譚文鵬、張厚英

（貴州大通路橋工程建設(shè)有限公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的形式和數(shù)量日益增多，同時(shí)出現(xiàn)了各式各樣的施工工藝和方法。高原山區(qū)不具備沿海、沿江地區(qū)的水運(yùn)及浮吊條件，鋼構(gòu)件的運(yùn)輸、施工受環(huán)境及交通限制等因素的影響較多，在山區(qū)建造鋼混組合梁橋?qū)⒚媾R不少的困難和挑戰(zhàn)。根據(jù)都安高速云霧大橋引橋在施工中遇到的諸多問題，對山區(qū)特定地形條件下鋼混組合梁橋施工進(jìn)行研究，為同類橋型建設(shè)提供參考。

1 工程概況

貴州都勻至安順高速公路云霧大橋引橋上部結(jié)構(gòu)為多梁式鋼混組合梁結(jié)構(gòu)，都勻岸、安順岸引橋分別為三聯(lián)、兩聯(lián)4×40m 鋼混組合梁結(jié)構(gòu)。該橋引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“焊接鋼板梁+預(yù)制橋面板”，鋼梁由三根工字型主縱梁、橫梁及小縱梁組成。在墩頂及跨間位置，各片主梁間設(shè)置橫向連接系，其中在墩、臺頂支撐處及跨中處采用實(shí)腹式構(gòu)造，跨間其他位置采用H 形斷面小橫梁；在相鄰兩片主梁之間設(shè)置一道小縱梁，小縱梁固定在橫向連接系頂端。鋼梁上安裝預(yù)制鋼筋混凝土橋面板，橫橋向橋面板懸挑1275mm，橋面板與鋼梁通過剪力釘連接，見圖1。

圖1 云霧大橋引橋結(jié)構(gòu)效果圖

2 施工難點(diǎn)

第一，鋼梁為多梁式結(jié)構(gòu)，單根鋼梁結(jié)構(gòu)剛度低、穩(wěn)定性差；鋼梁結(jié)構(gòu)連續(xù)段拼接縫處于蓋梁之外，架設(shè)時(shí)需要懸拼對接；采取架橋機(jī)架設(shè)施工，需要考慮鋼橫梁和橋機(jī)支腿的空間沖突問題。

第二，橋梁處于平面曲線上，最小半徑r=1100m，鋼梁設(shè)計(jì)采取以直代曲原則，若采取頂推施工工藝，則需橫向糾偏。

第三，多梁式鋼混組合梁結(jié)構(gòu)，拼裝時(shí)需考慮平面線形、預(yù)拱度（最大118mm）、橫坡（最大2%）等多維度的線形，同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)剛度低，架設(shè)全過程還需考慮成橋應(yīng)力、線形均能滿足要求。

第四，引橋橋址地勢陡峭且安順岸引橋橋臺與隧道洞口的距離僅有1m，鋼梁拼裝后寬度達(dá)10.8m，梁高1.7m，無法在隧道洞內(nèi)實(shí)現(xiàn)拼裝。

第五，整跨鋼梁運(yùn)輸需要克服曲線運(yùn)輸、縱坡適應(yīng)等問題，以保證運(yùn)輸過程安全。

3 施工方案對比

同類型的小跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁通常采用頂推法和架橋機(jī)整跨架設(shè)法施工。通過方案對比，優(yōu)先選擇架橋機(jī)整跨架設(shè)施工方案。

3.1 頂推施工

第一，采用頂推法施工，在鋼梁前端安裝導(dǎo)梁，同時(shí)每個(gè)橋墩墩頂需設(shè)置多套頂推千斤頂、扁頂（作為換頂設(shè)備），鋼梁伸縮縫處需設(shè)置臨時(shí)連接措施，從而會導(dǎo)致工程成本增高。

第二，該橋多梁體系導(dǎo)致整跨鋼梁橫向剛度較弱，對應(yīng)每根鋼主梁在蓋梁上均需設(shè)置千斤頂，千斤頂?shù)臄?shù)量增多將大大增加控制難度。

第三，該橋處于曲線上，每個(gè)墩頂處都需要進(jìn)行多次橫向糾偏，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。

第四，由于該橋處于山區(qū)，墩柱高度最高達(dá)80 余米，臨時(shí)墩施工、頂推千斤頂安裝、拆除均存在較大困難。

第五，在該工程無場地且鋼梁拼裝寬度超出隧道的條件下，首次頂推需要采取復(fù)雜的尾部配重措施。

第六，頂推施工中為解決橋面板如何安裝的問題，需要增加吊裝設(shè)備，且設(shè)備自重需嚴(yán)格限制[1]。

3.2 架橋機(jī)架設(shè)施工

第一，架橋機(jī)需考慮全幅寬度的吊裝問題，架橋機(jī)橫向?qū)挾仍黾樱ㄖ麒扉g距達(dá)12m），橫向、縱向穩(wěn)定性需加強(qiáng)。

第二，整跨架設(shè)需保證鋼梁吊裝過程的平衡性和鋼梁穿越支腿的要求，在空間上、同步上提出較高要求，見圖2。

圖2 鋼梁整跨吊裝示意圖

第三，鋼橫梁與架橋機(jī)支腿在蓋梁上空間問題解決有兩種方案：方案一，采取前后雙前支腿形式，鋼橫梁以“過門檻”形式逐步穿過支腿，見圖3。該方案將使架橋機(jī)造價(jià)適當(dāng)增加、雙支腿導(dǎo)致蓋梁空間顯得更加局促、過支腿過程比較復(fù)雜且過程安全、隱患較大。

圖3 鋼橫梁“過門檻”示意圖

方案二，拼裝時(shí)，少裝一道鋼橫梁。待整跨鋼梁架設(shè)就位后，再行懸空安裝鋼橫梁。

第四，架橋機(jī)安裝橋面板較為方便，無需其他吊裝設(shè)備，且橋面板吊裝過程沒有多余的施工荷載。

第五，都勻岸可以直接在路基段實(shí)施拼裝，龍門吊作為起重設(shè)備。

第六，設(shè)計(jì)一種運(yùn)梁平車，使鋼梁與臺車之間在曲線運(yùn)輸時(shí)可以相對自由，上下坡時(shí)臺車車身與行走系統(tǒng)可以豎向轉(zhuǎn)動，從而保證鋼梁運(yùn)輸全過程安全。

第七，安順岸引橋在地形陡峭條件下，龍門吊基礎(chǔ)施工措施復(fù)雜，故采取塔吊實(shí)現(xiàn)鋼梁拼裝更可靠。

第八，安順岸引橋拼裝，需搭設(shè)一跨平臺作為第一跨鋼梁的拼裝場。拼裝平臺需要足夠的剛度，以滿足第一跨拼裝需求。第一跨施工完成后，拼裝平臺仍需作為第一跨的支撐，使第一跨鋼梁滿足后續(xù)鋼梁拼裝場的承載力和剛度需求。

4 安順岸架橋機(jī)整跨架設(shè)施工方案

安順岸引橋由于沒有路基作為拼裝場，需要設(shè)置臨時(shí)拼裝平臺會導(dǎo)致一系列應(yīng)力、線形、空間沖突、吊裝設(shè)備等困難和問題，并呈現(xiàn)出明顯的山區(qū)鋼混組合梁施工的特點(diǎn)，因此，以安順岸引橋施工為例展開分析。

第一，利用鋼管-貝雷支架作為施工平臺，安裝第一層拼裝臺座與第一跨支座，利用臺座與支座共同完成第一跨鋼梁拼裝。

第二，通過對不同施工階段調(diào)節(jié)第一層拼裝臺座的高低，實(shí)現(xiàn)對第一跨鋼梁線形及應(yīng)力的控制。第一跨施工時(shí)，利用第一層臺座調(diào)整第一跨鋼梁預(yù)拱度，完成鋼梁拼裝。第一跨鋼梁拼裝完成后，降低第一層臺座高度，使鋼梁完全由兩端支座支承，鋼梁在鋪裝預(yù)制板后能夠自由下?lián)稀５谝豢鐦蛎骖A(yù)制板鋪裝完成24h 后（使鋼梁具有足夠產(chǎn)生正常下?lián)系臅r(shí)間），升高第一層臺座，使之與梁底緊密接觸，保證第一跨作為后續(xù)鋼梁拼裝場的承載力和剛度需求，見圖4。

圖4 鋼梁拼裝示意圖

第三，設(shè)置第二層臺座，拼裝其余跨鋼梁。第一聯(lián)鋼梁及預(yù)制板架設(shè)完畢，拆除第一層臺座，再澆筑第一聯(lián)所有濕接縫。在解除整聯(lián)鋼混組合梁的臨時(shí)支撐和施工荷載后，一次性澆筑整聯(lián)濕接縫，鋼梁完全在結(jié)構(gòu)自重的自然狀態(tài)下下?lián)?，保證鋼混組合梁的應(yīng)力、線形符合理想成橋狀態(tài)。

第四，第二層臺座設(shè)計(jì)為折疊式臺座，即臺座與橋面為鉸接，鋼梁拼裝完準(zhǔn)備運(yùn)輸時(shí)可以放倒臺座，使運(yùn)梁平車能順利跨越通過臺座位置。同時(shí)，通過第二層臺座調(diào)整后續(xù)鋼主梁拼裝預(yù)拱度。

第五，配置三臺運(yùn)梁平車（A、B、C），其中兩臺（A、B）在將前一跨鋼梁運(yùn)出去的同時(shí)，即可在拼裝場內(nèi)以另一臺運(yùn)梁平車（C）作為臨時(shí)臺座，與第二層臺座一起完成下一段鋼梁的拼裝。

第六，前一跨鋼梁由架橋機(jī)吊起后，將兩臺運(yùn)梁平車（A、B）退回拼裝場，此時(shí)后一跨鋼梁尚未拼裝完成，利用退回來的兩臺平車中的一臺（A）作為臨時(shí)拼裝臺座，完成該跨剩余鋼梁拼裝。另一臺平車（B）待鋼梁拼裝完成后使用塔吊吊起。

第七，將第二層臺座放倒，鋼梁由兩輛運(yùn)梁平車（C、A）運(yùn)出，將塔吊吊起的運(yùn)梁平車（B）吊至下一跨鋼梁端頭位置處作為臨時(shí)拼裝臺座，同時(shí)立起放倒的第二層臺座，開始下一跨鋼梁安裝[2]。

5 架橋機(jī)整跨拼裝架設(shè)施工技術(shù)特點(diǎn)和施工要點(diǎn)

第一，通過三臺車循環(huán)對調(diào)使用，解決拼裝與架設(shè)時(shí)間、空間沖突問題，大大節(jié)約工期，從而使該工藝相對頂推施工更具推廣價(jià)值。

第二，以雙層臺座方式實(shí)現(xiàn)提高鋼梁拼裝質(zhì)量和保證鋼梁成橋應(yīng)力、線形。

第三，解決場地受限條件下的同軸線的拼、運(yùn)、架施工時(shí)間和空間沖突問題，開拓同類條件下施工應(yīng)用的思路，即使場地充足情況下也可以實(shí)現(xiàn)增加工作面的目的，從而在質(zhì)量、安全、成本等方面實(shí)現(xiàn)全面提升[3]。

第四，第一層臺座的上下可調(diào)范圍必須大于第一跨鋼梁的設(shè)計(jì)預(yù)拱度+第一跨鋼梁鋪裝預(yù)制板后的下?lián)现怠?/p>

第五，在鋪裝第一跨橋面預(yù)制板前將第一層臺座調(diào)低，保證臺座不干擾主梁的正常下?lián)稀?/p>

第六，第一跨預(yù)制板鋪裝完成后，需將第一層臺座調(diào)高，使之緊貼鋼梁底面，保證在第一跨橋面拼裝其余節(jié)段時(shí)，外加荷載能夠直接通過臺座傳遞至鋼管支架進(jìn)而傳遞至基礎(chǔ)，從而確保主梁不會再產(chǎn)生多余下?lián)稀?/p>

第七，在一聯(lián)鋼梁及橋面預(yù)制板全部架設(shè)鋪裝完成后，方能澆筑濕接縫混凝土，以保證橋面的整體性。

第八，第一層臺座拆除、橋面荷載清除完成之后，方能實(shí)施濕接縫混凝土澆筑，保證濕接縫混凝土澆筑過程整聯(lián)鋼梁下?lián)蠀f(xié)調(diào)性[4]。

6 結(jié)論

該鋼混組合梁結(jié)構(gòu)系首次在貴州山區(qū)應(yīng)用，出現(xiàn)了在特定山區(qū)地形條件下施工困難較大的問題。通過一系列施工創(chuàng)新舉措，全方位解決了所有施工難題，且能保證高質(zhì)量、安全、快速、經(jīng)濟(jì)地完成施工。主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：

第一，利用第一跨橋面作為鋼梁拼裝場，解決了同軸線施工拼、運(yùn)、架過程的時(shí)間、空間問題。

第二，設(shè)置兩層拼裝臺座，兩層臺座均可調(diào)節(jié)高低，在滿足施工需求的同時(shí)，保證施工過程中的鋼梁線型、應(yīng)力始終與成橋后的線形、應(yīng)力相吻合。

第三，設(shè)計(jì)一種可折疊臺座，保證在不移動臺座的情況下放倒臺座，可以使運(yùn)梁平車順利通過。

第四，配置三臺運(yùn)梁平車，并保證其中一臺運(yùn)梁平車始終在拼裝場內(nèi)作為尾端臨時(shí)臺座，實(shí)現(xiàn)快速拼梁、架梁不間斷施工作業(yè)。

第五，設(shè)計(jì)了整跨鋼梁運(yùn)輸臺車，解決了鋼梁運(yùn)輸過程的安全問題。

通過對特定山區(qū)地形條件下的山區(qū)多梁式鋼混組合梁整跨拼裝架設(shè)施工技術(shù)研究，為今后鋼混組合梁設(shè)計(jì)、施工提供可參考實(shí)例。