董李軍

（中鐵六局集團路橋建設(shè)有限公司，山西 晉中 030600）

0 工程概況

北中環(huán)澗河立交互通工程為太原市擬建中環(huán)線與澗河路相交處的互通工程，包括北中環(huán)和建設(shè)路五條主線及六條匝道。其中SE匝道為整個立交工程從南到東的匝道，沿道路走向，自西向東需依次跨越石太下行、石太客專上行、石太客專下行、石太下行等鐵路。上跨的四條鐵路均為電氣化鐵路，線間距分別為5.32m，5.08m，5.31m。橋址位于太原東站和太原北站之間，距離太原東站約1.6km。石太客專和石太線行車間隔小，最長間隔為20分鐘?？蛯Ａ熊囈话阍诎滋焱ㄟ^，每晚有90分鐘的天窗點。施工時若中斷列車運行、封鎖客專線的可能性較小，只能利用天窗點進行施工。

SE橋東南角有一18層高層住宅樓，橋下有一座市政泵站，仍在利用中。SE北側(cè)為已通車的東西走向北中環(huán)橋WE和EW。受東南角高層無法拆遷所限制，SE線路位于曲線上，曲線半徑55m。為滿足鐵路限界要求橋梁孔跨較大，因此梁部宜采用鋼箱梁。根據(jù)以往橋梁建設(shè)經(jīng)驗以及所跨越鐵路運營繁忙的特點，考慮橋跨在經(jīng)濟合理條件下盡可能做到對鐵路影響最小，本次跨鐵路處主橋設(shè)計為整孔吊裝架設(shè)鋼箱梁與轉(zhuǎn)體剛構(gòu)兩套方案進行對比。

1 擬定的吊裝和轉(zhuǎn)體兩套設(shè)計方案

1.1 方案一：整孔吊裝架設(shè)鋼箱梁

本方案上部結(jié)構(gòu)為 （21.996+28+40）m等梁高混凝土-鋼混合箱梁，中跨T3墩小里程側(cè)5m為混合梁的連接處，其中（21.996+23）m段為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，（5+40）m段為鋼箱梁，全橋長89.996m。橋梁為整幅設(shè)橋，橋面寬8.0m。

1.1.1 橋梁主體結(jié)構(gòu)

主橋上部結(jié)構(gòu)箱梁采用單箱雙室截面，下部結(jié)構(gòu)墩柱采用花瓶形墩，墩柱下接承臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

1.1.2 橋梁與鐵路的相對關(guān)系

施工及運營階段梁底高于接觸網(wǎng)硬橫梁頂約3.73m，墩柱至石太鐵路最小距離11.2m，為既有石太預(yù)留了足夠的空間。

1.1.3 施工方案

由工廠預(yù)制焊接45m鋼箱梁，待與鐵路部門溝通協(xié)商后，確定吊裝時間，將鋼箱梁用200T的運梁車，行走在WE主線上，在SE匝道旁側(cè)停靠。吊裝時采用一臺500t汽車吊及一臺350t履帶式起重機，500t汽車吊位于橋下小里程側(cè)，350t履帶式起重機置于大里程側(cè)主線橋上。吊裝整體重量約為200t，從主線橋面上提升3.5m，平移至橋位，確保一次吊裝準確就位。

1.2 方案二：轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)

轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)具體布置如下：（45+44.996）m轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)，轉(zhuǎn)體墩位于既有鐵路西側(cè)。上部結(jié)構(gòu)為（45+44.996）m變高度鋼結(jié)構(gòu)箱梁轉(zhuǎn)體T構(gòu)，梁全長89.996m，轉(zhuǎn)體部分跨徑組合為（42.5+42.5)m，預(yù)留后拼段2.5（2.496）m；橋梁為整幅設(shè)橋，橋面寬8.0m。墩梁固結(jié)，完成預(yù)制后向鐵路部門要點90分鐘，一次轉(zhuǎn)體就位，再現(xiàn)場拼接邊跨2.5m后拼段。

1.2.1 橋梁主體結(jié)構(gòu)

主橋上部結(jié)構(gòu)箱梁采用單箱雙室截面，下部結(jié)構(gòu)主墩采用矩形墩，墩柱下接轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、承臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動牽引系統(tǒng)組成。

1.2.2 橋梁與鐵路的相對關(guān)系

鋼箱梁預(yù)拼時梁邊緣距既有鐵路中線最小距離9.7m；轉(zhuǎn)體過程中梁底高于接觸網(wǎng)硬橫梁頂約3.26m，預(yù)留了足夠的空間；轉(zhuǎn)體后鋼箱梁后拼段邊緣距鐵路中心6.8m；成橋后橋墩到石太下行鐵路最小距離為14.2m。

表1

1.2.3 轉(zhuǎn)體剛構(gòu)指導(dǎo)性施工方案

（1）改移或改造與施工相干擾的光纜、電線等設(shè)施，場地整平，施工中墩樁基，開挖基坑，施工下轉(zhuǎn)盤。

（2）施工中墩上轉(zhuǎn)盤及墩身，順鐵路兩側(cè)施工支架基礎(chǔ)，搭設(shè)支架，采用1.2倍主梁重預(yù)壓支架。

（3）支架上拼裝鋼箱梁，澆筑橋面外側(cè)防撞護欄，安裝防護屏。

（4）拆除支架，使T構(gòu)處于懸臂狀態(tài)。

（5）對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行稱重，實測其重心位置，必要時進行配重。

（6）對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行試轉(zhuǎn)，確定轉(zhuǎn)體的各項參數(shù)。

（7）向鐵路部門申請要點，暫時性中斷鐵路運營。進行轉(zhuǎn)體，速度0.018～0.02rad/min，一次轉(zhuǎn)體就位，轉(zhuǎn)體94o轉(zhuǎn)體作業(yè)時間約90分鐘。

（8）鎖定上下轉(zhuǎn)盤，對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行固封。

（9）搭設(shè)支架施工后拼段，橋面系施工，成橋。

2 整孔吊裝架設(shè)鋼梁與轉(zhuǎn)體剛構(gòu)的方案比選

2.1 兩種方案各方面的比較

2.2 整體架設(shè)鋼梁方案行走在WE主線時的檢算

采用整體架設(shè)鋼梁時，采用200T的運梁炮車運梁。行走路線為在澗河立交東區(qū)WE主線上上橋，從WE—U10聯(lián)上橋，經(jīng)過WE—U9和WE—U8，停留在WE主線轉(zhuǎn)體橋上，用吊車將梁體吊裝到位。以運梁車行走在WE—U8為例，檢算運梁車在WE主線橋上行走的可能性。

本模型取WE-U08第一跨跨中處梁段。橋面板橫向框架按照一次落架的施工方法采用平面桿系理論進行計算，沿主梁縱向取出1m寬度，將車輪荷載按縱向有效分布寬度計算出作用在縱向每延米橋面板的荷載值，在其實際作用范圍按最不利加載，根據(jù)荷載組合要求的內(nèi)容進行極限承載力、應(yīng)力和裂縫寬度計算。橋面板按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件驗算結(jié)構(gòu)極限承載力及在使用階段應(yīng)力是否符合規(guī)范要求；腹板及底板按照鋼筋混凝土構(gòu)件驗算裂縫寬度是否滿足規(guī)范要求。本聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁跨中斷面為計算對象，該斷面位置頂、底板厚220mm，腹板厚450m。頂、底、腹板均采用平面桿系單元，箱梁框架計算模型見圖1。

圖1 箱梁框架計算模型

恒載包括橋梁縱向1m節(jié)段自重、防撞護欄、中央分隔帶、橋面鋪裝及收縮徐變，活載僅計入起吊機特種荷載，溫度荷載按照內(nèi)外溫差0.8m。

履帶吊車縱橋向為均布荷載，按照最大起重350t計算其最大均布力計算如下：

吊車總重=280t（吊車自重）+350t（起吊重量）+125t（配重）+50（車身壓重）=805t=8050kN

最大彎矩：350t*5m*sin（18°）=540tm=5400kNm

最 大 均 布 力 =（8050kN/11.55m+5400kNm/11.5m/11.5m*12）/2=593.5kN/m

取1m的計算模型，特種荷載按照首輪重593.5kN，第二輪重593.5kN，進行加載；

此箱梁節(jié)段位置底板上層配筋：Φ16@150，下層配筋：Φ16@150。經(jīng)計算，得短期效應(yīng)組合下箱梁框架裂縫寬度如下圖所示。圖中裂縫寬度單位以mm計。

圖2 在短期效應(yīng)組合下裂縫寬度

根據(jù) 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）中第6.4.2條，鋼筋混凝土構(gòu)件計算的最大裂縫寬度不應(yīng)超過下列規(guī)定的限值：

Ⅰ類和Ⅱ類環(huán)境：0.20mm

由以上計算結(jié)果可知，箱梁頂?shù)装遄畲罅芽p寬度遠遠高于規(guī)范限制，不可行。

綜上，通過對比，可以得知，采用吊裝方案時，橋梁的施工及設(shè)計均屬常規(guī)，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，難度較小。但受制因素較多，一是受制于橋梁運輸通道，二是施工中容易受制于大型設(shè)備。另外施工時向鐵路部門要點多，對鐵路的運營影響較大。吊裝時，在鐵路上方施工，狀況復(fù)雜，不穩(wěn)定，安全保障小。采用T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案時，橋梁的受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但受制因素較小，對鐵路的運營也較小。經(jīng)過專家會議評審，最終確定采取T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案。

3 T構(gòu)轉(zhuǎn)體設(shè)計情況及施工工序

3.1 SE匝道T構(gòu)轉(zhuǎn)體最終設(shè)計情況

確定為T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案后，由鐵三院對橋進行設(shè)計。設(shè)計基本按照原方案執(zhí)行。

SE匝道轉(zhuǎn)體主墩位于四條鐵路線西側(cè)，基礎(chǔ)采用5根樁徑為1.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長65m。承臺基坑采用鉆孔樁全封閉防護護護樁外側(cè)設(shè)置雙排高壓旋噴樁止水帷幕，防止基坑開挖降水造成鐵路下路基沉降。

承臺分為下承臺、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)盤、上承臺四個部分。墩身采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外包一層3cm厚鋼板。承臺、墩身及箱梁連接采用40根Φ25mm精軋螺紋鋼連接，底端預(yù)埋進上承臺內(nèi)1.2m，頂端預(yù)埋進鋼箱梁內(nèi)2m，鋼箱梁中間段拼裝完畢后進行張拉，保證墩梁連接。

上部結(jié)構(gòu)為45+44.996m鋼箱梁T構(gòu)，全長89.996m；轉(zhuǎn)體部分跨徑組合為42.5+42.496m，預(yù)留后拼裝段2.5m。上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁，單箱雙室箱形截面。在外側(cè)預(yù)留異物侵線裝置。鋼箱梁采用Q345qD鋼板拼裝，鋼梁及墩身外表面采用鐵路第七套涂裝體系防腐。

3.2 T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋施工工序

3.2.1 施工準備

主要進行了技術(shù)準備、現(xiàn)場準備、材料及機械準備，重點是同鐵路部門做好前期配合，審批施工方案，簽訂安全協(xié)議等。

3.2.2 護樁施工

3.2.3 樁基施工、止水帷幕施工

樁基和止水帷幕施工工藝按照一般的工藝進行施工，施工時要做好對大型機械的加固，防止機械失穩(wěn)倒向既有線，危及行車安全。本次施工主要采取的措施有兩個，一是將鉆機等大型機械施工時停留的原地面整平碾壓，進行硬化，并做好遠離鐵路方向的2%排水坡。二是鉆機作業(yè)時用風(fēng)纜將鉆機拉向遠離鐵路側(cè)。

3.2.4 基坑開挖及支護

3.2.5 下承臺施工

3.2.6 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動牽引系統(tǒng)組成。涉及到以下幾個工序，按照先后順序排列為：澆注下轉(zhuǎn)盤第一步砼→安裝滑道支架、下球鉸支架→澆注下轉(zhuǎn)盤第二步砼→安裝滑道、下球鉸→澆注下轉(zhuǎn)盤第三步砼→安裝四氟乙烯滑塊、上球鉸→澆注上球鉸內(nèi)砼→上轉(zhuǎn)盤砼施工。

3.2.7 上承臺施工

3.2.8 轉(zhuǎn)體主墩墩身施工

墩身為實心矩形墩，高12m，外包一層3cm厚鋼板，內(nèi)部采用鋼筋混凝土壓重，并在上轉(zhuǎn)盤內(nèi)預(yù)埋豎向Φ25mm精軋螺紋鋼與鋼箱梁連接，外包鋼板與上轉(zhuǎn)盤連接采用預(yù)埋法蘭盤和錨栓進行連接，上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋法蘭厚度為10mm，墩身外包鋼板焊接法蘭厚度為60mm，錨栓型號為M45。

由于墩身內(nèi)的豎向精軋螺紋鋼、墩身鋼筋及外包鋼板內(nèi)的剪力釘互相交錯，整體施工困難，所以采用分段方法進行施工：墩身鋼筋分為3節(jié)即兩次連接；墩身預(yù)埋精軋螺紋鋼分兩節(jié)即一次連接；墩身外包鋼板分為四節(jié)安裝，每節(jié)高度為3米；混凝土澆筑分兩次澆筑。

3.2.9 鋼箱梁拼裝

（1）鋼箱梁拼裝

鋼箱梁在工廠內(nèi)加工成18個拼裝小段，運輸?shù)焦さ仄囱b場內(nèi)進行二次拼裝成吊裝段。箱梁總體拼裝成A、B、C三個大段共7個吊裝段。

A大段分為3個吊裝段進行拼裝，B大段分為2個吊裝段進行拼裝，C大段分為2個吊裝段進行拼裝。為保證箱梁線型拼裝時將A、B、C三個大段進行總拼，總拼胎具設(shè)置2套，一套用于A大段總體拼裝，另一套用于B、C大段的總體拼裝。后拼段直接由工廠加工成型后運輸至施工現(xiàn)場進行吊裝。

（2）臨時支架制作

在吊裝前在分段部位搭設(shè)臨時支架，以確保鋼箱梁吊裝就位后的整體穩(wěn)定性，并提供節(jié)段對接焊縫的作業(yè)平臺。鋼箱梁拼裝期間共設(shè)置6個臨時支架。

臨時支架基礎(chǔ)為混凝土擴大基礎(chǔ)，每個支架下每個鋼立柱下分別有一個獨立基礎(chǔ)。鋼立柱為Φ630mm鋼管柱，每個臨時支架設(shè)置4根，由6m、3m、1m、0.5m的標準節(jié)段組成，縱向采用法蘭螺栓形式進行連接。柱間支撐采用Φ325直縫焊管制作，支撐之間用等邊角鋼∠75*8呈十字交叉狀加固。柱頂橫梁為兩根I56a工字鋼雙拼組成。橫梁頂設(shè)置墊塊和50T千斤頂調(diào)節(jié)標高。主墩兩側(cè)的三個支架分別用角鋼聯(lián)接成一個整體。架基礎(chǔ)安裝前采用原地面碾壓+換填30cm三七灰土20cm厚C20硬化層的方式進行基底處理。

圖3 臨時支架布置立面示意圖

圖4 臨時支架斷面圖

（3）鋼箱梁吊裝

鋼箱梁拼裝成大吊裝段后，由拼裝場內(nèi)運送至施工現(xiàn)場，進行吊裝。將鋼箱梁分為7個吊裝段，采用2臺500T吊車進行吊裝，吊裝順序為：A-1→A-2→A-3→B-1→B-2→C-1→C-2→轉(zhuǎn)體后的后拼段。 吊裝前將吊車站立范圍內(nèi)的進行處理，原地面碾壓，換填30cm厚三七灰土，并檢驗地基承載力達到174kPa后在硬化20cm厚C20混凝土。

3.2.10 轉(zhuǎn)體施工

轉(zhuǎn)體前，做好對既有線的防護工作，將東西兩側(cè)的回流線及四條鐵路線的承力索安裝絕緣套。完成轉(zhuǎn)體部分橋面附屬結(jié)構(gòu)工程，并將現(xiàn)場拼裝完的鋼箱梁整體防腐涂裝施工完畢。拆除砂箱，清理滑道，進行稱重配重。由于梁結(jié)構(gòu)的特殊性，配重在墩臺上橫向設(shè)置。墩身外包鋼板的錨固法蘭安裝完畢后需澆筑封固混凝土，因此配重由三部分組成，一是先行澆筑配重側(cè)的封錨混凝土，另一部分是稱重后用配重塊進行調(diào)整。配重塊是規(guī)格為1.2m*0.6m*0.5m的預(yù)制混凝土配重塊，每塊重1.8T。第三部分是轉(zhuǎn)體前對橋頂防撞護欄的澆筑范圍進行明確，曲線內(nèi)側(cè)的護欄預(yù)留20米在轉(zhuǎn)體完成后澆筑，以起到平衡的作用。

3.2.11 承臺封固

3.2.12 后拼段施工

后拼段同梁拼裝一樣，下方設(shè)置支撐支架，用130T的吊車將后拼段吊裝到位焊接好后才拆除支架。支架結(jié)構(gòu)同主梁的支架相同。

4 總結(jié)

本工程的實踐表明，在城市困難地段，受各種條件限制，需要跨越已經(jīng)運營的公路、鐵路時，可以采用小半徑鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體的方式進行跨越。這種方案有著顯著的優(yōu)點，地形適應(yīng)條件強，對鐵路或公路的運營很小，施工方法相對簡單，對施工設(shè)備的要求也較小。有同類需求的地段，可以作為借鑒。

［1］鄔曉光.剛架橋[M].北京：人民交通出版社，2001.

［2］孫廣華.曲線梁橋計算[M].北京：人民交通出版社，1995.

［3］周念先.橋梁方案比選[J].上海：同濟大學(xué)出版社，1997.

［4］JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2004.