劉幸福， 王令俠

（1. 中鐵大橋局商合杭鐵路蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋項(xiàng)目經(jīng)理部，安徽蕪湖 214001；2. 中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430050）

1 概述

商合杭高鐵蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋位于既有蕪湖長(zhǎng)江大橋上游3.5 km 處的蕪湖市弋磯山附近，采用鐵路在下、公路在上的分層布置設(shè)計(jì)，下層為4線鐵路，上層為雙向8車(chē)道城市主干路［1］。全橋孔跨布置見(jiàn)圖1。

跨江主橋?yàn)椋?9.3+238.0+588.0+224.0+85.3）m 雙塔雙索面高低矮塔鋼箱鋼桁組合梁斜拉橋。除3號(hào)主塔墩采用設(shè)置鋼沉井基礎(chǔ)外，其余橋墩均采用鉆孔樁基礎(chǔ)。橋塔為鋼筋混凝土門(mén)形塔，斜拉索在塔柱上采用鋼錨梁和“井”字形環(huán)向預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的錨固方式。主橋鋼梁上層為板桁組合，下層為箱桁組合，腹桿采用華倫式雙主桁布置，桁高15 m，節(jié)間長(zhǎng)14 m［2］。斜拉索錨固在鋼梁下弦。

引橋斷面上采用左右分幅布置（見(jiàn)圖2）。橋跨布置主要為：下層鐵路40.7 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，上層公路多孔40.7 m 一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁?？缏贰⒖绲烫?，下層鐵路采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁，上層公路采用變截面鋼箱梁。無(wú)為岸大堤與主橋間另設(shè)有3孔50.2 m梁。

2 工程特點(diǎn)

（1）工程規(guī)模大，橋梁形式多，結(jié)構(gòu)體系新穎。主橋?yàn)楦叩退?、矮塔斜拉橋，塔矮索平，斜拉索及主梁軸力大。主梁箱板桁組合、華倫式桁架的結(jié)構(gòu)形式尚無(wú)先例，且單個(gè)節(jié)段最重達(dá)1 200 t。引橋線路長(zhǎng)，兼有多種跨度布置和梁部結(jié)構(gòu)形式。

圖2 引橋典型斷面布置

（2）主橋下部結(jié)構(gòu)施工難度大。2號(hào)墩承臺(tái)深埋河床，圍堰必須在河床中下沉近20 m。3號(hào)墩處河床為傾斜光板巖，設(shè)計(jì)采用設(shè)置沉井基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式新、施工難度大。4號(hào)墩樁基礎(chǔ)同樣位于光板巖上，鉆孔平臺(tái)及圍堰施工難度大。

（3）引橋施工環(huán)境復(fù)雜。蕪湖岸引橋穿越市區(qū)，沿線兩側(cè)交通繁忙、房舍眾多，地上、地下各種管線密布，文明施工及安全防護(hù)要求高。大部分區(qū)域在地表回填土以下存在13～36 m 的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，地質(zhì)條件較差。

（4）航道復(fù)雜，施工期通航安全要求高。大橋跨越長(zhǎng)江主航道蕪湖港區(qū)，上、下游碼頭林立。主橋2 號(hào)、3 號(hào)主塔墩之間為主航道，通航繁忙，施工條件復(fù)雜。深水、高墩、大跨等特殊橋梁結(jié)構(gòu)形式并存，鋼梁拼裝等高空作業(yè)、水上作業(yè)同時(shí)展開(kāi)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

3 總體施工方案

3.1 施工總體部署

本項(xiàng)目以長(zhǎng)江主航道為界劃分為無(wú)為側(cè)和蕪湖側(cè)2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)段。兩岸橋位上、下游沿江灘地布置混凝土工廠、鋼筋加工廠、鋼結(jié)構(gòu)加工廠等生產(chǎn)區(qū)。兩岸各設(shè)起重碼頭、砂石碼頭1座。無(wú)為岸棧橋由大堤連接至1號(hào)墩。1號(hào)—2號(hào)墩之間由于在洪水期可能需要留出上行航道，故在此間設(shè)置浮橋連通，必要時(shí)方便暫時(shí)拆除。浮橋主要用于水、電、混凝土、人員和零星小型材料設(shè)備的運(yùn)輸。主要材料和設(shè)備通過(guò)起重碼頭裝船再運(yùn)送到2號(hào)墩。蕪湖岸棧橋由大堤連接至5號(hào)墩。3號(hào)—5號(hào)墩之間雖沒(méi)有通航要求，但由于水深流急、河床巖層裸露，棧橋施工難度大、成本高，因此也采用浮橋連通。棧橋采用鋼管樁+貝雷梁的結(jié)構(gòu)形式，最大跨度12 m。浮橋采用三管式浮墩+貝雷梁的結(jié)構(gòu)形式，最大跨度36 m。兩岸引橋中部各設(shè)1個(gè)較小型的生產(chǎn)區(qū)，沿線設(shè)施工便道連接各生產(chǎn)生活區(qū)和橋墩。施工總平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 施工總平面布置

3.2 施工方案概述

根據(jù)本橋的工程特點(diǎn)，參考既有橋梁施工經(jīng)驗(yàn)［3-12］，采用以下方案進(jìn)行施工：主橋3號(hào)墩設(shè)置鋼沉井基礎(chǔ)，采用基坑水下爆破開(kāi)挖成型、定位系統(tǒng)精確設(shè)置鋼沉井、水下灌注封底及井壁混凝土、抽水干澆沉井蓋板的施工方案。其余各墩鉆孔樁基礎(chǔ)根據(jù)具體情況，分別采用先鉆孔平臺(tái)后圍堰、先圍堰后鉆孔平臺(tái)或鋼護(hù)筒支撐的半浮式圍堰兼平臺(tái)等施工方案。橋塔采用液壓爬模施工。鋼梁墩頂節(jié)段利用浮吊輔助架設(shè)，其余節(jié)段采用“分層變幅”法懸臂架設(shè)，跨中合龍。為加快施工速度，橋塔封頂前，橋塔、斜拉索、鋼桁梁同步進(jìn)行施工。

引橋鐵路雙幅簡(jiǎn)支梁在兩幅高程相差不大時(shí)，均采用“現(xiàn)澆+橫移”的方法。高墩區(qū)40.7 m 簡(jiǎn)支梁主要采用移動(dòng)模架現(xiàn)澆。低墩區(qū)40.7 m 簡(jiǎn)支梁采用碗扣式鋼管支架現(xiàn)澆。50.2 m 簡(jiǎn)支梁采用臨時(shí)鉆孔樁+鋼管立柱+貝雷梁支架現(xiàn)澆。蕪湖近長(zhǎng)江側(cè)4×40.7 m 簡(jiǎn)支梁采用斜腿支架現(xiàn)澆。鐵路變截面連續(xù)梁采用掛籃懸澆。公路混凝土梁采用支撐在下層鐵路梁頂面的支架現(xiàn)澆。公路鋼箱梁分塊吊裝，先沿鐵路梁或梁頂支架縱向滑移拼裝成一聯(lián)整幅，再橫移到位。

4 主橋施工方案

4.1 鉆孔樁基礎(chǔ)

根據(jù)各水中承臺(tái)的尺寸、高程、水深及地質(zhì)情況不同，分別針對(duì)性地采用先鉆孔平臺(tái)后圍堰、先圍堰后鉆孔平臺(tái)等總體方案。根據(jù)抽水水頭差的不同，圍堰分別采用雙壁鋼套箱、雙壁鋼吊箱以及鋼板樁等圍堰結(jié)構(gòu)形式。主橋各墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工方案及參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主橋各墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工方案及參數(shù) m

其中2號(hào)主墩承臺(tái)深埋河床，工期緊張。采用鋼護(hù)筒支撐半浮式圍堰兼平臺(tái)的總體施工方案：將預(yù)制好的鋼圍堰底節(jié)浮運(yùn)至墩位處，精確定位并插打鋼護(hù)筒，然后將鋼圍堰底節(jié)支承在插打到位的鋼護(hù)筒上作為鉆孔平臺(tái)。鉆孔樁施工完成后再接高圍堰并下沉到位，利用圍堰作為擋水結(jié)構(gòu)施工承臺(tái)和主塔。2號(hào)墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工方案見(jiàn)圖4。

4.2 鋼沉井基礎(chǔ)

3 號(hào)主墩處弱、微風(fēng)化基巖直接裸露于河床底部，巖石飽和抗壓強(qiáng)度最大達(dá)90 MPa，設(shè)置鋼沉井基礎(chǔ)底部整體嵌入河床最深達(dá)15 m。采用的總體施工方案如下：基坑整體水下爆破成型→水下清渣→船載多波束聲納掃描進(jìn)行基坑驗(yàn)槽→鋼沉井整體浮運(yùn)至墩位→混凝土錨碇系統(tǒng)初步定位→沉井上接10.5 m 雙壁和4.5 m高單壁圍堰→注水下沉→利用精調(diào)系統(tǒng)將鋼沉井精確設(shè)置在基坑中→沉井外壁周圈拋填防護(hù)→清基→灌注水下封底混凝土和鋼沉井壁艙混凝土→抽水→施工沉井混凝土蓋板。3號(hào)墩設(shè)置鋼沉井施工方案見(jiàn)圖5。

圖4 2號(hào)墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工方案

圖5 3號(hào)墩設(shè)置鋼沉井施工方案

4.3 橋塔塔柱

橋塔塔柱采用液壓爬模分節(jié)施工。由于下塔柱外傾，為防止塔根內(nèi)側(cè)出現(xiàn)拉應(yīng)力開(kāi)裂，兩塔柱之間設(shè)置2束19Φs15.2臨時(shí)對(duì)拉鋼絞線。鋼絞線穿過(guò)塔壁預(yù)留管道，錨固在塔柱外側(cè)，每束對(duì)拉力為3 000 kN。由于上塔柱內(nèi)傾，為防止塔柱與下橫梁相交處外側(cè)出現(xiàn)拉應(yīng)力而開(kāi)裂，同時(shí)平衡同步施工斜拉索的橫向水平分力，兩上塔柱之間設(shè)置多層臨時(shí)鋼管橫撐對(duì)頂。上下橫梁與兩側(cè)對(duì)應(yīng)的塔柱同步澆筑。下橫梁采用落地支架澆筑。為給鋼梁同步架設(shè)留出空間，上橫梁采用不落地支架澆筑。沿上塔柱外側(cè)傾斜設(shè)置2臺(tái)施工電梯，承臺(tái)外側(cè)斜對(duì)角布置2 臺(tái)塔吊輔助施工。前期采用2 臺(tái)250 t·m 塔吊，至錨固區(qū)施工前更換為2臺(tái)800 t·m塔吊。以2號(hào)橋塔為例，上塔柱及上橫梁施工方案見(jiàn)圖6。

圖6 2號(hào)橋塔上塔柱及上橫梁施工方案

4.4 鋼梁

主橋鋼梁安裝總體方案為：浮吊輔助架設(shè)墩頂節(jié)段，“分層變幅”法雙懸臂架設(shè)，跨中合龍。先在2號(hào)、3號(hào)主塔墩拼裝墩旁托架，利用浮吊在墩旁托架上拼裝墩頂3個(gè)節(jié)段的鋼桁梁，再在鋼桁梁上對(duì)稱(chēng)安裝架梁吊機(jī)，開(kāi)始對(duì)稱(chēng)雙懸臂架設(shè)。

鋼桁梁采用“分層變幅”法懸臂架設(shè)時(shí)，每個(gè)節(jié)段分為上、下2層，在工廠制造為整節(jié)段后船運(yùn)至橋下起吊安裝。下層包括桁梁下弦桿、鐵路箱形橋面系以及腹桿，上層包括桁梁上弦、公路正交異性板橋面系。800 t 變幅式架梁吊機(jī)站位于上層，站位處的已拼裝鋼梁前端桁架為倒三角，以充分利用鋼梁自身的懸臂能力來(lái)減小架梁吊機(jī)的起重力矩。先吊裝下層節(jié)段，連接下弦桿和后腹桿的接頭，然后架梁吊機(jī)變幅，越過(guò)下層節(jié)段起吊并收幅拼裝上層節(jié)段。斜拉索掛設(shè)滯后鋼桁梁拼裝作業(yè)面2 個(gè)節(jié)段進(jìn)行。鋼桁梁“分層變幅”法架設(shè)方案見(jiàn)圖7。

輔助墩、邊墩墩頂?shù)匿撹炝汗?jié)段無(wú)法用架梁吊機(jī)直接從水面起吊，采用浮吊先吊放至墩頂，再由架梁吊機(jī)起吊安裝的方式架設(shè)。

圖7 鋼桁梁“分層變幅”法架設(shè)方案

4.5 塔梁索同步

本項(xiàng)目工期緊張，橋塔施工、鋼梁架設(shè)及部分斜拉索（2號(hào)主塔—第9層、3號(hào)主塔—第5層）掛設(shè)張拉需同步進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，加快施工進(jìn)度。為盡量減小梁、索施工產(chǎn)生的不平衡荷載對(duì)橋塔線形的影響，采取以下應(yīng)對(duì)方案：（1）塔上基準(zhǔn)點(diǎn)、鋼錨梁、外模板等關(guān)鍵的測(cè)量定位選擇鋼梁節(jié)段架設(shè)完成、架梁吊機(jī)未走行、1 層斜拉索張拉完成、靜風(fēng)、溫度均勻的“零狀態(tài)”進(jìn)行。非關(guān)鍵測(cè)量定位根據(jù)塔上基準(zhǔn)點(diǎn)以相對(duì)設(shè)站法進(jìn)行，以盡量減少誤差。（2）塔梁索同步施工階段，對(duì)鋼梁較輕的一側(cè)進(jìn)行壓重，同時(shí)斜拉索張拉力按兩側(cè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行控制。待橋塔封頂后，再卸除壓重，以鋼梁線形為目標(biāo)調(diào)整1 次索力。（3）通過(guò)加強(qiáng)嚴(yán)格的管理措施、鋼梁上限定堆載區(qū)域、增加斜拉索張拉千斤頂標(biāo)定頻率等方式控制其他不平衡荷載的大小。

5 引橋施工方案

5.1 鐵路簡(jiǎn)支梁移動(dòng)模架法

無(wú)為岸鐵路40.7 m 簡(jiǎn)支梁先用移動(dòng)模架由W22 號(hào)墩向W9 號(hào)墩方向施工右幅，再將移動(dòng)模架調(diào)頭向W22 號(hào)墩方向施工左幅。蕪湖岸E7—E25、E28—E46兩處18×40.7 m 簡(jiǎn)支梁左右幅高差較小，采用移動(dòng)模架“現(xiàn)澆+橫移”施工方案。為給箱梁橫移預(yù)留空間，移動(dòng)模架采用上行式的總體布局，主梁采用鋼箱梁，前后各設(shè)26 m 長(zhǎng)的桁架式導(dǎo)梁。主梁與導(dǎo)梁頂部鋪設(shè)通長(zhǎng)軌道。側(cè)模和底模組成的模板系統(tǒng)通過(guò)曲梁繞過(guò)混凝土箱梁的翼緣、吊掛在主梁上方，并可沿軌道縱向滑動(dòng)。左幅箱梁在右幅位置澆筑完成，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%時(shí)，先按設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力的60%進(jìn)行部分預(yù)應(yīng)力束的初張拉，之后即將模板系統(tǒng)與混凝土箱梁脫開(kāi)并分為2 部分，沿軌道分別向前、后各打開(kāi)21 m，移至前后導(dǎo)梁上。然后利用橫移裝置將左幅箱梁沿墩頂橫移到左幅設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行預(yù)應(yīng)束的終張拉。同時(shí)移動(dòng)模架的模板系統(tǒng)可重新閉合，開(kāi)始進(jìn)行右幅梁的施工。移動(dòng)模架“現(xiàn)澆+橫移”施工方案見(jiàn)圖8。

5.2 鐵路簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆支架法

W3—0 號(hào)墩間3×50.2 m 簡(jiǎn)支梁采用鋼管立柱+貝雷梁支架現(xiàn)澆。每跨中部設(shè)4 根鋼管立柱，下部支承在Φ1.2 m 臨時(shí)鉆孔樁上。貝雷梁兩側(cè)通過(guò)鋼牛腿支撐在墩頂，以減少鋼管立柱工程量。

5—E4號(hào)墩間4×40.7 m簡(jiǎn)支梁部分位于水中，淤泥質(zhì)土層最厚達(dá)25 m，臨時(shí)樁基設(shè)置難度較大。經(jīng)研究采用斜腿支架法現(xiàn)澆，斜腿支架墩旁立柱、跨中斜柱加單層貝雷梁的結(jié)構(gòu)體系。墩旁立柱及跨中斜柱均支承于兩側(cè)橋墩的承臺(tái)上，與承臺(tái)頂面的預(yù)埋件焊接。兩側(cè)斜柱間頂部設(shè)鋼管對(duì)撐。立柱與橋墩之間設(shè)扶墻件連接。橫撐的剛度約為聯(lián)結(jié)系及扶墻的2.5 倍，使斜柱頂?shù)乃椒至χ饕蓪?duì)撐平衡，從而避免兩側(cè)橋墩承受過(guò)大的水平力。同樣，斜腿支架僅在右幅箱梁下方搭設(shè)，左幅箱梁現(xiàn)澆后橫移就位。斜腿支架法現(xiàn)澆施工布置見(jiàn)圖9。

E49—E58 號(hào)墩間9×40.7 m 簡(jiǎn)支梁由于橋墩較低且地質(zhì)條件較好，地面局部換填碾壓處理后，搭設(shè)滿堂碗扣式鋼管支架現(xiàn)澆。

圖8 移動(dòng)模架“現(xiàn)澆+橫移”施工方案

圖9 斜腿支架法現(xiàn)澆施工布置

5.3 鐵路連續(xù)梁

鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用掛籃施工。先在中墩墩旁托架上澆筑0#塊，在0#塊上拼裝掛籃，再用掛籃雙懸臂分節(jié)段對(duì)稱(chēng)澆筑，然后依次進(jìn)行邊跨和中跨的合龍。利用鐵路橋墩剛度大、墩頂寬的特點(diǎn)，將0#塊與墩頂臨時(shí)固結(jié)來(lái)保證懸臂施工過(guò)程中的傾覆穩(wěn)定性，同時(shí)0#塊托架采用三角桁架形式直接支撐在鐵路墩頂側(cè)面，可省去0#塊的臨時(shí)支墩。為避免高空墜物風(fēng)險(xiǎn)，將掛籃底面和側(cè)面采用鋼筋骨架+密目鐵絲網(wǎng)全部封閉。在市區(qū)主干道上方施工時(shí)，道路上方另用鋼管和貝雷梁搭設(shè)全封閉防護(hù)棚。

5.4 公路混凝土連續(xù)梁

公路混凝土連續(xù)梁均采用支架現(xiàn)澆。支架立柱盡可能支承在下層鐵路梁頂面，以減小工程量。立柱橫向站位均為鐵路梁腹板上方，確保鐵路梁受力滿足要求。W3—0號(hào)墩間3×50.2 m跨及5—E4號(hào)墩間4×40.7 m公路梁較其下層鐵路梁略寬，采用將鐵路梁先橫移至與公路梁對(duì)中，在其上安裝支架將公路梁施工完成后，再將鐵路梁往回橫移至設(shè)計(jì)位置的施工方案。其余公路梁變寬或公鐵線路分離處的支架立柱若無(wú)法支承在鐵路梁頂，則采用臨時(shí)鉆孔樁基礎(chǔ)，直接從地面搭設(shè)立柱。E7—E25 號(hào)墩間3 聯(lián)6×40.7 m 公路梁無(wú)梁寬變化且與鐵路梁相對(duì)位置不變，采用站立在鐵路梁頂，可自動(dòng)立模、脫模、走行、橫移的全液壓模架進(jìn)行施工。

5.5 公路鋼箱連續(xù)梁

公路鋼箱梁采用分塊吊裝，先拼裝成一聯(lián)單幅，再橫移到位的施工方案。

無(wú)為岸W3—W9 號(hào)墩公路鋼箱梁縱向劃分為最重290 t 的大節(jié)段，工廠制造，船運(yùn)至0 號(hào)墩旁，利用1 000 t 浮吊提升至鐵路梁頂面的高支承架體上臨時(shí)固定。然后將鋼梁節(jié)段與高支承架體一起沿左幅鐵路梁頂設(shè)置的滑道縱向滑移至設(shè)計(jì)位置。先將右幅單聯(lián)節(jié)段全部滑移到位后焊接成整體，沿墩頂橫移支架橫移至設(shè)計(jì)位置。再按同樣方式縱移拼裝左幅鋼箱梁。

蕪湖岸E4—E7號(hào)墩間、E25—E28號(hào)墩間公路鋼箱梁除縱向分段外，橫向也分為2塊，每個(gè)塊段最重50 t，便于通過(guò)施工便道運(yùn)輸。利用固定在E4、E25 號(hào)墩旁40.7 m 梁上的70 t 架梁吊機(jī)提升，先橫向拼焊為整段，再逐段在右幅鐵路梁頂搭設(shè)的鋼管+貝雷梁滑移支架上縱向滑移到位。后續(xù)施工方法與無(wú)為岸公路鋼箱梁相同。

6 結(jié)束語(yǔ)

商合杭高鐵蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋具有工程規(guī)模大、橋梁形式多、結(jié)構(gòu)體系新穎、環(huán)境條件復(fù)雜、施工難度大等特點(diǎn)，施工中采用“棧橋+浮橋”的運(yùn)輸通道、因地制宜的多種平臺(tái)與圍堰施工、鋼沉井精確設(shè)置施工、鋼桁梁“分層變幅”法施工、門(mén)形橋塔塔梁索同步施工、混凝土簡(jiǎn)支梁“現(xiàn)澆+橫移”施工、鋼箱梁高支承縱移拼裝等具有創(chuàng)新性的施工方案。目前，本橋主體結(jié)構(gòu)已全部施工完成，橋梁各項(xiàng)目指標(biāo)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范要求，上述方案的合理性與安全性得以驗(yàn)證。