京石铁路客运专线滹沱河特大桥跨京广铁路连续梁转体桥中跨合龙段施工技术

董国亮

(中铁十二局集团第三工程有限公司，太原 030024)

1 工程概述

京石客运专线石家庄滹沱河大桥跨京广铁路(80.6+128+80.6)m连续梁转体桥位于京广铁路柳辛庄车站东头。桥下有京广线上、下行客车线以及到发线共计5条股道，均为电气化铁路。中跨合龙段位于既有线2道和3道铁路轨道线路正上方，梁下有4道电气化接触网硬横梁，梁底与硬横梁最小距离仅有10 cm，京广线每天有140对列车通过，行车密度3～5 min/列。施工环境条件差，安全风险大，施工难度高。桥梁与京广铁路位置关系见图1。

2 中跨合龙段施工关键技术和施工工艺流程

2.1 中跨合龙段施工关键技术研究

跨线连续梁(或刚构)的“T”构转体完成后，中跨合龙段施工是下部施工的关键和难点。总的来讲，其合龙段施工除挂篮与悬臂浇筑使用的挂篮有所不同外，其余工序和工艺与一般连续梁(或刚构)合龙段施工基本类似。目前此类挂篮根据其设计与施工特点，大致可分为就地安拆法、全进全退法和钢壳法3类。

图1 桥梁与京广铁路相交平面布置(单位:m)

由于本桥连续梁所处的施工环境差，接触网硬横梁与梁底之间空间有限，梁下京广线行车密度大，电气化网线密集度高，中跨合龙段施工需解决以下关键技术问题。

(1)中跨合龙段挂篮设计

中跨合龙段位于既有线上方，梁底与既有线接触网硬横梁最小距离仅有10 cm，常规挂篮在此环境下无法进行就地解除或全身后退。为此确定“空中肢解挂篮底模”的总体思路，通过在挂篮侧模上搭建全封闭作业平台，采取稳妥的施工方法和严密的防护措施，安全可靠“肢解”底模后，将挂篮后退到既有线限界外拆除。

(2)中跨合龙段挂篮的安装

通过吊车和倒链配合将挂篮固定在转体梁端，转体精调到位后，通过梁顶轨道和行走系统牵引挂篮到位。

(3)中跨合龙段的临时锁定

通过受力计算采用外锁定劲性骨架方式和张拉部分预应力束进行施工。

(4)中跨合龙段混凝土施工

通过气温测定，选用地泵在低温下施工。

(5)中跨合龙段挂篮的拆除

在封闭作业平台上逐步安全拆除底模系统，通过牵引系统牵引挂篮到既有线限界外拆除。

2.2 中跨合龙段施工工艺流程(图2)

3 中跨合龙段施工

3.1 挂篮的设计与加工

京石客运专线滹沱河大桥跨京广铁路(80.6+128+80.6)m连续梁中跨合龙段长2.0 m、宽12.0 m、高5.6 m，混凝土方量55.6 m3，重1 440 kN。

图2 合龙段施工工艺流程

挂篮结构由承重系统、悬吊系统、外模系统、底模系统、防护系统、行走牵引系统和锚固系统7部分组成。各系统中的型钢全部采取焊接的形式联结。挂篮装置的外模系统及底模系统分别与支撑行走系统独立连接，当拆除底模系统时不影响侧模系统与支撑行走系统的连接，具体应用时，可先在封闭系统内拆除底模系统，然后将侧模系统连同顶横梁等一起退回到铁路限界外拆除。合龙段挂篮结构见图3。

图3 合龙段挂篮结构(单位:mm)

承重系统由前后横梁和上分配梁组成，2根主承重梁采用2［40a型钢焊成，设计时考虑挂篮浇筑混凝土、前移和后退3个工况。

悬吊系统设前后吊带各5根，挂篮前移时，通过两侧4根吊带把底模横梁悬挂在承重横梁上;浇筑合龙段混凝土时，则依靠剩余6根吊带将底模锁定在已成的混凝土梁端上。吊带均采用φ32 mm精轧螺纹钢。

外模系统主要由［10槽钢焊成的框架和定型钢模板组成，拐角部分配特制模板。与一般挂篮外模设计不同的是:此种挂篮外模与承重横梁采用刚性联结，不仅可以保证挂篮后退时外模不至晃动，还可增加挂篮在后退过程中的安全性。

底模系统由底模横梁、纵横梁和面板组成。底模面板采用厚2 cm竹胶板，底模纵梁采用Ⅰ20型钢，底模横梁采用2根Ⅰ36a型钢焊成的箱形梁。底模纵梁四周无凸出物，防止横梁肢解时与外模上的防倾装置卡死。

行走牵引系统承重横梁下安装轨道车车轮，43 kg/m钢轨铺在箱梁顶面，2个10 t倒链牵引挂篮沿钢轨纵移。挂篮行走牵引系统如图4所示。

图4 挂篮行走牵引系统

锚固系统由φ32 mm精轧螺纹钢筋、小分配梁和锁定螺母组成。挂篮到达设计位置后，底模定位通过32 t螺旋千斤顶收起底模紧贴已成梁底;外模定位则通过千斤顶顶起承重横梁将外模与箱梁翼缘板贴紧，横向定位则通过内外模对拉螺栓收紧。

防护平台由工作平台和防坠、防水平台组成。工作平台是为底模肢解时人员操作而设，主要材料采用［16轻型槽钢和4 mm厚防滑钢板。防坠、防水平台布置在外模框架底部。［16轻型槽钢焊4 mm厚钢板，4 mm厚钢板四周向上卷起10 cm，形成封闭向上平口防坠、防水箱。在外模框架其余三面挂钢丝密网防坠物。

挂篮防护系统见图5。

图5 防护系统示意(单位:mm)

3.2 中跨合龙段挂篮的安装(图6)

挂篮加工完成后，应按合龙段混凝土重的1.2倍荷载进行预压，检验挂篮整个结构的承载能力，确保施工时的既有线运营安全。采用在地面用千斤顶对承重横梁进行预压，现场测试预压结果:承重横梁最大变形5 mm，底模横梁最大变形3 mm，与计算结果吻合，满足使用要求。

图6 挂篮安装示意

首先在已施作好的桥面梁端上安装轨道并固定;第二吊装挂篮顶横梁，并且将2道横梁连接为整体，锁定行走轮;第三采用吊车将已制作好的挂篮底模底盘移至梁底上横梁下方支架，吊装侧模并与上横梁和底模系统连接;第四精确调整底模水平，确保底模在转动过程中不干扰接触网硬横梁;在梁体T构另一侧设置平衡重;试转前将中跨合龙段挂篮固定在已施工的箱梁端部，用千斤顶顶起顶横梁，用精轧螺纹钢在箱梁预留孔将挂篮锁定。

T构转体到位后，用千斤顶顶起顶横梁，窜动钢轨，搭过合龙段，下放顶横梁，使走行轮落在钢轨上，推动整个挂篮到达设计位置，再次用千斤顶顶起顶横梁，使翼缘板模板紧贴梁面。收紧顶横梁，安装内外侧及箱内吊杆，并上好螺帽。外模和底模各为独立系统，可各自单独调整，底模系统类似挂篮底模，外模桁架与顶横梁固结。外模靠底模，用对拉螺栓压紧，内模采用木模，用碗扣脚手架做支撑。

挂篮预压和安装见图7。

图7 挂篮预压和安装

3.3 中跨合龙段临时锁定

临时锁定主要是抵消墩顶支座上摩擦力。中跨合龙段采用外锁定劲性骨架的方式和张拉部分预应力束施工。每个合龙段由4根劲性骨架(2［32a型钢)与箱梁梁端的预埋钢板焊接而成。顶板设置2道，底板设置2道。中跨合龙临时锁定示意见图8。

图8 中跨合龙临时锁定示意(单位:cm)

3.4 中跨合龙段混凝土施工

合龙段混凝土采用微膨胀混凝土。按规范和设计要求合龙段混凝土选择在一天中气温最低时进行浇筑，并保证合龙段新浇筑混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂，混凝土的浇筑速度每小时10 m3左右，3～4 h浇完。

混凝土浇筑后由专人进行喷水雾养生，初凝后覆盖塑料薄膜及土工布保湿养护，专人进行混凝土测温记录。

3.5 中跨合龙段挂篮的拆除

3.5.1 肢解挂篮底模

合龙段预应力筋张拉压浆后准备拆除挂篮。首先通过底模千斤顶及底模吊杆下放底模系统20 cm，将底模横梁下落至外模桁架下部延长竖杆上的下限位槽钢上，工作人员在底模作业平台和外模底部作业平台上拆除过渡竖杆及底模吊挂系统，依次横向抽出底模板、底模方木、底模纵梁，并解体后提升到桥面。上、下限位槽钢的作用是保证底模横梁等在拆卸过程中始终位于上、下限位槽钢之间，避免脱落，起到限位作用。

恢复外模桁架下部的过渡竖杆，保证桁架的整体稳定性，安装上限位槽钢，底横梁跨中分解后，采用倒链将底横梁向外边抽拉、边切割解体后提升到桥面，最后一段底横梁与限位槽钢焊接固定，底模作业平台随底模横梁外抽时同步分段拆除。挂篮底模拆除见图9。

图9 挂篮底模拆除示意

3.5.2 合龙段挂篮后退

铺设桥面挂篮钢轨，将外模桁架及顶横梁下放，使走行轮触及钢轨，底部防护平台折叠起，解除内外模水平拉杆，拆除内模，放松外模吊杆，外模板脱离梁体，当外模板张开达到行走状态后，沿轨道将挂篮装置牵引到铁路限界以外拆除。

挂篮拆除示意见图10。

3.6 中跨合龙段施工注意事项

(1)环境温度选择

图10 挂篮拆除示意

在连续梁桥合龙时，梁体对温度变化的反应对合龙段质量乃至整个连续梁桥体系受力有很大影响。因此，为保证合龙段的施工质量以及合龙后体系能达到设计的受力状态，必须选择合适的合龙温度，并针对以上问题采取某些构造措施和施工措施。为消除这一影响，合龙段施工采用低温合龙，日温最低时施工，这样合龙后利用缓慢温升使梁伸长挤压合龙段。

(2)合龙口锁定的时机选择

刚性支撑锁定时间根据连续观测结构确定，要求在梁体相对变形最小和温度变幅最小的时间内，对称、均衡、同步锁定。在合龙口锁定后，立即释放一侧固结约束，使梁一端在合龙口锁定的连接下能沿支座自由伸缩。

(3)合龙段混凝土浇筑

混凝土浇筑时间应控制在4 h以内，避免因时间过长而出现混凝土的不均匀升温，混凝土浇筑前应将合龙段两侧梁端混凝土凿毛和润湿，以利于新旧混凝土接合。浇筑顺序按底板、腹板、顶板的顺序，并应左右对称，在施工中加强与梁端混凝土接缝处的振捣，确保合龙段混凝土密实。在混凝土施工中，严格控制混凝土自由下落高度在1.0 m以内，避免产生过大的梁体振动，同时控制桥面机械设备、材料等的吊落或移动，以免影响混凝土的质量。

(4)施工安全和铁路部门要点时间内完成

中跨合龙段是在既有线上方施工，施工安全至关重要，施工中挂篮的前移、后退、肢解底模都要向铁路部门要点施工。施工前要制定详细的施工方案，采取稳妥的安全措施，科学安排，确保在要点时间内完成工作内容。

4 结语

滹沱河特大桥跨京广铁路转体桥中跨合龙段通过选用合适劲性骨架临时锁定时机和合龙段混凝土浇筑时间的合理安排，确保了合龙口混凝土平顺圆滑，无细小裂缝。采用将挂篮固定在梁端随转体一同转动到位，在全封闭挂篮中实施合龙段施工作业，在封闭的作业平台中拆除挂篮底模，通过轨道滑移到铁路限界外拆除等一系列措施，降低中跨合龙段施工安全风险，保证了既有线的正常运营，开创了在电气化接触网上方有限空间内“肢解挂篮底模”的先河，破解了既有线上有限空间条件下中跨合龙段施工难题，为类似工程积累了宝贵经验，具有较好的借鉴价值。

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