中鐵二十四局集團(tuán)有限公司 上海 200071

1 工程概況

嘉閔高架路（春申鐵路段）位于上海市閔行區(qū)西側(cè)邊界（與松江區(qū)相鄰）滬昆鐵路三角處，共有11股既有、在建和規(guī)劃鐵路通過(guò)，既有鐵路線路立體交叉布置，本高架橋位于最高層，因此橋梁須跨越所有鐵路線（圖1）。

圖1 Z9、Y9墩鋼蓋梁平面位置示意

高架橋設(shè)計(jì)時(shí)速80 km，車道規(guī)模雙向8車道，橋面總寬度32～43 m，全線劃分左右2幅，橋梁最大跨徑為50 m，最小跨徑為24 m。全線橋墩高為29.2～40 m，其中Z9墩高32.46 m，Y9墩高30.96 m。

Z9、Y9墩柱外緣距離滬杭客專主線箱體外緣為1.12 m，蓋梁已經(jīng)侵入到滬杭客專行車建筑限界的上方，蓋梁底距滬杭客專行車建筑限界分別為2.28 m和2.47 m，因建筑限界的要求，無(wú)法采用常規(guī)落地式支架或者托架（鷹架）法施工（圖2）。由于滬杭客專聯(lián)調(diào)聯(lián)試在即，為減少對(duì)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的影響，因此采用鋼蓋梁整體吊裝就位的方式[1-4]。

圖2 Z9、Y9墩鋼蓋梁與滬杭客專的立面位置示意

2 鋼蓋梁的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，上跨既有鐵路線的高架橋日趨增加；鋼筋混凝土蓋梁施工工序多、施工周期長(zhǎng)、施工封鎖要求高，故既有線的運(yùn)營(yíng)安全隱患大。而鋼蓋梁實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件化施工，機(jī)械化施工水平高、施工周期短，無(wú)論是封鎖施工時(shí)間，還是對(duì)既有線的運(yùn)營(yíng)安全，相對(duì)鋼筋混凝土蓋梁都有很大的優(yōu)勢(shì)；隨著既有鐵路安全運(yùn)營(yíng)和環(huán)境保護(hù)的要求、標(biāo)準(zhǔn)日益提高，在特殊條件下鋼蓋梁的優(yōu)勢(shì)更加顯現(xiàn)[5-8]。

2.2 鋼蓋梁的組成

鋼蓋梁分為2部分：上部鋼蓋梁、下部鋼混結(jié)合段（包括預(yù)埋段、厚8 mm鋼套筒）。上部鋼蓋梁為T字形，上部“一橫”為長(zhǎng)11 m、寬2 m和2.25 m、高2.5 m的單箱二室箱體，下部“一豎”為截面3.0 m×2.0 m，高2.55 m的單箱單室箱型柱，單件質(zhì)量約79 t；下部結(jié)合段由鋼板組焊成3.0 m×2.0 m、高3.0 m的無(wú)底鋼套，其上有錨筋與混凝土柱相連，單件預(yù)埋段質(zhì)量約10 t；厚8 mm鋼套筒外部尺寸與混凝土柱相同，高3.94 m，質(zhì)量約4 t（圖3）。

圖3 上部鋼蓋梁分段示意

2.3 鋼混結(jié)合段

鋼混結(jié)合段是鋼蓋梁設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，主要由下部預(yù)埋段和厚8 mm的鋼套筒組成，其中下部預(yù)埋段四周設(shè)計(jì)為4塊鋼板，鋼板上設(shè)置加勁鋼板和錨固鋼筋（圖4、圖5）。鋼筋混凝土墩柱與下部預(yù)埋段用墩柱的主筋錨固，為了改善鋼蓋梁的受力性能，使其最不利受力部位應(yīng)力明顯降低，并使其剛度增大，在鋼蓋梁內(nèi)部區(qū)域填充了C40微膨脹混凝土。

3 鋼蓋梁施工

3.1 鋼混凝土結(jié)合段施工及質(zhì)量控制要點(diǎn)

鋼筋混凝土墩柱澆筑時(shí)，在四角設(shè)置型鋼作為錨固鋼材，下部預(yù)埋段準(zhǔn)確就位后，將墩柱內(nèi)側(cè)的錨固鋼筋與預(yù)埋段側(cè)面鋼板焊接牢固，然后將高3 m的鋼套筒安裝就位，最后再安裝墩柱鋼模板，驗(yàn)收合格后澆筑C40微膨脹混凝土，為了保證預(yù)埋段和上部鋼蓋梁微膨脹混凝土的結(jié)合質(zhì)量，距離預(yù)埋段頂部0.50 m處設(shè)置一條施工縫。

圖4 鋼混結(jié)合段立面示意

圖5 鋼混結(jié)合段剖面示意（1-1）

1）為了保證下部預(yù)埋段與混凝土立柱的有效錨固和安裝精度，在混凝土立柱澆筑時(shí)在四角增設(shè)型鋼，型鋼埋入混凝土墩柱深度1 m，頂面高出施工縫0.5 m，且在預(yù)埋型鋼上標(biāo)示出與下部預(yù)埋段安裝時(shí)的準(zhǔn)確就位位置（圖6）。

圖6 型鋼平面位置示意

2）下部預(yù)埋段在工廠內(nèi)整體加工成型，采用吊機(jī)安裝就位。吊裝就位過(guò)程中必須采用全站儀和水準(zhǔn)儀復(fù)核預(yù)埋段的標(biāo)高和中心線位置，精度滿足要求后方可進(jìn)行焊接固定。

3）下部預(yù)埋段外包厚8 mm的鋼套，尺寸與混凝土立柱一致，填芯混凝土采用C40微膨脹混凝土，并用汽車泵進(jìn)行澆筑。為了確保鋼混凝土結(jié)合段的澆筑質(zhì)量，必須加強(qiáng)振搗，確保振搗密實(shí)。

3.2 鋼蓋梁制作

鋼蓋梁在工廠內(nèi)制作，考慮到道路運(yùn)輸和制作工藝的要求，鋼蓋梁分4段制作：上部鋼蓋梁“一橫”、上部鋼蓋梁“一豎”、下部預(yù)埋段、厚8 mm鋼套筒（3 m一節(jié)，0.94 m一節(jié)）。

為保證鋼蓋梁分段的制造質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難度，確保順利架設(shè)，采取整體組裝胎架在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)拼裝。拼裝胎架的線形設(shè)置按照?qǐng)D紙采用側(cè)倒拼裝，拼裝完成后，解除所有約束，按設(shè)計(jì)線形檢查結(jié)構(gòu)外形尺寸。

3.3 吊裝準(zhǔn)備

3.3.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

Z9、Y9墩鋼蓋梁處于鐵路三角區(qū)內(nèi)的舊北竹港河道護(hù)坡上，且西側(cè)為滬杭客專箱梁體，東側(cè)為既有滬春線，吊裝場(chǎng)地極其狹窄，作業(yè)范圍有限。

吊裝作業(yè)場(chǎng)地需要將回填的建筑垃圾分層夯實(shí)，然后澆筑厚20 cm的C20混凝土面層，吊機(jī)作業(yè)時(shí)每個(gè)支腿墊設(shè)路基箱。根據(jù)吊機(jī)擺放的位置，經(jīng)過(guò)受力分析，2個(gè)前支腿處受力最大，換算出該處地基承載力≥93.8 kPa，而動(dòng)力觸探試驗(yàn)測(cè)試的地基承載力最小值為186 kPa。

3.3.2 吊機(jī)選型

鋼蓋梁質(zhì)量為79 t，現(xiàn)場(chǎng)采用利勃海爾LTM1500（5 000 kN汽車吊）進(jìn)行吊裝作業(yè)。汽車吊額定吊裝質(zhì)量Q=93 t＞79 t+1.5 t（吊鉤質(zhì)量）+0.5 t（鋼絲繩質(zhì)量）=81 t，故滿足要求。

3.3.3 試吊

將鋼蓋梁吊離距地面約20 cm進(jìn)行試吊，對(duì)吊車的工況、支腿處受力情況、吊耳、吊索等進(jìn)行全面的檢測(cè)，以確保正式吊裝能夠順利進(jìn)行。為了確保安全，鋼蓋梁的試吊必須在相關(guān)管理部門的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。

3.3.4 封鎖施工準(zhǔn)備

1）封鎖施工前，需要提前與既有線各設(shè)備管理單位簽訂安全協(xié)議和施工配合協(xié)議，在路局批準(zhǔn)的封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行吊裝施工，且按照要求需設(shè)置四級(jí)安全防護(hù)措施。

2）施工封鎖前3 d上報(bào)施工日計(jì)劃給路局相關(guān)部門，確認(rèn)施工日計(jì)劃。封鎖前駐站聯(lián)絡(luò)員提前60 min到車站進(jìn)行相關(guān)手續(xù)辦理。

3）封鎖前對(duì)所有施工用材料、機(jī)械設(shè)備以及臨時(shí)用電作全面檢查，應(yīng)急物品提前準(zhǔn)備就緒。

4）向所有參與封鎖施工的人員進(jìn)行交底總動(dòng)員，且封鎖前由施工技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行施工技術(shù)和安全技術(shù)交底。

3.4 封鎖施工

鋼蓋梁吊裝安裝施工須在鐵路局批準(zhǔn)的封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，而滬春線為繁忙干線，每次封鎖點(diǎn)的時(shí)間最多為120 min，有效的作業(yè)時(shí)間僅有90 min，在這么短的時(shí)間內(nèi)如何保證鋼蓋梁安裝時(shí)的精度和安全是一個(gè)重難點(diǎn)。

既有鐵路限界內(nèi)有接觸網(wǎng)立柱、接觸網(wǎng)回流線、接觸網(wǎng)回饋線等電氣化設(shè)備，鋼蓋梁封鎖施工時(shí)吊機(jī)扒桿盡量少旋轉(zhuǎn)，且從背離既有滬春線方向進(jìn)行吊裝作業(yè)，同時(shí)采用人工纜風(fēng)繩，避免鋼蓋梁因擺動(dòng)而侵入滬春線和客專限界，以確保施工的安全。

鋼蓋梁吊裝到立柱后，由專人指揮負(fù)責(zé)鋼蓋梁和立柱預(yù)埋段上測(cè)放的軸線控制線的精確對(duì)位，同時(shí)采用全站儀進(jìn)行垂直度的控制。技術(shù)人員確認(rèn)軸線、標(biāo)高、垂直度符合要求后，將鋼蓋梁的結(jié)合面四周進(jìn)行焊接固定。

鋼蓋梁精確就位后，立即組織4臺(tái)電焊機(jī)分布在立柱4個(gè)角進(jìn)行焊接，施焊人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將鋼蓋梁與預(yù)埋段進(jìn)行焊接固定，為吊機(jī)脫鉤爭(zhēng)取時(shí)間，減少吊機(jī)存在對(duì)既有線的不利安全因素。同時(shí)電焊機(jī)須接地，絕對(duì)不允許使用破損的電線和電纜，嚴(yán)防設(shè)備漏電。電焊工焊接時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎小心，下部必須采用接火板（彩鋼瓦和石棉布），嚴(yán)禁電焊火花、雜物等跌落至既有線鐵路限界內(nèi)。

3.5 混凝土施工

混凝土施工也需在鐵路封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，鋼蓋梁與預(yù)埋段焊接驗(yàn)收合格后，將高0.94 m的鋼套筒安裝就位，然后安裝立柱鋼模板，驗(yàn)收合格后澆筑填芯C40微膨脹混凝土，并用汽車泵澆筑。由于連接部位鋼材布設(shè)較密，為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，振搗工需要在鋼蓋梁工作孔內(nèi)加強(qiáng)振搗，混凝土澆筑完畢后，將鋼蓋梁頂部工作孔焊接密封。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼蓋梁封鎖施工僅需要2個(gè)封鎖點(diǎn)（每個(gè)封鎖點(diǎn)120 min），相對(duì)于混凝土蓋梁施工周期（不封鎖施工至少需要20 d）大大減少，有效地降低了對(duì)既有鐵路和滬杭客專的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為后續(xù)上跨即將聯(lián)調(diào)聯(lián)試的滬杭客專架梁施工爭(zhēng)取了更多的時(shí)間[9-12]。