措施等一系列措施，不但安全順利地完成了該大跨度連續(xù)梁施工，保障了高速公路的通行安全，而且成形后的梁體質(zhì)量及線性也滿(mǎn)足相關(guān)要求。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，該上跨既有高速公路大跨度連續(xù)梁梁施工所涉及的相關(guān)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得很好的效果，也為后續(xù)類(lèi)似施工提供了借鑒和參考。