地铁工程钢混组合简支双线高架箱梁施工技术研究

摘要：简述了某地铁项目及其高架区段工程概况，提出了高架区段施工重点和难点，从钢箱梁预制和拼装焊接、钢箱梁装运及吊装、钢箱梁梁体曲线精调及落梁、钢箱梁整体焊接、钢箱梁支座灌浆、钢箱梁支座灌浆以及现浇钢筋混凝土桥面板施工等方面，阐述钢混组合简支双线高架箱梁桥施工技术，在不影响桥梁周边交通正常运行的基础上，保证了钢混组合简支双线高架箱梁桥施工质量和施工安全，缩短了施工周期，提升了该工程的社会和经济效益。

关键词：地铁工程；钢混组合简支梁；拼装焊接；支座灌浆；桥面板施工

0" "引言

在地铁工程钢混组合简支双线高架箱梁施工过程中，由于受原有周边施工环境所限，常需要在保证原有道路、河道正常运行的前提下完成，加上周边水文、建筑结构复杂，提升了整体施工难度[1]。本文根据该钢混组合简支双线高架箱梁工程实际，认真研究并合理选用施工技术，以确保梁体拼装施工安全，控制钢箱梁起拱、线性曲线等关键部位的施工质量，降低对既有交通的影响，缩减施工周期，保证工程顺利实施。

1" "地铁项目概况

某地铁工程二期项目整体线路施工里程为4.1km，其中地下区段长度为1637m，过渡区段长度为313m，高架区段长度为2150m。该地铁项目高架区段多次跨经交通干道、河渠，周围环境复杂，施工难度大。针对该高架区段实际需求和施工条件，设计了6孔钢混组合简支双线高架箱梁，并采用分段吊装与整体吊装相结合的方法实施吊装施工。

钢混组合简支双线高架箱梁由钢箱梁和钢筋混凝土桥面板组成。钢箱梁为直线、预拱度设计，主体选用Q345qD低合金高强度桥梁专用型钢，附属部位及临时部位选用Q235C型钢。钢箱梁主梁为倒π形横截面，主梁通过横梁相连，主梁内设有横隔板和不同方向、型号的加劲肋，钢箱梁涉及的底板、翼缘板、腹板之间的纵缝选择全熔透角焊接工艺。

钢筋混凝土桥面板的设计厚度为27cm，桥面板与钢箱梁翼缘板搭接位置设计厚为35cm，悬臂设计厚为22cm，桥面板采用C45混凝土浇筑，整体桥面线形角度通过桥面板调节，一次定型浇筑。后浇带和湿接缝位置采用C50收缩补偿纤维混凝土。利用翼缘板上端的ML15型剪力钉来实现钢箱梁与混凝土桥面的整体连接。

2" "高架区段施工重点和难点

2.1" "钢箱梁运输吊装难度大

钢箱梁在预制厂完成制作，由于钢箱梁预制段的质量大、跨度大，且受到施工场地限制，给钢箱梁的装运及吊装带来很大困难。因此，需预先规划设计好施工场地功能，选取与钢箱梁匹配的吊装机械和吊具，合理设计吊点位置。同时选择专业吊装人员，由信号工协同指挥。吊装过程中应控制梁体同步移动、缓慢吊放，保证支垫的稳定性，梁体边缘位置应经测量校正，最后实施就位加固。

2.2" "钢箱梁吊装施工需占主干道

钢箱梁梁体施工区域跨越主干道，部分钢箱梁梁体需使用整体吊装方式完成吊装作业。梁体吊装施工需临时占用主干道，而主干道交通流量大，易对车辆通行造成影响。因此，施工前需与相关部门做好协调工作，设置充足的警示标志，并由专人实施交通指挥疏导。吊装施工应尽量选择夜间等交通非高峰时段实施，并做好完备的安全施工预案。

2.3" "对临时支墩搭设质量要求高

钢箱梁临时支墩具有承重需求，因此搭设应满足对应设计等级。应严格按照项目计算书布置钢管柱临时支墩，严格控制钢管立柱的垂直度、横撑和立杆的水平及竖直距离。预压夯实处理临时支墩下方土基，在支墩上端安装操作台和支撑架，精准测算支撑架轴线及标高。应对临时支墩做防护处理，并达到对应安全等级要求。

3" "钢混组合简支双线高架箱梁施工关键技术

3.1" "钢箱梁预制和拼装焊接

3.1.1" "制作及安装胎具

按照钢箱梁整体结构特征，通过胎架正向制备工艺完成制备，采用分段方式装运吊装，所建成的胎架为正向胎架。针对钢箱梁预拱度值进行测算设计，其预拱度的设定主要通过施工段形变参数、恒载参数和运营一半时期活载参数等因素决定。施工阶段形变应重点控制焊接及装运过程的形变。

钢箱梁制备过程应综合考虑设计预拱度及施工预拱度两方面，以实现装配后的钢箱梁预拱度值满足设计要求。严格控制45m钢箱梁最大制备预拱度在180mm以内，支点位置拱度为0，依据二次抛物线设定起拱值。胎具的制作与安装如图1所示。

3.1.2" "钢箱梁梁体焊接

钢箱梁梁体焊接过程中会产生应力，受应力作用易引起挠曲形变、水平收缩形变及竖直收缩形变等[2]。为保证钢箱梁的结构长度、预拱度等结构参数满足规范与设计要求，主要通过以下焊接工艺降低钢箱梁焊接形变量：一是通过现场勘察及测算，在原计划拱度范围内相应增加10～25mm拱度值，在出现挠曲形变时，可通过增加的拱度抵消挠曲形变值。二是为降低焊接引起的扭曲形变及挠曲形变，待所有组装点完成焊接固定后方可正式施焊，应按固定腹板→上翼板→固定竖直肋板的先后顺序完成焊接，以有效提升腹板的刚性稳固效果，降低后续腹板产生波浪形变的概率[3]。三是利用二氧化碳气体保护焊工艺焊接钢箱梁竖直肋板、竖直焊缝以及竖直角焊缝层底，以提升焊接效率和质量，避免腹板波浪形变情况的发生。

3.1.3" "钢箱梁底板拼焊

常规钢箱梁底板拼焊施工工艺如下：先在平坦场地完成单面底板的拼焊，再翻转底板，完成另一面焊缝的碳弧气刨清根打磨处理，最后实施整条焊缝焊接[4]。由于本项目钢箱梁施工占地面积大、作业量大、施工进度紧张，常规钢箱梁底板拼焊施工工艺难以满足工程所需。

为此，选择胎上直拼技术实施底板拼焊施工，即在完成底板开坡口处理的基础上，在无坡口一面粘贴陶瓷衬垫，通过单面施焊、双面定型的方式完成拼焊施工。此拼焊施工工艺占用场地小，碳弧气刨作业量小，可提升焊接效率，尤其适用于底板拼装焊接量大的情况。

因为陶瓷衬垫对水汽有吸附作用，焊缝表面易生成气孔等质量问题，焊接过程中应通过X射线、超声波探伤等技术实时监测焊接质量。如果存在气孔，应使用砂轮机对焊缝表面做打磨处理并进行补焊，使拼接焊缝满足设计要求。

3.2" "钢箱梁装运及吊装

3.2.1" "钢箱梁装运

通过分段预制工艺完成长钢箱梁的加工，40m以下钢箱梁分两段加工，40m以上钢箱梁分三段加工，分段加工后进行试拼，经检测合格后使用运梁车运至指定施工场地。为最大限度降低对现有交通的影响，钢箱梁的运输选在夜间进行，利用炮车装运长于17m的钢箱梁，利用平板车装运短于17m的钢箱梁。

利用吊装机械将经过拼装的钢箱梁整体吊装到平板车、炮车上，进行二次装运。装运过程需安排专人实施加固情况监测，出现异常应立即停车处理。

3.2.2" "钢箱梁分段吊装架设施工

在钢混组合简支双线高架箱梁所在跨区域位置进行吊装施工之前，按照单孔的起拱曲线、高程、钢箱梁中线、钢箱梁边线等参数架设承载钢管柱支架[5]。利用130t级吊车将钢箱梁分段吊装至安装位置，钢箱梁分段吊装就位后，其连接部位进行焊接固定处理。钢箱梁分段吊装架设施工如图2所示。

3.2.3" "钢箱梁整体吊装架设施工

鉴于钢混组合简支双线高架箱梁的多跨下方存在交通干道、河道干渠、灌渠等情形，采用分段搭设钢管支架的方式对正常交通影响较大，且存在安全风险隐患，因此采用整孔吊装架设施工技术。借助整孔吊装施工区域比较宽敞，具备履带起重机行走和吊装环境，在该施工区域腾出施工场地，参照每跨的起拱曲线、高程、钢箱梁中线、钢箱梁边线等参数在地面架设临时支承架，使用130t级起重机将每段钢箱梁吊装到临时支承架上拼焊成整跨，随后使用双250t级起重机将整垮钢箱梁吊装就位。

3.3" "钢箱梁梁体曲线精调及落梁

钢混组合简支双线高架箱梁吊装至设计位置后，利用特制钢矮凳完成顶梁位置的临时支撑，并留出40cm的操作高度，控制支座的高度为30cm。使用全站仪辅助三维千斤顶精调梁体位置，调整至误差允许范围后，利用磁座钻实施盖梁顶端支座螺栓孔的钻设。

完成钢箱梁防滑挡块和支座装配后，准备100t级千斤顶替换原有梁底里程端顶梁位置的钢矮凳，即在钢箱梁梁体4处端头设计点位安设100t级的千斤顶。应用整体落梁技术实施缓慢同步落梁作业，严格控制钢箱梁4点位同步下落速度，落梁过程中实时监测桥面高程，直至钢箱梁梁体落至规定高度后停止落梁作业。

3.4" "钢箱梁整体焊接

在钢箱梁预留坡口焊接缝的腹板、底板内侧进行工装板焊接，将每个工装板的焊接间隔控制为50cm，同时在腹板、底板焊缝外侧贴合陶瓷衬垫，利用二氧化碳保护焊工艺，完成一侧开坡口、另外一侧贴合陶瓷衬垫的单面焊接和双面定型焊接。

钢箱梁主梁焊接完成后，根据设计图纸装配连接主梁中间点位的横梁，随后对横梁的连接底座板进行焊接。按照从一侧到另外一侧、从低点向高点的顺序实施底座板焊接。每个单项焊接完成后，应及时清除焊渣。如此往复，直至钢箱梁整体焊接完成后，切除工装板。待焊缝定型48h后，实施无损探伤检测。钢箱梁整体焊接施工如图3所示。

3.5" "钢箱梁支座灌浆

在钢混组合简支双线高架箱梁焊接施工作业完成后，需再次检测支座水平度、垂直度、标高、锚栓孔深等参数，检测合格后实施支座灌浆[6]。浆液选择无收缩高强度灌装材料，通过重力灌浆技术实施灌注，待灌装浆液强度不低于20MPa时进行座板连接设施的拆除。

3.6" "现浇钢筋混凝土桥面板施工

钢混组合简支双线高架箱梁梁体整体吊装焊接完工后，进行钢箱梁桥面模板施工。钢筋混凝土桥面模板分为外模板和内模板两部分，外模板部分为翼缘板，架设方式是在三角托架上端铺设厚度为5cm的模板，模板上再铺设厚度为18mm的竹胶板；内模板部分为钢箱梁内部的混凝土模板，主要使用厚度为4mm的钢板拼装焊接。内模板焊接后予以保留，不做拆除处理。

在钢箱梁的栓接和焊接施工全部结束后，焊接桥面两侧翼板外挑模板外挂钢管三脚架。将外挂三脚架安装间距控制为1m，三脚架中间位置使用对拉螺栓配合双排钢管实现紧固连接。三脚架下侧安装可调节顶托，通过调节三脚架实现与钢箱梁侧壁的顶推紧固，并做好防护处理，以避免钢箱梁外观受损。钢箱梁桥面模板完成施工后，实施桥面板钢筋绑扎和浇筑作业。经检验桥面板混凝土强度高于90%设计强度后，方可拆除钢箱梁钢管柱支架。

4" "结束语

针对该地铁项目高架区段钢混组合简支双线高架箱梁桥工程的重点和难点，将钢混组合简支双线高架箱梁施工技术与该高架区段钢混组合简支双线高架箱梁相结合，建立与该地铁项目高架区段相匹配的钢箱梁预制加工、现场吊装拼装、设置三角模板托架、一次定型浇筑混凝土等技术方案，在不影响周围现有交通的前提下，达到了提升施工质量与施工安全、缩短施工工期、提高工程整体效益的目标。

参考文献

[1]" 刘伟鹏.钢管柱贝雷梁现浇箱梁支架法施工工艺[J].设备管理与维修2021（14）：139-141.

[2]" 杜玉良.跨越既有铁路钢混结合梁吊装技术[J].铁路标准设计，2015（12）：62-63.

[3]" 许志常.钢管贝雷梁组合支架法施工技术在现浇箱梁中的应用[J].四川建材，2021，47（11）：142-143+145.

[4]" 刘志.鹅公岩轨道专用桥主桥边跨钢箱梁施工技术研究[J].铁道建筑技术，2018（4）：3-77．

[5]" 余小勇.基于支架法施工的独塔斜拉桥施工监控分析[J].铁道建筑技术，2022（4）：113-117.

[6]" 张亚锋.跨海钢混结合梁斜拉桥边跨施工方案研究[J].铁道建筑技术，2020（1）：52-55，66．