雷建華，何旭輝

峽谷地區(qū)鐵路上承式鋼管混凝土拱橋綠色施工技術(shù)

雷建華1, 2，何旭輝1

(1. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2. 中鐵開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650118)

以新建浩吉鐵路洛河大橋工程為背景，針對(duì)橋位處地形險(xiǎn)峻陡峭、施工落差大、環(huán)保要求嚴(yán)等特點(diǎn)，提出峽谷地區(qū)上承式鋼管混凝土拱橋全過(guò)程綠色施工技術(shù)?？傮w采取無(wú)便道施工方案，最大限度地減少對(duì)山體和植被的破壞；研發(fā)高落差混凝土輸送及二次攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)拱座190 m高落差大體積混凝土的快速、連續(xù)輸送；主拱肋節(jié)段采用“1+2”短線法臥拼及“半整體”吊裝工藝，節(jié)約了預(yù)拼場(chǎng)地的面積，提高了施工效率；拱上結(jié)構(gòu)全部采用裝配化施工技術(shù)，降低了總體能耗，消減了安全風(fēng)險(xiǎn)。洛河大橋的施工，為我國(guó)重載鐵路橋梁建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

峽谷地區(qū)；鐵路橋梁；上承式拱橋；綠色施工；洛河大橋

1 工程概況

浩吉鐵路洛河大橋位于河南省三門峽市盧氏縣與洛陽(yáng)市洛寧縣交界處[1?2]，橋長(zhǎng)313.74 m，采用雙線有砟軌道，線間距4.0 m。主橋采用有推力的上承式鋼管混凝土拱橋[3]，計(jì)算跨徑220 m，拱平面內(nèi)矢高44.0 m，矢跨比1/5，拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數(shù)=3.0。主拱結(jié)構(gòu)由2根拱肋與橫向聯(lián)結(jié)系組成，拱肋橫向內(nèi)傾角6.5°。單根拱肋由4支弦管組成，弦管外徑為1.2 m，弦管橫向中心距2.0 m，橫向2個(gè)弦管與平聯(lián)板形成啞鈴式，平聯(lián)高度0.8 m，弦管及平聯(lián)腔內(nèi)均灌注混凝土。拱腳處拱肋橫向中心距為15.62 m，徑向中心距為7.0 m；拱頂處拱肋橫向中心距為6.0 m，徑向中心距為4.0 m。拱上結(jié)構(gòu)包括拱上排架墩、拱頂Π形剛架和拱上預(yù)制T梁。拱上排架墩位于主拱兩側(cè)，單個(gè)排架墩包含左右2個(gè)鋼箱混凝土立柱，立柱底部設(shè)置鋼箱墩座與拱肋連接，立柱內(nèi)傾角6.5°，立柱之間設(shè)置鋼筋混凝土K形橫撐。拱頂66.3 m范圍內(nèi)采用混凝土Π形剛架，Π形剛架兩端為16.5 m簡(jiǎn)支T梁。本橋位于峽谷腰部以下位置，橋位處為“U”形峽谷，山高水深、地形陡峭、植被稀少，岸坡平均坡角約44°，拱座底面距離岸坡頂部平臺(tái)高差近190 m，且橋隧緊鄰，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極高，橋下為國(guó)家一級(jí)飲用水源地水庫(kù)，環(huán)保要求嚴(yán)，且與外界不通航，陸運(yùn)或水運(yùn)交通都極為不便，施工建設(shè)難度極大。洛河大橋橋型布置示意圖如圖1所示。

圖1 洛河大橋橋型布置圖

2 總體施工方案優(yōu)化

本橋采用纜索吊裝斜拉扣掛法施工，主拱肋采用2階段制造方式，在專業(yè)工廠制造單元件，在橋位附近建設(shè)預(yù)拼場(chǎng)，再在預(yù)拼場(chǎng)內(nèi)將單元件加工為吊裝節(jié)段。本橋單邊拱肋單個(gè)節(jié)段最大自重為137.0 t，設(shè)計(jì)建議方案為在水庫(kù)內(nèi)新建碼頭和水上預(yù)拼場(chǎng)，材料、機(jī)具、設(shè)備和拱肋節(jié)段采用駁船運(yùn)輸，在山腰設(shè)置具有橫移功能的纜索吊系統(tǒng)進(jìn)行拱肋節(jié)段安裝[4?6]。采用該方案，纜索吊機(jī)主索的跨度約360 m，除新建碼頭外，還需修建與碼頭貫通的施工便道，僅碼頭和施工便道兩項(xiàng)臨時(shí)工程的投入就達(dá)1 300萬(wàn)元以上；另一方面，由于橋梁下方水庫(kù)與外界不通航，大型船舶進(jìn)出場(chǎng)困難，水庫(kù)水位受季節(jié)變化影響較大，水位落差可達(dá)14 m，不利于碼頭和預(yù)拼場(chǎng)的穩(wěn)定性。

為保護(hù)綠水青山，避免橋梁施工對(duì)山體、植被的大面積破壞，洛河大橋施工中對(duì)總體方案進(jìn)行了優(yōu)化，橋梁建設(shè)全過(guò)程采用無(wú)便道綠色施工技術(shù)，將主塔由半山腰移至山頂；并取消碼頭，將水運(yùn)改為陸運(yùn)。行車便道僅修建至兩側(cè)山坡頂部，在南岸坡頂較平緩地段設(shè)置預(yù)拼場(chǎng)，架設(shè)1套額定起重量為15 t的小型纜索吊機(jī)和2套額定起重量為150 t的大型纜索吊機(jī)，其中15 t小型纜索吊機(jī)的跨度為720 m，150 t大型纜索吊機(jī)的跨度為660 m。輕型材料、機(jī)具和設(shè)備采用15 t纜索吊機(jī)吊運(yùn)至作業(yè)工點(diǎn)，重型構(gòu)件和機(jī)具則采用150 t大型纜索吊機(jī)進(jìn)行空中運(yùn)輸。

總體施工方案由水運(yùn)改為陸運(yùn)后，雖然纜索吊機(jī)的建造成本增加了約400萬(wàn)元的費(fèi)用，但不需修建碼頭，且縮短了施工便道長(zhǎng)度，不僅降低了約820萬(wàn)元的施工成本，還避免了大范圍的山體開(kāi)挖，保護(hù)了環(huán)境，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，加快了施工進(jìn)度。

圖2 纜索吊系統(tǒng)總體布置

3 綠色施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無(wú)便道條件下拱座施工

3.1.1 拱座基坑開(kāi)挖與棄渣

拱座開(kāi)挖采用淺孔、密眼、小劑量的預(yù)裂松動(dòng)爆破+挖機(jī)清基方式進(jìn)行?；娱_(kāi)挖產(chǎn)生的渣土，全部采用專門制作的小吊箱吊運(yùn)至山頂平臺(tái)，再轉(zhuǎn)運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)，棄渣完畢后，及時(shí)對(duì)棄渣場(chǎng)進(jìn)行復(fù)耕。盡量減輕渣土對(duì)水體的污染，避免水土流失。

3.1.2 拱座大體積混凝土施工

由于沒(méi)有行車便道到達(dá)拱座附近，拱座施工最主要的難題是高落差混凝土施工。在已建橋梁中，高落差混凝土一般采用泵管直接向下輸送或采用絞車一斗一斗的運(yùn)送[7]。由于本橋大體積混凝土垂直運(yùn)輸落差近190 m，采用已有方法難以保證混凝土的輸送效率和施工質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)大體積、高落差混凝土的快速、連續(xù)輸送，并消除輸送過(guò)程中可能產(chǎn)生的離析，本橋采用自行研制的高落差混凝土輸送及防離析控制系統(tǒng)進(jìn)行拱座混凝土施工[8]。采用沿坡面布置的超長(zhǎng)聯(lián)串筒進(jìn)行輸送，再通過(guò)懸吊于纜索吊機(jī)的二次攪拌裝置消除離析，系統(tǒng)總體布置情況如圖3所示。

該系統(tǒng)主要由山頂平臺(tái)的放料口、沿坡面布置的明槽及超長(zhǎng)聯(lián)串筒、拱座上方的緩沖料斗、懸吊式二次攪拌罐和各種滑槽組成。與該系統(tǒng)相匹配，為保證混凝土在輸送過(guò)程中連續(xù)、流暢，對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，并調(diào)整粗骨料粒徑至5～20 mm，保證混凝土具有大流動(dòng)性、緩凝時(shí)間長(zhǎng)、水化熱低等 性能。

圖3 懸吊式二次攪拌裝置

混凝土采用罐車運(yùn)輸至山頂平臺(tái)后，卸料進(jìn)入明槽，經(jīng)超長(zhǎng)聯(lián)串筒沿坡面向下輸送，到達(dá)混凝土作業(yè)點(diǎn)上方的緩沖料斗?；炷两?jīng)緩沖料斗減速后，通過(guò)人字形滑槽進(jìn)入攪拌罐組，攪拌罐組由2臺(tái)攪拌罐并列組成，在一個(gè)攪拌罐放料澆筑的同時(shí)，另一個(gè)攪拌罐可連續(xù)接收并攪拌混凝土，通過(guò)兩臺(tái)攪拌罐的交錯(cuò)運(yùn)行，既能消除離析，又可實(shí)現(xiàn)連續(xù)供應(yīng)。

3.2 狹小場(chǎng)地條件下拱肋預(yù)拼

主拱肋的預(yù)拼方式按空間劃分有立式拼裝和臥式拼裝2種，按時(shí)間劃分有長(zhǎng)線法和短線法2種。由于拱肋節(jié)段體量巨大，立式拼裝需要大量的胎架，施工效率較低，經(jīng)濟(jì)性和安全性較差，而長(zhǎng)線法施工周期長(zhǎng)，一次性投入成本高，故在已建橋梁中，常用短線法臥式拼裝的方式[9?10]。

本橋主拱肋含14個(gè)吊裝節(jié)段和1個(gè)合龍段，受地形條件限制，預(yù)拼場(chǎng)平面尺寸僅為38 m×135 m。為提高預(yù)拼精度，保證各個(gè)吊裝節(jié)段的良好對(duì)接，短線法每次至少拼裝3個(gè)節(jié)段，將半孔主拱肋分為3個(gè)大組，每組包含一個(gè)已拼裝節(jié)段，第1組包含第1號(hào)，2號(hào)和3號(hào)節(jié)段，第2組包含第3號(hào)，4號(hào)和5號(hào)節(jié)段，第3組包含第5號(hào)，6號(hào)和7號(hào)節(jié)段，即按照“1+2”短線法進(jìn)行臥式預(yù)拼裝。

如圖4所示，每個(gè)節(jié)段每根上弦管均布置1個(gè)線形控制測(cè)點(diǎn)，為便于在現(xiàn)場(chǎng)找點(diǎn)，并防止現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與接頭施工產(chǎn)生沖突，根據(jù)主拱肋節(jié)段接頭嵌補(bǔ)段的理論長(zhǎng)度，在上弦管懸臂端沿弦管方向回退一定距離(圖中= 33 cm)布置線形控制測(cè)點(diǎn)。

主拱肋節(jié)段的“1+2”短線法臥拼工藝為：搭設(shè)拼裝平臺(tái)，繪制地樣→單根主弦管接長(zhǎng)→單片啞鈴焊接→1+2短線法臥拼→橫撐組拼→節(jié)段涂裝→存放。根據(jù)主拱肋結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，構(gòu)造相同的節(jié)段共有4個(gè)，為避免混淆，每次預(yù)拼完成后都需做好唯一性標(biāo)識(shí)。

由于主拱肋節(jié)段采用臥拼工藝，拱肋節(jié)段構(gòu)件一側(cè)的平、立焊縫施焊完成后，需脫胎翻身，焊接另一側(cè)焊縫。在脫胎前，必須根據(jù)地樣，進(jìn)行線形控制測(cè)點(diǎn)布設(shè)，并標(biāo)注橫撐連接位置，才能移動(dòng)構(gòu)件進(jìn)入后續(xù)工序。

圖4 控制點(diǎn)布置示意圖

3.3 拱肋半整體吊裝工藝

拱肋吊裝有單肋吊裝和節(jié)段整體吊裝2種工藝，根據(jù)纜索吊機(jī)起重能力，也可將部分節(jié)段采用單肋吊裝，部分節(jié)段采用整體吊裝[11]。單肋吊裝所需的吊裝次數(shù)多，施工效率較低；而整體吊裝所需預(yù)拼場(chǎng)地大，工序循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)，且靈活性差，高空對(duì)接難度較大。

為提高吊裝效率，縮短工序循環(huán)時(shí)間，確保拱肋節(jié)段的對(duì)接精度，提出“半整體”吊裝工藝。半整體吊裝示意圖如圖5所示。拱肋節(jié)段采用左、右拱肋單肋制作、單肋臥拼，通過(guò)運(yùn)梁小車轉(zhuǎn)運(yùn)至纜索吊機(jī)下方起吊區(qū)后，在左、右2根拱肋之間設(shè)置前后2組拱肋空間對(duì)位調(diào)節(jié)裝置，并將永久橫撐臨時(shí)綁定在2根拱肋之間，形成“半整體”吊裝節(jié)段進(jìn)行吊裝。從而加快吊裝速度，增大吊裝節(jié)段空間姿態(tài)調(diào)整的靈活性和可調(diào)范圍。

圖5 半整體吊裝示意圖

空間對(duì)位調(diào)節(jié)裝置由下弦管之間的調(diào)節(jié)橫撐和上弦管之間的調(diào)節(jié)倒鏈組成，調(diào)節(jié)橫撐使下弦管張開(kāi)，調(diào)節(jié)倒鏈?zhǔn)股舷夜芸拷?，從而形成所需的?nèi)傾角?？墒址奖愕貙?duì)拱肋弦管的空間姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)拱肋節(jié)段與已安裝節(jié)段精確對(duì)接，可調(diào)范圍大，安裝精度高，安裝速度快，施工成本低，構(gòu)件材料均可重復(fù)利用，節(jié)能環(huán)保。

拱肋“半整體”吊裝工藝流程為：雙肋聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)至起吊區(qū)→安裝空間對(duì)位調(diào)節(jié)裝置→臨時(shí)綁定永久橫撐→設(shè)置扁擔(dān)梁吊運(yùn)→主弦管接頭法蘭盤對(duì)位與連接→拱肋節(jié)段線形調(diào)整→解除時(shí)綁定，拱肋節(jié)段永久橫撐安裝。拱肋節(jié)段線形通過(guò)張拉扣索進(jìn)行調(diào)整，其中扣索索力采用剛性?彈性支承法和蟻群算法相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算[12?13]。

本橋除第1號(hào)、2號(hào)寬大節(jié)段采用單肋吊裝外，其余節(jié)段均采用“半整體”吊裝工藝。主拱肋節(jié)段吊裝完成后，采用瞬時(shí)鎖定兩階段合龍技術(shù)進(jìn)行合龍[11]，完成結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

3.4 管內(nèi)混凝土一次頂升壓注

管內(nèi)混凝土的灌注是鋼管混凝土拱橋施工的關(guān)鍵步驟之一[14]，管內(nèi)混凝土灌注過(guò)程中，主拱肋的穩(wěn)定性不斷變化[15]。為減少施工中不確定性因素的影響，應(yīng)盡量減少管內(nèi)混凝土的灌注層級(jí)，并配置兩套灌注系統(tǒng)以便應(yīng)急處理。

管內(nèi)混凝土壓注方案為：通過(guò)增加硅粉、黏度改性材料及膨脹劑等添加劑優(yōu)化混凝土的工作性能，配制出保坍時(shí)間久、不離析、可泵性良好、強(qiáng)度高的混凝土；混凝土經(jīng)高落差輸送至拱座附近后，采用地泵從拱腳處開(kāi)始?jí)鹤?，主弦管?nèi)混凝土采用1次頂升壓注，平聯(lián)腔內(nèi)混凝土采用2次接力頂升壓注。

主拱肋矢高為44 m，為與后續(xù)拱上建筑施工及引橋墩身施工統(tǒng)一，選用HBT80混凝土輸送泵，在拱腳處設(shè)置壓注孔，在拱頂處設(shè)置出漿孔，在平聯(lián)腔接力頂升部位設(shè)置一組出漿孔和壓注孔。

為防止壓注過(guò)程中混凝土泄入水庫(kù)對(duì)橋下水體造成污染，對(duì)于出漿口流出的水泥漿、混凝土等集中排入5 m3料斗中進(jìn)行收集，并采用纜索吊機(jī)吊運(yùn)至岸上集中處理。在主拱肋下方設(shè)置安全防護(hù)平臺(tái)和防墜網(wǎng)，并在橋位上、下游水面拉設(shè)線狀攔截管，對(duì)壓注過(guò)程中或設(shè)備裝拆時(shí)不慎墜入河中的油污、漂浮物等進(jìn)行收集，運(yùn)至岸上處理。

壓注完成后，清洗設(shè)備，封堵壓注孔和出漿孔，清洗、拆除輸送泵管。待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，割除壓注管和出漿管，并及時(shí)封焊蓋板，蓋板利用原位割下的鋼管壁修邊坡口后復(fù)位安裝。最后對(duì)管內(nèi)混凝土的灌注質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖6 出漿口混凝土回收

3.5 拱上結(jié)構(gòu)裝配化施工

拱上結(jié)構(gòu)主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為保證整體受力性能，設(shè)計(jì)建議采用高空現(xiàn)澆的方式施工。由于高空施工作業(yè)環(huán)境差、施工工序繁雜、施工效率低下，而且安全風(fēng)險(xiǎn)極高，近年發(fā)展出了拱上結(jié)構(gòu)的預(yù)制或部分預(yù)制后吊裝施工技術(shù)[16?17]。對(duì)于拱頂Π形剛架，在預(yù)拼場(chǎng)正立預(yù)制后，采用纜索吊機(jī)吊運(yùn)至橋位，在橋位處設(shè)置臨時(shí)支墩進(jìn)行固定，再進(jìn)行濕接縫施工；對(duì)于拱上排架墩，將K形橫撐單獨(dú)在預(yù)拼場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，采用纜索吊機(jī)吊運(yùn)至橋位后與立柱整體現(xiàn)澆，這些技術(shù)從一定程度上減少了高空作業(yè)，但仍有較多的高空混凝土濕作業(yè)，存在較大的質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)拱上施工作業(yè)空間狹小，高空混凝土濕作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高、泄漏物污染多等特點(diǎn)，本橋在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有預(yù)拼場(chǎng)和大型纜索吊機(jī)的有利條件，進(jìn)一步優(yōu)化了拱上結(jié)構(gòu)預(yù)制單元的組成，將所有可能的工序全部轉(zhuǎn)移至預(yù)拼場(chǎng)完成，拱上結(jié)構(gòu)全部實(shí)現(xiàn)裝配化施工，加快了施工進(jìn)度，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工質(zhì)量。

3.5.1 拱頂Π形剛架的倒立預(yù)制及無(wú)支架安裝

拱頂Π形剛架腹板高度為4.322～1.415 m，變化范圍較大，為便于支立模板，減少高空作業(yè)量，采用倒立法預(yù)制，并采用無(wú)支架安裝技術(shù)。在預(yù)制場(chǎng)設(shè)置倒立法預(yù)制臺(tái)座，完成Π形剛架的預(yù)制，并預(yù)埋型鋼支腿，預(yù)留混凝土灌注孔；將Π形剛架轉(zhuǎn)運(yùn)至起吊區(qū)，利用纜索吊機(jī)進(jìn)行連續(xù)二次90°翻身，使Π形剛架由倒立翻轉(zhuǎn)為正立；利用纜索吊機(jī)將Π形剛架吊運(yùn)至橋位后，將型鋼支腿焊接于主拱肋上平聯(lián)板，對(duì)Π形剛架進(jìn)行臨時(shí)固定，并完成Π形剛架的受力骨架與主拱肋的連接；安裝濕接縫模板和護(hù)腳鋼板，從預(yù)留混凝土灌注孔澆筑濕接縫混凝土，并振搗密實(shí)，完成Π形剛架的安裝。

該方法不需要搭設(shè)變高度的預(yù)制胎架，不需在高空設(shè)置臨時(shí)支墩，縮短了工序循環(huán)時(shí)間，減少了高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.5.2 拱上排架墩長(zhǎng)線法預(yù)制吊裝

首先對(duì)拱上排架墩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在矩形空心薄壁混凝土立柱的外表面和內(nèi)壁設(shè)置鋼板，形成鋼箱混凝土柱；在預(yù)拼場(chǎng)內(nèi)，將排架墩的K撐和頂帽分別單獨(dú)預(yù)制后，再將外鋼箱壁板、空心薄壁鋼筋混凝土柱的鋼筋、內(nèi)腔鋼壁板、K撐、頂帽等作為整體進(jìn)行長(zhǎng)線法倒臥預(yù)拼；再拆分為多個(gè)節(jié)段采用纜索吊機(jī)吊裝，在橋位處完成節(jié)段鋼筋連接、焊接剩余外鋼箱壁板，并在高空免支模澆筑鋼箱內(nèi)補(bǔ)償收縮混凝土，完成排架墩施工。

該方法將除立柱混凝土外所有結(jié)構(gòu)物全部采用預(yù)制吊裝的方式施工，不需在高空搭設(shè)支架和模板，提高了結(jié)構(gòu)鋼筋的安裝精度，加快了施工進(jìn)度。

圖7 拱上排架墩吊裝

3.5.3 拱上預(yù)制T梁聯(lián)合架設(shè)

本橋拱上預(yù)制T梁共計(jì)10孔，兩端各設(shè)引橋2孔，每孔橫向設(shè)由4片T梁，共計(jì)14孔56片T梁，單片T梁長(zhǎng)16.5 m，總重約68 t。為提高預(yù)制T梁的架設(shè)效率，保證主拱肋結(jié)構(gòu)受力的對(duì)稱性，拱上預(yù)制T梁采用架橋機(jī)和纜索吊機(jī)聯(lián)合進(jìn)行架設(shè)。

圖8 洛河大橋進(jìn)入試運(yùn)營(yíng)階段

由于橋隧緊鄰，中間沒(méi)有路基過(guò)渡段，受到隧道空間的限制，隧道出口處引橋的預(yù)制T梁采用架橋機(jī)人工橫移架設(shè)。當(dāng)制梁端完成部分預(yù)制T梁架設(shè)后，形成了足夠的整機(jī)橫移空間和纜索吊機(jī)吊梁平臺(tái)，架橋機(jī)進(jìn)入正常架梁程序，同時(shí)采用纜索吊機(jī)進(jìn)行對(duì)岸預(yù)制T梁的安裝，交錯(cuò)完成全部拱上預(yù)制T梁的架設(shè)。最后架橋機(jī)過(guò)主橋，完成對(duì)岸引橋T梁的架設(shè)。

4 結(jié)論

1) 浩吉鐵路洛河大橋施工中，行車便道僅修建至兩側(cè)山坡頂部，拱橋建設(shè)全過(guò)程采用無(wú)便道施工技術(shù)，在保證施工質(zhì)量和施工連續(xù)性的前提下，避免了在峽谷地形一級(jí)水源地進(jìn)行山體的大面積開(kāi)挖，保護(hù)了綠水青山，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效益，符合當(dāng)前社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

2) 采用超長(zhǎng)聯(lián)串筒進(jìn)行高落差混凝土的輸送，同時(shí)采用2組并列的2次攪拌罐消除混凝土輸送過(guò)程中可能產(chǎn)生的離析，實(shí)現(xiàn)了峽谷地區(qū)無(wú)便道條件下高落差混凝土的快速、連續(xù)輸送，保證了混凝土的施工質(zhì)量。同時(shí)，減少了陡峭地形下混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境的破壞。

3) 采用“1+2”短線法臥拼和“半整體”吊裝技術(shù)，在狹小場(chǎng)地條件下高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了主拱肋的預(yù)拼和安裝，減少了資源占用和總體能耗。

4) 拱上排架墩及拱上Π形剛架的預(yù)制安裝施工方法，實(shí)現(xiàn)了拱上結(jié)構(gòu)的裝配化施工，縮短了工序循環(huán)時(shí)間，提高了結(jié)構(gòu)鋼筋的安裝精度，減少了拱上結(jié)構(gòu)混凝土濕作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，減少了對(duì)水體的污染。

[1] 許三平. 蒙華鐵路洛河大橋總體設(shè)計(jì)[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2018, 35(8): 44?49. XU Sanping. Overall design of Luohe large bridge of Mengxi-Central China railway[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2018, 35(8): 44?49.

[2] 楊勇. 重載鐵路大跨度上承式鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2018, 62(4): 107?111, 186. YANG Yong. Technical and economic comparison on heavy haul railway simply-supported girder with high-pier and large span[J]. Railway Standard Design, 2018, 62(4): 107?111, 186.

[3] ZHENG Jielian, WANG Jianjun. Concrete-filled steel tube arch bridges in China[J]. Engineering, 2018, 4(1): 143?155.

[4] Fujikura S, Bruneau M, Lopez-Garcia D. Experimental investigation of multihazard resistant bridge piers having concrete-filled steel tube under blast loading[J]. Journal of Bridge Engineering, 2008, 13(6): 586?594.

[5] CHEN Baochun, WANG Tonlo. Overview of concrete filled steel tube arch bridges in China[J]. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 2009, 14(2): 70?80.

[6] 王令俠. 新建南廣鐵路西江特大橋4 200 kN橫移式纜索吊機(jī)設(shè)計(jì)[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2014, 58(3): 59?62. WANG Lingxia. Design of 4 200 kN transversely- movable cable crane for Xijiang river super major bridge on newly-built Nanning-Guangzhou railway[J]. Railway Standard Design, 2014, 58(3): 59?62.

[7] 王成雙. 山區(qū)復(fù)雜條件超大跨徑拱橋拱座施工技術(shù)[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2009(9): 136?138, 147. WANG Chengshuang. Construction technologies of super-span arch bridge skewback in the complex mountainous conditions[J]. Railway Construction Technology, 2009(9): 136?138, 147.

[8] 蔡昱, 雷建華. 蒙華鐵路洛河大橋高陡坡無(wú)便道混凝土運(yùn)輸施工技術(shù)[J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版), 2018, 14(2): 251?254. CAI Yu, LEI Jianhua. Concrete transportation technology for high and steep slope without access road of Luohe bridge of Mengxi-Central China railway[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development (Applied Technology Edition), 2018, 14(2): 251?254.

[9] 王建軍, 韓玉, 馮智, 等. 合江長(zhǎng)江一橋200 t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段拼裝工藝[J]. 西部交通科技, 2015(7): 39?42. WANG Jianjun, HAN Yu, FENG Zhi, et al. Assembling technology of 200 t steel-tube arch rib segments in Hejiang Yangtze I bridge[J]. Western China Communications Science &Technology, 2015(7): 39?42.

[10] 袁長(zhǎng)春. 430 m跨上承式鋼管混凝土拱橋拱肋節(jié)段雙肋整體拼裝施工技術(shù)[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2009(5): 43?47. YUAN Changchun. Construction technology of double-rib integral assembly of arch rib section of 430 m span-supported concrete-filled steel tube arch bridge[J]. Railway Standard Design, 2009(5): 43?47.

[11] 趙劍發(fā). 準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋主橋鋼管拱架設(shè)方案比選[J]. 橋梁建設(shè), 2015, 45(1): 108?113. ZHAO Jianfa. Comparison of erection schemes for steel tube arch of main bridge of Huanghe river bridge on Zhungeer-Shuozhou railway[J]. Bridge Construction, 2015, 45(1): 108?113.

[12] 蔣平江, 雷建華. 蒙華鐵路洛河鋼管砼拱橋拱肋吊裝中的扣錨索索力計(jì)算[J]. 甘肅科學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 30(5): 89?94. JIANG Pingjiang, LEI Jianhua. Calculation of buckle anchor cable force in arch rib erection of Luohe concrete filled steel tube arch bridge in Inner Mongolia-Jiangxi railway[J]. Journal of Gansu Sciences, 2018, 30(5): 89?94.

[13] 顧穎, 姚昌榮, 李亞?wèn)|, 等. 大跨度鋼管混凝土拱橋安裝線形控制方法研究[J]. 橋梁建設(shè), 2014, 44(1): 107? 113. GU Ying, YAO Changrong, LI Yadong, et al. Study of alignment control method for installation of arch ribs of long span CFST arch bridge[J]. Bridge Construction, 2014, 44(1): 107?113.

[14] 陳寶春. 鋼管混凝土拱橋[M]. 3版. 北京: 人民交通出版社股份有限公司, 2016. CHEN Baochun. Concrete filled steel tubular arch birdges[M]. 3rd ed. Beijing: China Communication Press Co., Ltd., 2016.

[15] 王紅偉, 謝開(kāi)仲, 郭曉, 等. 大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土灌注過(guò)程穩(wěn)定性研究[J]. 世界橋梁, 2019, 47(5): 49?53. WANG Hongwei, XIE Kaizhong, GUO Xiao, et al. Study of stability of arch ribs of long-span concrete-filled steel tubular arch bridge during the concrete casting process[J]. World Bridges, 2019, 47(5): 49?53.

[16] 中鐵六局集團(tuán)有限公司. 一種鋼管拱橋拱上墩K撐的安裝方法: 中國(guó), 201610854207.4[P]. 2017?11?07. China Railway Sixth Group Co., Ltd. Installation method of K-braces on arch piers of steel tube arch bridge: China, 201610854207.4[P]. 2017?11?07.

[17] 中國(guó)鐵路總公司. 上承式拱橋拱上π型鋼架預(yù)制安裝方法: 中國(guó), 201510605803.4[P]. 2017?03?08. China Railway. Prefabricated installation method of π-shaped frame on arch of deck-type arch bridge: China, 201510605803.4[P]. 2017?03?08.

Green construction technology of a deck-arch railway bridge with concrete-filled steel-tube ribs in canyon area

LEI Jianhua1, 2, HE Xuhui1

(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Railway Development Investment Group Co., Ltd., Kunming 650118, China)

Taking the Luohe bridge in the new-built Haolebaoji-Ji’an railway segment as engineering background, the construction process of the bridge was discussed in the present study. Due to the steep terrain, steep construction dropping, and strict environmental protection requirement, a green construction technology, mainly including a construction scheme without access roads, a high-drop concrete conveying and secondary stirring device, “1+2” short-line horizontal assembling and “semi-integral” hoisting built process of the main arch, and assemblage construction technology of all of the spandrel structure, was proposed during the construction process. This novel and environmentally friendly technology minimizes the damage to the mountain and vegetation, realizes the rapid and continuous conveyance of large-volume concrete of the skewback with a high drop of 190 m, saves the land area of the pre-assembled site, improves the construction efficiency, brings down the overall energy consumption, and reduces the safety risks. The present green construction technology of Luohe bridge provides valuable experience for the construction of heavy-haul railway bridges in China.

canyon area; railway bridge; deck-arch bridge; green construction; Luohe Bridge

U44

A

1672 ? 7029(2020)12 ? 3104 ? 07

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200191

2020?03?12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(U1934209)

何旭輝(1975?)，男，貴州遵義人，教授，博士，從事橋梁抗風(fēng)與監(jiān)測(cè)評(píng)估研究；E?mail：xuhuihe@csu.edu.cn

(編輯 陽(yáng)麗霞)