韓　巍?。ㄖ需F大橋局集團有限公司，湖北　武漢　430050）

京張鐵路官廳湖特大橋主橋施工方案研究

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京張客專官廳湖特大橋，全長9.07km，其中跨越官廳水庫的主橋為8-110m變截面簡支鋼桁梁。結合該橋水文地質情況和主橋的特點，主要研究了大臨工程方案、主橋基礎和墩身施工方案以及上部結構施工方案。重點論述了上部結構施工，通過三方案比選，最終選定質量、安全、工期有保證的頂推施工方法。

官廳湖特大橋；主橋施工；方案研究

1　工程概況

新建京張鐵路是北京至張家口的客運專線，是京津冀城際鐵路網的重要組成部分，最高時速350km/ h。官廳水庫特大橋位于河北省懷來縣東花園鄉(xiāng)和狼山鄉(xiāng)之間，跨越官廳水庫，與京藏高速官廳水庫大橋并行，高速公路位于線路左側，大橋位置示意圖見圖1。

圖1　官廳水庫特大橋位置示意圖

官廳水庫特大橋位于河北省懷來縣東花園鄉(xiāng)和狼山鄉(xiāng)之間，跨越官廳水庫，與京藏高速官廳水庫大橋并行，高速公路位于線路左側。橋跨布置：36-31.5m+1-23.5m+1-31.5m+1-（40+64+40）m連續(xù)梁+3-31.5m+3-23.5m+69-31.5m+1-23.5m+110-31.5m+8-110m鋼桁梁+21-31.5m+1-23.5m+1-31.5m。橋全長9077.89m。主橋為（P227～P235）8-110m簡支變截面鋼桁梁上跨官廳水庫，邊墩P227、P235分別位于水庫南、北兩岸（P227位于淺水區(qū)），主墩P228～P234為水中墩。主橋主體結構形式見圖2。

圖2　官廳水庫特大橋主橋結構立面示意圖（單跨）

據現(xiàn)場調查，墩位水域寬度約800m，水深約10m，水位隨季節(jié)性變化幅度為±1m，流速較慢，利于水中墩施工。橋位處陸上土壤最大凍深0.99m，冬季水面最大冰層厚度0.66m，河床流塑性覆蓋層最大厚度2.5m。

主橋的主要結構

①鉆孔樁

基礎均采用直徑φ2.5m摩擦樁。其中邊墩P227、P235設計為12根樁，水中墩P228～P234為15根。

南岸P227墩，樁長77m，北岸P235墩，樁長60m；水中墩P228～P234樁長76m～90m。

②承臺

承臺均采用矩形結構形式。

承臺P227、P235結構尺寸為：23.8m×17.2m×5m，單個承臺混凝土方量：2047m3；

水上承臺P228～P234為高樁承臺，承臺底距河床面高度約為2.5m，結構尺寸為：30.4m×17.2m×5m，單個承臺混凝土方量：2614m3。

③墩身

邊墩P227、P235采用雙柱式+單柱式矩形截面橋墩，主墩P228～P234采用雙柱式矩形截面橋墩，雙柱式墩柱之間墩頂以下2.2m處設一道橫梁。墩高16.4m～20.07m，墩頂設球形鋼支座。

④上部結構鋼桁梁

上部結構鋼桁梁為簡支結構，采用變高曲弦拱形桁式。拱形桁架計算跨度為108m，結構長度為109.7m?？缰需旄?9m，桁寬13.8m，節(jié)間長10.8m，支座距梁端0.85m。單孔鋼桁梁桿件重約2120t，混凝土橋面板218m3。最大單個桿件為E0、E1，重量為54t，其余桿件重量約10t～40t。

2　工程特點、重點及難點

2.1工程特點

2.1.1工程意義重大，鐵路等級高

新建京張鐵路是京津冀城際鐵路網的重要組成部分，對于加強京張兩地合作意義重大；另外這條鐵路的修建也為北京近郊城際鐵路的發(fā)展及2022年申辦冬奧會提供了交通保障。本鐵路為客運專線，最高速度按350km/h標準設計，鐵路等級高，施工標準高。

2.1.2橋梁結構新穎，施工技術含量高，施工方法創(chuàng)新

官廳水庫特大橋主橋采用8跨110m變高度簡支鋼桁梁跨越官廳水庫，主橋結構新穎，造型優(yōu)美；主橋樁、承臺和墩身位于水中，主橋采用8-110m簡支鋼桁梁橋頂推施工，施工技術含量高。

2.1.3官廳水庫風大、溫度低，冰凍厚、主橋施工難度大

官廳水庫特大橋主橋地處張家口進北京的“風口”區(qū)，常年多大風，持續(xù)時間長；冬季寒冷漫長，氣候干燥，官廳湖內凍結深度0.98m，平均冰凍厚度0.61m，結冰期從11月中旬至第二年3月中旬，結冰期長達4個月，主橋施工難度增大。

官廳水庫特大橋主橋跨越官廳水庫，水庫屬于三級水資源保護區(qū)，環(huán)保要求非常高。

2.2工程重點及難點

①官廳水庫特大橋主橋跨越官廳水庫，水庫屬于重要水源保護區(qū)，環(huán)保要求非常高，鉆孔泥漿及基坑開挖棄土等廢渣的妥善處理為本橋施工重點。

②橋位處地質條件較差，覆蓋層有很厚的淤泥質黏土，地基承載力很低，岸上各項臨時設施及設備基礎的地基處理為本橋施工難點之一。

③橋址處風大、頻率高，冬季氣候寒冷，各項臨時設施基礎防凍融破壞和大型構件起重吊裝安全管控為施工重點。

④樁基直徑2.5m、設計樁長達90m，實際鉆孔深度約達112m，大直徑、大樁長的鉆孔樁施工為本橋施工難點之一；同時，橋梁工后沉降要求很高，樁底沉渣厚度的控制為施工重點。

⑤P228～P234墩承臺底均高于河床面約2～3m，P227、P235墩承臺底均置于淤泥質黏土層，圍堰基底處理及封底質量控制為本橋施工難點之一；同時，承臺厚度高達5m，大體積混凝土溫控防止開裂為施工重點。

⑥墩身高度較高，分次成型。墩身與承臺之間的齡期差、大體積砼溫控防止開裂及其外觀質量控制為施工重點。

⑦主橋設計為8-110m簡支鋼桁梁結構，采用頂推施工，施工過程中須將每4孔簡支鋼桁梁先形成連續(xù)結構，然后再實施頂推，待頂推到位后再轉換成簡支體系，施工過程中結構受力復雜、工序轉換多、工藝復雜，鋼桁梁大噸位、長距離頂推精確就位為本橋施工難點之一；鋼桁梁拼裝支架及頂推系統(tǒng)設計施工質量控制、主體結構的體系轉換等為施工重點；同時，鋼桁梁現(xiàn)場拼裝及防腐涂裝質量控制為施工重點。

⑧本橋施工周期較長，期間將多次跨越冬季，須暫停施工，施工組織安排與施工工藝要求的匹配性及合理性為施工重點。

3　主要大臨方案的選擇

官廳水庫特大橋主橋跨越官廳水庫，橋梁基礎位于水庫中，水深約10m，橋位無通航條件，基礎施工時需搭設棧橋。上部結構施工需在官廳水庫兩岸設置鋼梁存放及預拼場，并分別在引橋P218～P227和P235～P244墩之間搭設鋼桁梁拼裝支架，拼裝支架與引橋橋墩相結合，構成鋼桁梁整體拼裝支撐體系。

根據全線工程分布及交通運輸情況，共設置2處混凝土集中拌和站。

3.1混凝土攪拌站

兩岸各設置2×HZS120攪拌站一座，北京岸攪拌站設在DK97+332線路的右側，占地約19畝；張家口岸攪拌站設在DK99+175線路的右側，占地面積約14畝。

3.2鋼筋（鋼結構）加工場地

擬在北京岸DK97+460線路右側設置大型鋼筋（鋼結構）加工場地，兼作材料的堆放場，占地37畝。劃分相應的區(qū)域作為全橋需用的鋼管樁、鋼護筒、雙壁鋼圍堰等鋼結構制作場地，劃分相應的區(qū)域作為北京側主體結構鋼筋加工場地。

擬在張家口岸DK99+072線路右側設置鋼筋加工區(qū)，兼作材料的堆放場，占地面積為20畝，負責張家口側主體結構鋼筋加工場地。

3.3棧橋

橋位處官廳水庫的水域寬度約為740m，受線路左側已有高速公路的限制，棧橋擬設置在線路的右側，棧橋采用鋼管樁+貝雷梁便橋，寬度為8m，并在主墩位處設置6×26m加寬平臺，棧橋累計長度為950m，作為各種材料、雙壁鋼圍堰分片運輸、大型機具設置的行車通道。

3.4鋼梁存放、預拼場

北京岸鋼梁存放、預拼場地設置DK97+700線路的左側，張家口岸設置在DK99+400線路的右側，各占地約12.5畝。

3.5鋼梁提升拼裝區(qū)

北京岸在DK97+930～DK98+050、張家口岸在DK99+000～DK99+120各設置2臺80t（Lp=50m）龍門吊，作為鋼梁提升拼裝的起吊設備。

3.6生活、生產用水

兩岸均打井取水，以供生活、生產用水。

3.7生活、生產用電

工地用電由附近高壓線路T形接入，北京岸在攪拌站側設置1000kVA+630kVA各1臺，張家口岸設置1000kVA變壓器一臺，現(xiàn)場采用架空線路沿便道布置，沿棧橋上設置電纜槽道接入主橋的各個墩位。另配備3臺350kW的發(fā)電機組作為應急電源。

4　主要施工技術方案的選擇

4.1下部施工方案

4.1.1鉆孔樁施工

主橋鉆孔樁施工均選用KTY3000旋轉鉆機成孔。水中墩P228～P234鉆孔樁施工時采用棧橋+鉆孔平臺方案。水中墩鋼護筒防護長度約為25m。

4.1.2承臺施工

P227、P235墩陸上承臺采用拉森VI鋼板樁圍堰支護開挖。

P228～P234墩水中承臺基礎施工采用先平臺后圍堰施工方案。圍堰采用雙壁鋼套箱圍堰結構，分段、分塊拼裝，之后利用鋼護筒設置提升下放裝置下放至設計位置，并澆筑封底混凝土。100t履帶吊機配合吊裝作業(yè)。

主橋大體積承臺混凝土均一次澆筑完成，注意混凝土水化熱冷凝處理。封底混凝土和承臺之間設置隔離層，橋墩施工完成后，拆除圍堰。

4.1.3墩身施工

墩身施工與承臺施工連續(xù)進行，墩身混凝土澆筑在承臺混凝土澆筑后14d內進行。承臺以上10m墩身一次性澆筑完成，2節(jié)墩身之間混凝土澆筑間隔不超過3d。墩身分節(jié)段施工縫避開冰凍區(qū)。

4.2上部結構施工

主橋上部采用8-110m簡支變截面拱形鋼桁梁結構，拱形桁架計算跨度為108m，結合該橋水文地質及基礎施工布置，提出了架梁吊機懸臂拼裝法、支架法和雙向頂推架梁三種架設方案。

4.2.1架梁吊機懸臂拼裝法

首先在首孔位置布置膺架，前4個節(jié)間采用高架龍門吊機架設，其余6個節(jié)間由架梁吊機逐節(jié)架設。其他孔跨采用臨時吊索塔架，架梁吊機架設，因該橋位于水源保護區(qū)，減少臨時墩對環(huán)境的影響，采取吊索塔架輔助，逐孔向主橋中跨推進。方案示意見圖3。

圖3　主橋吊索塔架施工方案示意

4.2.2支架法

在橋位搭設鋼管樁支架，利用棧橋上的輪軌式動臂塔吊進行鋼桁梁架設施工的方法。方案示意見圖4。

圖4　主橋滿布支架施工方案示意

此方案棧橋需加寬至10m，并在走行軌道底部加密布置鋼管樁，縱向鋼管樁間距擬定為4.5m，鋼管樁直徑采用φ0.8m，壁厚δ=1.5cm，縱向分配梁采用加密貝雷梁布置，以滿足自重200t輪軌式起重機承力要求。起重機底部采用門式結構，橫橋向起重機的支腿跨度為8m，結構內部凈空為5×6m，棧橋上的運輸設備下穿輪軌式起重機。利用輪軌起重機打入φ1.2m鋼管樁作為支撐樁，設置在鋼梁每個節(jié)點投影點以下，每排為2根，單跨需16根鋼管樁。

4.2.3頂推施工法

主橋兩端引橋區(qū)段各設置268m拼裝支架，引橋及主橋橋墩處設置墩旁托架。采用2臺80t跨墩門吊進行拼裝，頂推方向前端設置68m鋼導梁。

首次在支架上拼裝第三、四、五、六孔鋼桁梁，頂推268m。之后繼續(xù)拼裝第一、二、七、八孔鋼桁梁，頂推220m就位。方案示意見圖5。

4.2.4三種方案比較

第一方案鋼桁梁必須由設置的簡支鋼桁梁變?yōu)榕R時的連續(xù)鋼桁梁，上弦桿的曲線軸線需要增加臨時桿件變?yōu)槠较曳侥軡M足架梁吊機及吊索塔架的走行和作業(yè)。鋼梁需要設置岸上提升站提升至鐵路橋面上，通過平車運送至待架墩位進行架設。此外吊索塔架較高，在本工程所在地區(qū)大風天氣須對吊索塔架采取特別的錨固措施。第二方案具有拼裝過程中鋼梁受力清晰，不會破壞鋼梁的主體結構等優(yōu)點。但是支架處水深約14m，長約900m，采用支架時間約2年，需分別經歷1～2個冬歇和防汛期，支架帶載過冬，遇上冰凌等，存在一定工期和安全風險。第三方案可降低施工安全風險，提高施工效率，減短施工時間，但是同步性要求高，控制難度大。

圖5　主橋雙向頂推施工方案示意

這三種方案都是可行的，根據項目總體工期調整要求考慮主橋為32個月（不含施工準備，包含3個冬季施工期），工期壓力較大，而且在水庫中滿布拼裝支架，安全風險大，環(huán)境影響大，通過比選確定采用了第三種方案。

5　結語

特大橋施工技術復雜，施工周期長，且橋位水文地質及施工條件各不相同，認真做好重點項目前期施工方案，便于提前組織各類資源，做好項目成本管控，減少過程中的窩工和重復投入，保證項目建設的順利實施至關重要。

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U445.4

A

1007-7359（2016）04-0178-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.070

韓巍（1981-），男，畢業(yè)于西南交通大學，學士，工程師，研究方向：橋梁工程。