横跨双向六车道运营公路钢-混组合梁施工技术研究

于涛，张志斌

（浙江交工金筑交通建设有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

随着我国交通基础设施建设领域的发展，新建项目与既有运营道路的交叉日益增多，常采用下穿或上跨的方式进行交叉节点设计[1-3]。本文以351国道龙游横山至开化华埠段工程中的石华线分离桥为背景，主要探讨上跨运营公路的钢混组合梁施工关键技术，对影响跨线桥施工的主要因素进行分析，选择合理跨线桥梁的施工工艺[4]，在保证既有运营线路安全的前提下完成跨线桥梁的施工。

1 工程概况

351国道龙游横山至开化华埠段工程涉及多个跨线桥工程，石华线分离桥为三跨简支结构，里程桩号：K56+510.000，桥梁配跨3×40m，上部结构采用钢-混组合梁，简支桥面连续，桥梁第二跨上跨既有双向六车道石华线。桥梁跨径40m，宽11.75m，桥面板两侧悬臂宽度为1.375m，跨间宽度为3m，总宽度为11.75m；承托处混凝土桥面板高为0.32m，跨间高度为0.22m，承托斜率为1∶4。钢主梁与桥面板采用D22×150圆柱头焊钉连接，在钢主梁上横向间距为150mm，顺桥向间距为200mm，支点处横桥向为200m。工程平面位置如图1所示。

2 水文地质概况

桥区所处地区属亚热带季风气候区。全年四季分明，冬夏长、春秋短，光热充足、降水丰沛、气温适中、无霜期长，具有“春早秋短、夏冬长，温适、光足，旱涝明显”的特征。桥梁位于山前冲洪积平原区，跨越式划线，地势平坦。表层零星分布少量填土；浅部分布冲洪积粉质黏土、卵石；下伏基岩为全～中风化凝灰岩，桥址区小里程桥台受隐伏构造影响，岩体完整性较差。

3 跨线桥施工影响因素分析

石华线分离钢-混组合梁上跨石华线，钢主梁吊装时支墩设立在石华线道路上，如图2所示，需做好双向车道车辆管控措施。对于跨线桥的施工影响因素选择量化指标分析，主要有以下几个方面：

（1）工期紧：为配合总体施工进度，减少对两座钢-混组合梁桥上跨道路的车辆交通影响，钢梁制作及运输吊装时间较为紧迫。

（2）施工情况复杂：石华线分离桥第一跨下方部分地面因雨水堆积地质松软，吊装前对松软地区做回填清宕渣并进行整平压实，同时采取技术措施防止雨水破坏吊装场地。

（3）质量要求严格：钢梁安装精度高，其中G351国道分离桥的桥型为平行四边形，钢主梁节段吊装对接难度较大。钢梁焊接既要保证焊缝质量，又要减少因焊接施工造成的钢主梁变形，焊接施工要求较高，质量要求进而提高。

（4）交通组织难度较大：现场施工需对行车道车辆进行分流，车辆行驶道路由原有双向四车道分流改为双向双车道，且有部分车道临时加宽。车辆行驶空间变小，车道弯度较原有道路加大，夜间行车安全隐患更加突出。施工过程中，既要保证现场施工作业安全，又需对过往车辆进行行车安全引导，车流量大尤其是大型运输车辆较多，交通组织难度较大。

4 钢主梁线形设计

为消除钢梁自重作用和部分活载作用引起的梁体下挠，钢梁加工制造时设置预拱度，钢梁立面线形包括设计曲线和预拱度曲线两部分，因此，工厂制造时按两部分的叠加曲线进行加工制作，钢梁在成桥状态下呈向上微拱状态，如图3所示，预拱度线性方程为：

5 跨线钢-混组合梁施工关键技术

跨线施工有封锁要点施工、要点慢行施工等，跨线钢梁架设采用封锁要点时间进行，要点时间及架梁施工安排与工程项目安排有关，涉及架梁、起重机跨线吊装等，对既有线路的影响，主要在要点施工时间、跨线安全等方面，需要在管理部门及设备站段的监护、指导下实施，严格按施工安全管理办法等落实相关措施，可确保既有运营线路的安全。跨线钢-混组合梁施工工艺流程如图4所示。

5.1 钢梁分段制造

钢梁单跨长40m，为保证运输安全许可及在起吊能力范围内，将钢梁进行分段制作、运输、吊装。根据实际情况，避免节段焊缝落在最中间位置，同时分段位置避开横梁接点位置，因此将钢梁分三段制作，考虑设计预拱的同时增加施工预拱。其中，石华线分离中跨总长度为39.92m，分段长度为15.54m+8.84m+15.54m，如图5所示。

5.2 组合梁场内试拼装

为验证制造工艺的可行性、工艺装备的适用性，设计与施工图及工艺文件的正确性，同时根据设计图要求，分别对主梁、小横梁、支点中横梁、支点端横梁在工厂采用平面辗转法进行试装，以验证各构件的制作精度及主梁的整体精度和连接精度。

5.3 构件运输

钢梁采用两台行车进行装车吊装，运至现场指定存放位置。装车顺序根据现场吊装的位置和顺序确定。

5.4 临时支墩搭设

临时支墩主立柱用300mm×300mm×12mm方管钢，横挡和支撑用I200mm×10mm工字钢，结构件制作时焊接牢固。上部30mm厚钢平台上分别制作一个管内安装千斤顶机座，千斤顶顶部与梁底留100mm调节余地，方管顶部焊30mm厚的端面板，中间留一圆孔，同时在临时支撑顶面面板上焊接一段I20工字钢。现场安装步骤如下：实地考察测量→地面整体拼装制作→设置横坡，铺设底部钢板→临时支撑调节→临时支撑焊接。

临时支墩架设完成后，在墩身标记一个监测点，支墩架设完成后和钢梁吊装完成后及时复测该监测点，如发现偏差较大，则需加强支架结构。

5.5 钢梁吊装

石华线分离桥桥长设计为3m×40m，中跨制作长度为39.92m，边跨制作长度为39.9m，两端分别预留40mm的伸缩缝。为方便运输，工字钢梁每跨分为12段出厂，运至现场施工区域后分12次吊装到位。运输及吊装需要在公安交通部门指定的时间内，在减少对交通影响的情况下安全且迅速地进行。钢梁吊装顺序为：

吊装前准备工作→第一节工字钢梁吊装→工字钢梁调整→小横梁吊装→第二节工字钢梁吊装→工字钢梁调整→小横梁吊装→小横梁固定定位→封闭部位涂装→整桥涂装。

5.6 支墩卸载

整个施工区域工字钢梁焊接工作完成并报监理及第三方检测部门检查合格后进行工字钢梁的卸载工作。

在工字钢梁脚处位置，安置一临时的胎架，胎架高度与工字钢梁上面高度持平即可。核实、检查安装前的标示点是否清楚，便于卸载过程中对点。待安装、焊接成整体并验收合格后进行整体卸载，在临时支墩顶部调节段上放置千斤顶，然后将工字钢梁中间节段临时支墩上小立柱采用气割将小立柱与工字钢梁割开，并同时调整下降千斤顶行程。工字钢梁开始缓慢落架，直至工字钢梁不再下降为止。最后将工字钢梁中间节段临时支墩上小立柱采用气割割开，同时下调千斤顶行程。使工字钢梁第一节与第二节第三节分段形成连续构件，将工字钢梁上的力传递至支座上。

5.7 构件拼接

现场构件拼接共分两部分，一是钢主梁焊接；二是横梁与主纵梁间的螺栓连接。

焊接：焊接工艺根据焊接工艺评定试验报告编制，通过焊接工艺评定试验报告，选择合适的坡口形式的尺寸、焊接材料、焊接方法、施焊条件及工艺参数。

螺栓连接：吊装钢构件，用临时螺栓或冲钉固定，临时螺栓数量不应少于螺栓总数的1/3且不少于2个；高强螺栓替换临时螺栓紧固。

5.8 涂装

根据《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722—2008）[5]，本桥腐蚀环境设计取C3（中等），桥梁钢结构涂层取长效防腐，保护年限为20年，配套编号S04，钢板表面涂装前应喷砂除锈露出金属本色。

5.9 防护棚搭设

钢梁吊装施工完成后，进行混凝土桥面板施工防护棚搭设。根据设计高程及梁底距离行车路面的距离，以防止桥面板施工时的高空坠物（混凝土渣、小型工具等）。本工程单幅钢混叠合梁桥面净宽10.75m，防护栏宽50cm，双向车道全宽24m，防护棚设置以中央分隔带为界限，双向车道各设置一处，见图6。防护棚为单孔简支结构，高5m，长24m+2m，宽11.5m。棚架为两排钢管立柱，紧贴防护栏处内侧，立柱上放置通长双排I32a工字钢支撑横梁，横梁上放置I32a工字钢纵梁，按1.0m间距布置，形成主承重骨架，纵梁上密铺5cm木板+3cm铁板，形成封闭层和隔水防火层。棚架两侧设置缆风绳，一端固定于钢管立柱的顶部，另一端用45号角钢固定于两侧的地面上，角钢入土深度不小于1.5m。

5.10 桥面板施工

桥面板采用现浇的施工方式，使用C50聚丙烯腈纤维混凝土，由钢筋加工场统一进行加工，加工好的半成品钢筋运至现场存放并做好防护措施。桥面板施工支架采用满堂支架法，钢管架底部采用槽钢横搭在主梁底板处作为支架体系的承载基础。钢管采用A48.3×3.5mm，模板采用1.5cm竹胶板。桥面施工工序为：支架搭设→钢筋加工→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→混凝土养护。

6 结论

通过横跨双向6车道运营公路钢-混组合梁施工技术的应用，石华线分离桥成桥后线形符合质量验收标准要求，基本达到了桥梁成型“精准控制”的目标，形成结论如下：

（1）采用控制性分段吊装拼接的施工工艺，可有效保证下部既有营业线路的建筑限界，确保了下部运营线路设施设备的稳定及下部通行车辆安全。

（2）采用分段加工分段拼装工艺，施工速度快，确保了桥梁施工的工期，为工程的如期竣工创造了条件。

（3）钢梁加工过程中考虑设计预拱的同时增加施工预拱，吊装拼接过程中使用临时支墩千斤顶精准调节，可保证成桥后线形达标。

（4）石华线分离桥顺利竣工说明文中所述的施工工艺切实可行，在通车状态下顺利完成大跨径桥梁施工，可为同类工程提供参考。