海外高铁连续梁群施工技术和方法

漆明寒

(中国水利水电第八工程局有限公司,湖南 长沙 410004)

1 工程概况

雅万高铁起自印尼首都雅加达,终至第四大城市万隆,全长约142 km,设计最高时速为350 km/h,是中国高铁全系统、全要素、全生产链走出国门的“第一单”,全线采用中国技术、中国方案、中国标准。

因印尼为土地私有制国家,政府为降低项目征地和拆迁的难度,选择在闹市区沿既有高速公路建设高铁的方案,线路从居民区和公共设施中穿行跨越而过。该段2#特大桥全长35.75 km,自首都雅加达开始,依次穿越首都卫星城市区、新建工业城市区,终至新建的卡拉旺车站,且紧邻雅加达至万隆高速公路,途经3个县市、32个村庄,跨越47处公路、河道,迁改10处高压线、4处燃气管道及76项公共设施,特别办理26项准入许可。2#特大桥密集设置了24联连续梁,施工作业线长,征地迁改的工程量大,地形环境复杂,各连续梁几乎都是集中施工、有效工期较短,是全线的重难点控制性工程之一。如何在节约造价前提下合理组织施工并保证施工工期是一大难点[1]。

随着国家提出“一带一路” 合作倡议,中国走向世界的步伐加快,海外工程建设项目越来越多,从水电、房建设施、道路到地铁,甚至高铁,都逐渐走出国门。针对雅万高铁项目哈利姆—卡拉旺车站标段的连续梁群施工,进行研究和总结。工程利用连续梁群施工技术进行统筹组织和优化施工方案,成功克服了公共设施区域连续梁群施工技术和安全等多个技术难题,大大降低施工组织难度、保障安全、提高工装材料的周转利用率和施工工效,项目累计节约成本上千万元,取得了良好的社会效应。

2 连续梁的位置和结构优化

海外高铁线路遇到清真寺、燃气管道等涉及公共利益安全的情况时有发生,征地拆迁难度极大,只能采取调整设计,连续梁设计调整是其中的难点,往往1处调跨牵连前后一大段线路的墩位设计修改。

(1)连续梁群施工需要从全线整体施工策划角度出发,进行各连续梁的优化调整;根据设计院的图纸进行定位放样并现场实地考察,主要是详细摸排征地迁改和施工场地情况,对于征地和迁改难度大、耗时长的连续梁,宜在管段施工启动前期就沟通设计进行调跨和线上位移调整。

(2)海外工程因征地拆迁缓慢,气候、地质和交通条件复杂,而且还存在较多外界制约因素,导致无法形成连续性、规模性的施工,这必然造成施工投入大、劳动力工效低、施工组织协调难度大,且工程连续梁多、有效工期短。故此,采取分段分工点施工策略和技术措施降低各连续梁单体施工难度,从而实现连续梁群的整体施工优化,对节省施工工期、保障全线架梁通车至关重要。各个连续梁结构优化调整数据详见表1。

表1 雅万高铁2#特大桥结构优化汇总表

通过现场对原设计方案和现场地形的研究,工程成功实现对DK11、DK27、DK33、DK36等9处连续刚构改为简支或调整跨度的优化,不仅做到了各连续梁的结构优化,也通过连续梁大跨变小跨、连续梁变简支梁,做到了整体连续梁群施工难度的均衡协调,取得了明显的工程与经济效益。

3 重点控制性工程连续梁施工措施

本工程以挂篮悬浇法工艺为标准,针对各连续梁施工过程中的具体施工条件,主要采取了以下技术措施。

3.1 连续梁0#块现浇施工钢管立柱支架法和三角托架法互补

(1)0#块钢管立柱支架。

人员配置:中方技工4人,外籍劳务8人;机械配置:Q6015型塔吊1台,50 t汽车吊1台;主材:Φ400 mm钢管、C16a槽钢。工期对比:钢管柱吊装2 d,平联、斜撑、加劲肋焊接3 d,共计5 d,使用周期:0#块60 d、周转边跨直线段30 d。

钢管立柱支架特点:优势是材料常规普通、加工制作简单,对制作人员技能要求低,可周转使用于边跨现浇段综合经济效益明显;缺点是制作和安装焊接工作量较大,拆卸时需切割会损耗连接杆件。

(2)0#块三角托架。

人员配置:中方技工4人,外籍劳务4人;机械配置:Q6015型塔吊1台,50 t汽车吊1台;主材:C36槽钢、Φ32 mm精轧螺纹钢筋。工期对比:托架组装1 d,吊装2 d,共计3 d,使用周期:0#块60 d。

三角托架特点:优势是构件安装简便,施工效率高,施工质量易于控制;缺点是制作要求高,必须出厂安全检验,仅可使用在0#块,综合效益低,海外供货不便。

本工程连续梁密集,且施工有效工期较短;连续梁群的0#块现浇施工强度和边跨现浇段施工强度都呈现正态分布,边跨现浇段约滞后5个月,且两者存在叠加。综合考虑后连续梁群0#块施工,主要采用钢管立柱支架,配置一部分三角托架在高峰期消峰,以达到最佳的施工工效和经济效益。

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3.2 连续梁边跨现浇段施工

连续梁边跨现浇段施工常用的方法有支架法、托架法和不平衡梁段法。本工程连续梁群墩高在15～22 m间,多为跨高速公路、互通匝道以及天桥,初始地形存在水沟管涵和场地狭小等不利因素,经早期现场详细勘察和调跨优化设计后,为连续梁边跨现浇支架法施工创造出场地条件。综合考虑社会及安全性因素,本工程连续梁群选用支架法施工连续梁边跨现浇段[3]。

(1)钢管立柱支架。

边跨现浇段钢管立柱支架的特点:优势是立柱支架方案设计和加工制作简单,安全性较好,地形要求低,可以跨越地面车道;缺点是支架基础地质要求高、需要处理,综合施工成本稍高。适用于桥梁高度低、支架基础处地基承载力良好的边跨现浇段。

本工程连续梁群边跨施工主要使用钢管立柱支架,以保障公共安全和克服现场地形条件复杂的情况,且利用0#块施工支架材料循环周转,大大提高了经济效益。

(2)满堂支架。

边跨现浇段盘扣式满堂支架的特点:优势是支架搭设简便,对地基承载力要求低,经济效益好;缺点是支架需要占用全部空间,地形和场地要求高。适用于桥梁高度低、地形条件好、长度稍长的边跨现浇段[4]。

本工程连续梁群边跨施工部分采用满堂支架,主要用于场地内存在地下埋设管线和天然气管道等迁改难度大的情形,通过改造地面解决地下受限条件下边跨现浇施工的难点。

(3)跨公路/天桥贝雷梁支架。

边跨现浇段贝雷梁支架主要施工步骤同钢管立柱支架类似,支架平台利用贝雷梁替代承重梁进行更长的跨越,并且能用于现浇段超长的工况[5]。

本工程连续梁群边跨现浇段施工,在跨高架天桥和上行匝道的特殊条件下使用了贝雷梁支架,克服解决了迁改工期长、代价大、难度大的极端条件下施工难题。

(4)框架墩边跨现浇贝雷梁支架。

连续梁框架墩的设计目的是用于克服无法使用单支墩的地形,利用横向门型框架墩来规避线路与复杂地形的交集。框架墩边跨现浇段贝雷梁支架主要施工步骤同贝雷梁支架类似,支架平台是利用贝雷梁横跨+立柱形成门型框架,目的与设计相同。

本工程连续梁群存在边墩为框架墩的特殊情况,采用框架墩边跨现浇贝雷梁支架,克服了框架墩下穿公路和天然气管道的特殊地形,解决了迁改困难、公共安全风险大等特殊条件下的施工难题。

4 结 论

印尼雅万高铁项目哈利姆—卡拉旺车站标段从技术先导的角度,采用连续梁群施工组织和技术措施管理,从前期设计优化和工装配备,到重点控制性工程的技术措施,有效地解决了连续梁群施工工期紧、工装周转和外界不利条件等问题,保证了工期合理和有序施工。