曾 煒， 李 隆， 汪建群

(1.中交二航局 第二工程有限公司，重慶 401121； 2.湖南科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

1 工程概況

雙層、多層橋梁可充分利用橋梁的墩臺結(jié)構(gòu)形成立體交通，節(jié)約土地資源。目前雙層結(jié)構(gòu)體系在公鐵兩用橋梁中有較多應(yīng)用[1-3]。滬通長江大橋北引橋公鐵合建段采用雙層混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，鐵路線在下，公路線在上，均為雙幅設(shè)置，其立面設(shè)計如圖1。

圖1 橋型布置圖(單位：cm)

滬通長江大橋北引橋合建段的橫截面立面布置如圖2所示。合建段下層鐵路梁為7×49.2 m簡支梁，采用節(jié)段預(yù)制，架橋機節(jié)段拼裝，現(xiàn)澆濕接縫方法施工[4-7]。49.2 m簡支梁雙線設(shè)置，共14跨，采用直腹板單箱單室箱型截面，頂面寬12.2 m，底板寬6.2 m，梁高4.09 m，箱梁翼緣懸臂3.0 m，懸臂端部厚度20 cm，懸臂根部厚度62.8 cm，箱梁頂板厚34 cm，腹板厚50～90 cm，底板厚30～70 cm。橋梁分節(jié)段預(yù)制，每跨11個節(jié)段，節(jié)段長度有3.1、4.1 m兩種，最重梁段約重145 t。

圖2 下層鐵路梁及上層公路梁相對位置圖

合建段上層公路梁為(4×49.2+3×49.2)m連續(xù)梁，充分利用現(xiàn)場資源，采用落地、落梁混合高支架現(xiàn)澆施工。上層主梁采用斜腹板單箱單室箱形等高截面，雙幅設(shè)置，共計14跨，梁高2.8 m。主梁單幅頂寬16.49 m，外側(cè)懸臂長度3.9 m，內(nèi)側(cè)懸臂長度4.39 m，頂板厚度0.26 m；底寬6.8 m，底板厚度0.25～0.5 m；腹板厚度0.5～0.85 m。

由于線路是雙線設(shè)置，且受限于場地布置，架橋機變幅采用吊裝變幅不適用，且耗時較長，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出雙線箱梁橋機橫移變幅技術(shù)，能夠有效解決上述問題。合建段上層公路梁為支架現(xiàn)澆連續(xù)梁，且未設(shè)置橋面調(diào)平層，所以橋梁施工如何進行落地、落梁混合高支架設(shè)計，針對落地高支架變形及沉降控制以及無調(diào)平層箱梁線形及頂面標高控制是施工的重點和難點[8-10]。

本文闡述了滬通長江大橋北引橋公鐵合建段下層鐵路線預(yù)制梁和上層現(xiàn)澆梁現(xiàn)澆施工組織；介紹了雙線箱梁架橋機橫移變幅技術(shù)和無調(diào)平層箱梁線形及頂面標高控制技術(shù)。項目研究形成了公鐵合建雙層箱梁雙層混凝土箱梁立體施工關(guān)鍵技術(shù)，可為同類型工程施工提供參考。

2 下層鐵路梁施工組織

首先進行下層施工。下層鐵路簡支梁為雙幅布置，采用短線法節(jié)段預(yù)制、架橋機逐孔拼裝施工。由于雙幅布置公鐵兩用橋簡支梁墩身寬度較大，墩身高度較高，不利于下行式架橋機布置支撐系統(tǒng)，故本橋采用TP60型1 600 t上行式架橋機進行節(jié)段梁架設(shè)。

待節(jié)段梁養(yǎng)護強度達75%以上后，即可利用180 t龍門吊提梁至存梁區(qū)。節(jié)段梁提梁吊具采用專門設(shè)計，工廠化制造，制造精度和質(zhì)量均滿足施工要求。為避免后續(xù)節(jié)段梁拼裝有序進行，在內(nèi)箱室對每塊節(jié)段梁進行專門的編號，每塊梁對應(yīng)唯一的編碼，按照梁段架設(shè)的順序進行預(yù)制與堆存。由于節(jié)段拼裝孔跨不多，且橋下地質(zhì)條件比較有利，采用架橋機橋下取梁的方式，只需對運梁通道進行硬化處理，相對常規(guī)尾部喂梁方式，可節(jié)省大型提升站的建設(shè)和梁面運梁平車的費用。

節(jié)段梁采用運梁平車從預(yù)制場經(jīng)施工便道運輸至每孔橋跨下，起重天車橋下取梁，按從兩端往中間的順序提升并懸掛在架橋機下方，經(jīng)精確定位后即可落梁。最后施工濕接縫，張拉預(yù)應(yīng)力后拆除撐桿，梁段施工完成。具體節(jié)段梁安裝工藝流程圖如圖3。

圖3 節(jié)段梁安裝工藝流程圖

3 上層公路梁施工組織

上層公路梁分雙線左右幅設(shè)置，距地面約60 m高，左右幅總寬約34 m，與鐵路梁間距約12 m，支架安拆空間有限，施工起重設(shè)備及混凝土澆筑設(shè)備選型影響因素較多，如何提高設(shè)備及支架利用率，減少周轉(zhuǎn)作業(yè)量，合理安排雙線連續(xù)梁施工順序也是需要考慮的重點和難點。

通過研究，采用行走塔吊代替常規(guī)固定式塔吊，提高塔吊利用率，減少安拆作業(yè)量，在已完成施工的鐵路梁上增加一臺50 t汽車吊，前期用于鐵路梁面行走塔吊超大、超重部件的吊裝，后期用于落梁支架安拆周轉(zhuǎn)。采用混凝土布料桿用于高墩箱梁混凝土澆筑，提高布料精度及澆筑速度，澆筑過程更加可控。

合建段上層公路連續(xù)梁現(xiàn)澆施工充分利用現(xiàn)場資源，采用落地、落梁混合高支架現(xiàn)澆施工。0-N07#墩公路連續(xù)梁總體采用在下層鐵路簡支梁節(jié)段拼裝濕接縫處設(shè)置預(yù)埋件并搭設(shè)現(xiàn)澆支架和落地支架相結(jié)合的形式現(xiàn)澆，其施工工藝流程如圖4所示。另外，0-N04#墩先逐跨澆筑左幅2跨，然后澆筑右幅2跨，左右幅交替的施工順序；N04-N07#墩先逐跨澆筑左幅聯(lián)，再澆筑右幅聯(lián)的施工順序。

圖4 0-N07#墩公路連續(xù)梁施工工藝流程圖

4 下層雙線箱梁架橋機橫移變幅技術(shù)

4.1 總體思路

常規(guī)節(jié)段箱梁為單線設(shè)置，通過架橋機縱向移動逐跨架設(shè)施工，工藝較完善。為減少架橋機安拆次數(shù)，節(jié)約工期及成本，待左幅節(jié)段箱梁架設(shè)完畢后，架橋機需進行橫移變幅施工作業(yè)，轉(zhuǎn)移到右幅進行節(jié)段箱梁的架設(shè)。通過對架橋機橫移變幅方案進行比選，綜合考慮工期、成本、施工可操作性等因素，決定采用自制型鋼橫梁作為變幅軌道，并通過四氟滑板、潤滑油等措施減少摩擦，采用手拉葫蘆橫移中支腿主梁并進行臨時錨固，最終完成橫移變幅工作。

4.2 工藝流程

具體變幅工藝流程如下：

架橋機前移至N03#墩，利用架橋機的主起重天車將臨時中支腿的主梁吊裝到 N01#墩及 N02#墩的墩頂上擱放(預(yù)留出分離前后中支腿位置)，進行橫移變幅準備。

拆除前支腿，后中支腿油缸頂升5 cm，然后頂升前支腿使其承載，后中支腿油缸卸荷，此時架橋機主桁架后部受力轉(zhuǎn)換到前支腿上，利用主起重天車將后中支腿臺車與主梁拆解分離，吊放到前支腿旁側(cè)。

將焊接好的雙拼“工 25”的型鋼放置在 N1#墩左右幅墩頂塊上，根據(jù)主梁的寬度確定擺放位置，將工字鋼軌道進行固定，在上表面涂抹潤滑油。將焊接好的 4 塊限位滑板按照橫梁腳板位置放置在軌道上，并在軌道與滑板中間加放四氟滑板，減少橫移主梁時產(chǎn)生的摩擦力。用天車將主梁吊裝放置在滑板上，并用手拉葫蘆對主梁進行左右幅轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移主梁過程中，當左方主梁頂端到達桁架下方合適位置后，安裝連系梁，隨后繼續(xù)向右幅轉(zhuǎn)移主梁。到位后，用三向千斤頂分別將主梁左右頂起，抽出工字鋼軌道，并對主梁進行臨時錨固。

將臨時中支腿主梁吊裝到 N01#墩墩頂，并與連系梁連接，用電動扳手緊固螺栓。再將后中支腿臺車吊至臨時中支腿的主梁上安裝，前支腿卸載，此時后中支腿受力，然后前支腿油缸收縮。見圖5。

圖5 重新安裝中支腿

利用起重天車將前支腿拆除安裝至 N02#墩前中支腿南通側(cè)，前中支腿油缸頂升 5 cm，然后頂升前支腿使其承載。前中支腿油缸卸荷，此時架橋機主桁架前部受力轉(zhuǎn)換到前支腿上，使前中支腿與主桁架脫空。隨后分解前中支腿，用自制焊接的雙拼工字鋼軌道，將前中支腿主梁轉(zhuǎn)移到右幅，抽開工字鋼，用臨時中支腿主梁置換前中支腿主梁，然后將主桁架前部分受力轉(zhuǎn)換到前中支腿上，接著拆除前后支腿。

采用專用連系梁將臨時中支腿的主梁和前后中支腿的主梁進行連接，并用電動扳手擰緊連接螺栓。先將主梁后退至前后懸臂等長的位置處，然后將舉起重天車移至主桁架中間，兩個輔助行車分別移至主天車對稱位置，再安裝中支腿與主桁架的錨固措施，安裝橫移液壓系統(tǒng)，準備橫移變幅作業(yè)。

液壓系統(tǒng)啟動，開始主梁橫移作業(yè)。橫移時，通過在前后主梁上作出標記，可直接觀察到前后中支腿橫移是否同步，在前后中支腿上分別設(shè)專人同步指揮。主梁橫移到位后，拆除臨時中支腿主梁與中支腿主梁的連接，主桁架縱移到節(jié)段箱梁安裝狀態(tài)。至此完成架橋機的變幅施工。見圖6。

圖6 架橋機橫移變幅施工到位

5 上層無調(diào)平層箱梁線形及頂面標高控制

上層公路梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)自下而上依次為3～8 mm防水粘結(jié)層、60 mm改性瀝青SMA-20下層、改性乳化瀝青粘層、40 mm改性瀝青SMA-13面層，并未設(shè)置橋面調(diào)平層。橋梁施工最大單次澆筑節(jié)段橋面寬17.74 m，長57.82 m，橋面縱坡達到5.8‰、橫坡為2%，平面尺寸大、標高變化大、設(shè)計施工要求高是項目施工重難點，這也導(dǎo)致箱梁頂面標高及平整度控制顯得尤為關(guān)鍵。箱梁線形影響因素及施工控制方法，一方面在施工中需要嚴格按照設(shè)計及規(guī)范要求進行各工序施工作業(yè)，加強管理控制，避免梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)力及線形偏離預(yù)期；另一方面需要對箱梁施工進行監(jiān)控，以達到預(yù)期目標。

現(xiàn)澆箱梁預(yù)拱度主要由現(xiàn)澆支架在荷載作用下的沉降變形量和設(shè)計預(yù)拱度組成。準確的預(yù)拱度設(shè)置是箱梁線形標高控制的前提與保障，施工中以上述兩項之和作為立模預(yù)拱度控制標準，跨中預(yù)拱值按二次拋物線過渡計算其他位置。

支架搭設(shè)遵循“自下向上，先主體、后附屬，同施工方向搭設(shè)”的原則，搭設(shè)過程中需保證各部件連接質(zhì)量，避免荷載作用下產(chǎn)生過大的非彈性變形及不均勻沉降，影響線形控制及施工安全。針對本工程特點，在常用鋼管少支架基礎(chǔ)上研究設(shè)計落地、落梁混合高支架，見圖7。

圖7 上層公路梁落地、落梁混合支架結(jié)構(gòu)

支架搭設(shè)完成檢查合格后進行加載預(yù)壓，消除非彈性變形，將彈性變形值與理論值作比較，作為預(yù)拱度調(diào)節(jié)及立模標高依據(jù)。預(yù)壓總重量按施工總荷載的1.3倍考慮，預(yù)壓加載部位、順序,與箱梁施工時支架實際受力狀況相匹配。布設(shè)沉降觀測點實時監(jiān)控變形，見圖8。

圖8 支架沉降觀測點布置

支架預(yù)壓完成，預(yù)拱值通過卸荷塊調(diào)整完畢后進行模板安裝。底模按測量定位鋪設(shè)好后復(fù)測標高并固定；側(cè)模安裝好后進行精確調(diào)位，以平面位置及翼緣板標高控制為主，調(diào)節(jié)完畢后緊固所有緊固件，并進行復(fù)測；內(nèi)模采用小塊鋼模拼裝，需嚴格控制結(jié)構(gòu)尺寸并做好支撐系統(tǒng)。

上層公路連續(xù)梁采用C50高性能混凝土，單次最大澆筑方量730 m3。箱梁澆筑前根據(jù)預(yù)拱度及設(shè)計頂面高程計算出混凝土澆筑控制頂標高，在頂板布置頂面標高控制定位筋。U型定位筋與梁體鋼筋焊接牢靠，頂面按梁頂標高減2 cm控制，縱向定位筋采用φ20圓鋼，頂面即梁頂標高。見圖9。U型定位筋橫向2 m/道，縱向4 m/道布置，縱向定位筋直接放在U型筋上，根據(jù)頂板澆筑情況縱向拖動。頂板收面時采用鋁合金刮板拖動控制頂面標高、平整度、傾斜度并提漿。

圖9 頂面標高控制示意

施工過程中需要采取措施嚴格控制預(yù)應(yīng)力施加精確度并減少預(yù)應(yīng)力損失。為更好地控制落地落梁混合支架受力及變形協(xié)調(diào)性，以確保結(jié)構(gòu)安全，特引入監(jiān)控手段對支架進行實時監(jiān)測。施工過程中通過對梁段立模、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等各工況下梁體及支架變形情況進行監(jiān)控量測，與理論計算值進行對比分析，及時修正調(diào)整預(yù)拱度值及立模標高，從而使最終箱梁線型達到或接近設(shè)計目標值。通過固定時間觀測梁體變形并結(jié)合相對標高法來降低或消除溫度變化對橋梁線形的影響。

通過過程控制及施工監(jiān)測，無調(diào)平層公路連續(xù)梁線型及頂面標高得到有效控制，落地、落梁混合支架沉降控制及協(xié)調(diào)變形能力也得到有效驗證。整聯(lián)箱梁施工完成后，增加箱梁徐變觀測，對各期徐變數(shù)據(jù)進行處理分析，核查預(yù)測徐變觀測趨勢，預(yù)測累計徐變值是否超限，為后續(xù)類似工程施工提供經(jīng)驗與參考。

6 結(jié)論

本文以滬通長江大橋北引橋公鐵合建段雙層混凝土箱梁施工工程為依托，形成了公鐵兩用雙層混凝土箱梁立體施工成套技術(shù)。主要結(jié)論有：

a.研發(fā)了架橋機橫移變幅施工技術(shù)。為減少架橋機安拆次數(shù)，節(jié)約工期及成本，待下層左幅節(jié)段箱梁架設(shè)完畢后，架橋機需進行橫移變幅施工作業(yè)，通過自制型鋼橫梁作為變幅軌道，并通過四氟滑板、潤滑油等措施減少摩擦，轉(zhuǎn)移到右幅進行節(jié)段箱梁的架設(shè)?；跈M移變幅施工技術(shù)，成功解決了雙線橋梁架設(shè)難題，安全、高效完成雙線混凝土節(jié)段梁架設(shè)安裝施工。

b.自主研發(fā)了落地、落梁混合高支架現(xiàn)澆施工方法。合建段上層公路連續(xù)梁現(xiàn)澆施工充分利用現(xiàn)場資源，在下層鐵路簡支梁節(jié)段拼裝濕接縫處設(shè)置預(yù)埋件并搭設(shè)現(xiàn)澆支架和落地支架相結(jié)合的形式現(xiàn)澆。通過調(diào)整支架剛度解決落地、落梁支架變形協(xié)調(diào)并控制沉降變形；裝配式落梁支架的應(yīng)用提高了支架加工精度，減少了現(xiàn)場安拆工作量及周轉(zhuǎn)材料損耗。

c.提出了無調(diào)平層現(xiàn)澆箱梁線形及標高控制技術(shù)，通過過程控制及施工監(jiān)控系統(tǒng)，解決無調(diào)平層箱梁線形控制難題，確保箱梁線形滿足設(shè)計要求。

滬通長江大橋北引橋公鐵合建段雙層混凝土箱梁施工過程中應(yīng)用該技術(shù)，保質(zhì)、保量、按工期要求圓滿完成了雙層、雙線共28跨箱梁施工。實踐驗證該技術(shù)已十分成熟，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，對類似工程具有良好的推廣價值。