羅橋跨臺金高速公路特大橋1- 156m 系桿拱施工關鍵技術研究

江浩

（金臺鐵路有限責任公司，浙江 臺州 318000）

1 工程概況

羅橋跨臺金高速公路特大橋起止里程為DK11+370.505～DK12+137.33，橋梁全長766.825m，孔跨布置為（2-24m+8-32m），簡支T 梁+1-156m 系桿拱+（8-32m+2-24m）簡支T 梁。該橋位于永康市羅橋村附近，對應高速公路運營樁號為K154+000。為金臺鐵路工程中重要的一環(huán)。

本橋在DK11+687～846 處跨越臺金高速公路，即上跨墩號為10#～11#墩，跨度為156m，與臺金高速交叉角度為25°，現(xiàn)狀路面寬25m，規(guī)劃路面寬42m，立交凈空要求為凈高5.5m，本橋跨越既有高速公路的位置有1-6m 框架涵，高速坡腳兩側均有軍用光纜，需改移?？蚣芎扔新访鏄烁邽?41.81m，臺金高速公路路面標高149.59m，系桿拱梁底標高為157.997m。

該跨線橋上部結構采用系桿拱；下部結構橋墩采用圓端型實體墩，縱向截面寬4.5m～4.7m；10#墩和11#墩采用鉆孔灌注樁基礎，四排14 個直徑1.5m 鉆孔樁接承臺（孔距2.3m），承臺采用八邊形實體承臺，六面配筋。

羅橋跨臺金高速公路特大橋的10#、11#墩分別位于現(xiàn)狀臺金高速東西兩側，其中臺金高速公路路基邊緣與西側10#墩身外緣水平凈距約為15.36m（與承臺外緣水平凈距約為12.48m），與東側11#墩身外緣水平凈距約為14.83m（與承臺外緣水平凈距約為13.68m）；高速公路用地外緣與西側10#墩身外緣水平凈距約為5.27m（與承臺外緣水平凈距約為2.40m），與東側11#墩身外緣水平凈距約為4.83m（與承臺外緣水平凈距約為3.68m）。經(jīng)計算，橋下最不利位置臺金高速公路凈空高度為8.555m。新建羅橋跨臺金高速公路特大橋10#～11#墩與現(xiàn)狀臺金高速關系平面圖見圖1。

圖1 新建羅橋跨臺金高速公路特大橋10#～11#墩與現(xiàn)狀臺金高速關系平面圖

2 工程施工過程中的重難點分析

羅橋跨臺金高速公路特大橋1-156m 系桿拱地處丘陵地帶開闊位置，單跨跨度大、吊裝高度大、吊裝數(shù)量多，與臺金高速交叉角度小、交叉范圍廣，且施工面窄小，吊裝難度大，安全風險高。

施工過程中的難點主要包括：

（1）由于橋面空間狹小，無法在保證每一節(jié)段都有立柱支撐的情況下，又有足夠的視野監(jiān)控線型。

（2）由于拱肋離梁面橫橋向端太近，沒有足夠的空間為拱肋拼裝提供穩(wěn)定的三根、四根立柱（以拱肋截面重心為中心，截面為三角形或四邊形）作為拱肋支架。

（3）考慮到工期、經(jīng)濟、質量、安全等因素，對系桿拱拱肋進行二次拼裝來減少履帶吊轉場時間。最后還存在大體積混凝土散熱、高空焊渣掉落到高速、泵送頂升混凝土密實度控制難、泵送出漿污染高速、高空噴漆污染農(nóng)田等施工難題。

3 工程技術難點突破專項方案

3.1 系梁支架

3.1.1 施工工藝概述

支架搭設總體方案如下：

（1）滿堂支架：滿堂支架采用Ф48mm×3.5mm、Q235A級焊接鋼管搭建，支架立桿底座采用尺寸為150mm×150mm×8mm 的LDZ 底座，在已放置好的底座上搭設WDJ 碗口式多功能支架。首層步高0.3m，中間層步高1.2m，頂層步高0.6m。底層和頂層按45°角設置水平剪刀撐。每四個高為的4.8m 中間步高之間增設一層水平剪刀撐；縱、橫向剪刀撐按6～8m 高、45°～60°角度設置。

（2）主系梁模板體系：主線梁模板體系采用優(yōu)質竹膠板，竹膠板厚度為18mm。模板骨架采用100mm×100mm 方木或14#工字鋼。

（3）跨越高速公路部分：跨越高速公路部分采用兩連跨貝雷門架結構跨越。貝雷門架與既有臺金高速公路垂直，與新建系桿拱成65°夾角。門架立柱條形基礎：條形基礎采用C20 混凝土，中央分隔帶條形基礎尺寸為長84m，寬1.3m，高出高速公路路面1.2m（頂面高程控制）；兩邊應急車道上的條形基礎長57m，寬1.2m，高出高速公路路面1.2m（頂面高程控制）。貝雷立柱：立柱采用并排3 排3 層貝雷架，中心間距0.45m，最上層設上加強弦桿。主力桁架：門架采用單層貝雷架，貝雷片中心間距按0.45m 布置，跨度按10.5m+10.5m 簡支梁布置（中心間距）。支架：貝雷門架上滿鋪4mm 厚鋼板，鋼板上搭設碗扣式滿堂支架，支架布置參照一般梁段區(qū)支架布置。

（4）跨越既有涵洞（既有道路）部分：該段采用鋼管立柱加貝雷梁門架跨越。門架立柱條形基礎：條形基礎采用C20 鋼筋混凝土，條形基礎單側長15.6m（滿足門架長度要求，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況延長），條形基礎橫截面采用凸型截面，設置兩層臺階，第一層臺階頂面高程與既有路面標高平齊，埋入原地面0.8m，第二層臺階高出路面0.3m，底寬2.2m，頂寬0.9m，整個條形基礎高1.1m，條形基礎中第一層臺階設置上下兩層鋼筋網(wǎng)，鋼筋采用φ12 的螺紋鋼，縱橫向間距按0.2m 布置，第二層臺階設置U 型鋼筋埋入第一層臺階中，縱向間距0.2m。鋼管立柱：鋼管立柱采用φ530mm，壁厚10mm 的無縫鋼管，立柱中心間距按3m 布置，為增加立柱穩(wěn)定性，相鄰立柱之間增設[14#槽鋼作為鋼管立柱的剪刀撐和水平連接件。鋼管立柱基礎采用混凝土條形基礎。分配梁布置：鋼管立柱上布置雙拼I40a 的工字鋼作為分配梁，工字鋼之間采用電焊間隔焊，每隔1m 焊施做不短于0.2m 的焊縫，主力桁架：門架采用單層貝雷架，貝雷片中心間距按0.45m 布置，跨度按9m 布置。支架：貝雷門架上滿鋪4mm 厚鋼板，鋼板上搭設采用碗扣式滿堂支架，支架布置參照一般梁段區(qū)支架布置。

（5）其它段部分：①一般梁段區(qū)：一般梁段區(qū)基礎采用20cm 厚C20 混凝土硬化，硬化前清除雜草、樹根、浮土，較大坑洞采用換填處理，采用不小于12t 壓路機對原地面壓實，壓實后承載力不小于150KPa。一般梁端段區(qū)滿堂支架的腹板區(qū)橫橋向間距設為0.3m，非腹板區(qū)橫橋向間距設為0.6m，縱橋向間距設為0.6m。②梁端實體段區(qū)：梁端實體段13.2m 區(qū)域范圍內（墩帽邊至梁中心方向9m），采用鋼管立柱加貝雷桁架支撐體系。貝雷片布置：非拱腳區(qū)貝雷片中心間距按0.45m 布置，拱腳區(qū)貝雷片中心間距按0.3m 布置，貝雷桁架采用4.5m+4.5m 二等跨連續(xù)梁布置形式。分配梁布置：鋼管立柱上分配梁采用雙拼40a 工字鋼；鋼管立柱布置：鋼管立柱采用φ530mm鋼管，壁厚10mm，非拱腳區(qū)鋼管立柱中心間距按1.6m布置，拱腳區(qū)鋼管立柱中心間距按1.0m 布置，一個橫斷面布置11 根鋼管，間距按3×1.0m+4×1.6m+3×1.0m。條形基礎：中間鋼管立柱條形基礎:長、寬、高分別為15m、4.0m、0.8m 的C30 鋼筋混凝土條形基礎，其基底設計承載力大于等于270KPa；邊端鋼管立柱條形基礎：長、寬、高分別為15m、2.2m、0.8m 的C30 鋼筋混凝土條形基礎，其基底設計承載力大于等于170KPa。在條形基礎開挖后，對其基底承載力進行檢算，當實測承載力小于設計值時，對基底進行處理或加大條形基礎寬度。

3.1.2 工藝優(yōu)點

（1）根據(jù)不同地形條件，采取針對性的支架搭設方案，保證了系梁施工的質量和安全，并考慮了便于拆除的因素；

（2）大部分支架采用拼裝，施工速度較快，在工期緊張的情況下具有優(yōu)勢；

（3）跨高速采用貝雷門洞，保證了道路寬度和安全性。

3.2 窄橋面土字型支架

3.2.1 施工工藝概述

拱肋支撐采用雙拱雙排縱橫向聯(lián)結支架型式，現(xiàn)場在地面和梁上各配置一臺75t 吊機。由于單線鐵路梁面空間小，拱肋接縫處無法采用四根立柱作為穩(wěn)定支架，故設置兩根立柱，而兩根立柱無法保證其橫向穩(wěn)定性，因此采用“縱向連接+橫向連接+斜撐”的方式固定支架。鋼立柱預埋件尺寸見圖2。經(jīng)過邁達斯軟件分析最不利支架標準組合下施工支架最大豎向位移為3.337mm，最大縱向位移為11.575mm，最大橫向位移為5.122mm。然后根據(jù)支架沉降量預留各段拱肋高程。

圖2 鋼立柱預埋件尺寸圖

3.2.2 工藝優(yōu)點

（1）因地制宜，結合了梁面較窄的條件，具有可實施性。

（2）支架型式簡單，可為測量提供更好的視野。

（3）根據(jù)計算得出最優(yōu)支架型式，保證了支架的安全性和經(jīng)濟性。

（4）安裝及拆除作業(yè)少，涉及高速的高危作業(yè)周期較短。

3.3 拱肋拼裝

3.3.1 施工工藝概述

（1）拱肋二拼。為完成工期要求、提高拼裝精度，拱肋到達現(xiàn)場后，現(xiàn)場制作胎架供拱肋二拼，二拼完成后，進行拱肋吊裝?，F(xiàn)場二拼前用型鋼做好胎架，過程中測量各型鋼標高，保證各底部H 型鋼在同一水平面上。在第一段拱肋上胎架后，在接縫處焊接碼板，然后將第二段拱肋直接嵌入。用CAD 畫出地面二拼的放樣圖，進行實地測量調整拱肋線型。

（2）拱肋吊裝。為保證拱肋安裝的準確性，在前一段拱肋的環(huán)口設置了定位碼板，在拱肋安裝的另一側設置了H 形馬凳。

（3）橫撐吊裝。橫撐鋼管相貫口連接的弧形采用鋼構CAD 軟件展開后，制作同尺寸鐵皮包裹鋼管，再進行切割。此方法保證了兩鋼管相貫口貼合緊密。橫撐接頭相貫線展開圖見圖3。

圖3 橫撐接頭相貫線展開圖

（4）拱肋合龍。溫度對鋼結構的合龍影響較大，而本工程拱肋合龍的工期正處于高溫季節(jié)。因此需要工作人員每日進行觀測記錄，根據(jù)其變形規(guī)律和合龍間隙變化的情況，找出最適合作為合龍時間的小溫差時間段，經(jīng)實際觀測發(fā)現(xiàn)凌晨5 點左右為一天之中溫差最小的時間段，因此將其作為合龍開始時間。為加快工程進度，在構件堆放場地進行拱肋合龍。每跨的最后一個安裝節(jié)段為合龍段，合龍流程為：安裝調整定位前幾個節(jié)段→實測各跨支座橫軸線至已安裝完箱梁之間的距離→與設計尺寸進行比較檢驗→切割合龍段→切割坡口。

3.3.2 工藝優(yōu)點

（1）在工期緊張的情況下，結合運輸條件、安裝條件等因素，對節(jié)段進行合理地分類，加快了工程進度；

（2）采用相貫線切割拱管，保證了兩肋的緊密貼合性；

（3）定位碼板等小型構件的使用，提高了拼裝作業(yè)的流暢性。

3.4 泵送頂升拱管混凝土。拱肋混凝土采用4 臺地泵對稱澆筑，加固地泵的鋼管支架在現(xiàn)場搭設。地泵支架布置見圖4?；炷潦┕ろ樞驗椋荷舷夜堋孪夜堋拱濉，F(xiàn)場采用料斗進行接料并吊離高速公路范圍。

圖4 地泵支架布置圖

3.5 吊桿安裝及張拉

3.5.1 施工工藝概述

待管內混凝土達到設計強度的90%后，拆除系梁上臨時支架，按照設計要求進行吊桿安裝及張拉。以成圈的方式將吊桿運到工地現(xiàn)場，由于吊桿施工期間拱橋兩側的連續(xù)梁已經(jīng)結束，且吊桿索長度和重量均不大，可直接運輸?shù)焦澳_附近位置堆放。將汽車吊大鉤和小鉤分別捆綁吊桿的頂部錨頭和下端1/3 位置處，起吊至上錨口后將吊桿穿入錨口，然后下放下端吊鉤，至吊桿保持垂直后松開下端的連接，僅留錨頭處的連接，然后下放整根吊桿至下錨口，就位后進行位置調整，最后依次旋上下端錨具螺母和上端錨具螺母。完成吊桿安裝后，根據(jù)設計圖紙要求，按順序對稱在拱肋上端進行吊桿第一次張拉，在橋面二期恒載完成后進行第二次張拉。最后完成磁通量傳感器、減震器、防雨罩等吊桿相關配件的安裝。

3.5.2 工藝優(yōu)點

同步頂升技術保證了吊桿張拉的一致性，避免了同一階段吊桿先后張拉對梁體的影響。

4 方案評估

此次施工方法的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在拱肋拼裝階段，對直接吊裝19 段拱肋和地面二拼后吊裝9 段拱肋進行比對。主要涉及支架、拱肋拼裝的經(jīng)濟分析。其經(jīng)濟對比見表1。

表1 直接吊裝和二拼后吊裝經(jīng)濟對比

4.1 直接吊裝19 段拱肋經(jīng)濟分析

兩條系桿拱拱肋共需要吊裝38 段拱肋，現(xiàn)場需要26組鋼立柱支架，合計20.1t 鋼材。一次節(jié)段吊裝需要8 人工，全部吊裝完畢合計304 人工。根據(jù)對稱吊裝原則，需要履帶吊分別輪流到小里程、大里程側、高速路兩側吊裝，履帶吊需要穿過高速公路涵洞才能到高速另一側。因此履帶吊需要轉場13 次，每次需要4 天，合計52 天，并需要4 人配合，合計208 人工。另外履帶吊正常吊裝需要38 天。

4.2 二拼后吊裝9 段拱肋經(jīng)濟分析

拱肋到施工現(xiàn)場后，進行二拼。為保證拱肋二拼的連續(xù)性，在小里程和大里程側各制作兩個二拼胎架，單個二拼臺架需要H 型鋼2t，合計8t 鋼材。兩條系桿拱拱肋共需要吊裝18 段拱肋，現(xiàn)場需要7 組鋼立柱支架，合計10t 鋼材。一次拱肋二拼需要7 工，共需要進行12 次拱鋼材 20.1t 18t 3800 元/t 76380 元 68400 元

人工 512 340 280 元/人工 143360 元 95200 元履帶吊耗時 90 天 46 天 15 萬/月 450000 元 230000 元肋二拼，合計84 人工。一次拱肋吊裝需要8 人工，兩條拱肋共吊裝18 次，合計144 人工。履帶吊需要轉場7 次，每次需要4 天，合計28 天，并需要4 人配合，合計112 人工。另外履帶吊正常吊裝需要18 天。從以上對比中可以看到，可以大量節(jié)約勞動力和時間，并大幅壓縮了成本投入,本工程共節(jié)約成本27.6 萬元。由于方法安全實用且投入較小，易于推廣實用。

5 結論

該文對羅橋跨臺金高速公路特大橋1-156m 系桿拱施工的重難點及關鍵技術進行了詳細介紹。目前羅橋跨臺金高速公路特大橋的施工進度順利，施工工期得到了縮減，施工材料得以節(jié)約，施工過程風險管控效果良好，其施工關鍵技術無論在經(jīng)濟效益還是社會效益上都值得推廣和借鑒。