跨高速公路的铁路钢桁梁施工技术.pdf

・桥涵工程・跨高速公路的铁路钢桁梁施工技术赵晋平（中铁十七局集团有限公司太原０３０００６）摘要准池铁路跨大呼高速公路特大桥８０ｍ钢桁梁施工中，在保证施工安全及不影响大呼高速公路行车安全的前提下，充分利用大呼高速公路有限的场地，采用吊车直接吊装杆件拼装钢桁梁，减少了施工中存在的中间环节，既加快了施工进度，又节约了成本。关键词钢桁梁直接吊装施工安全节约成本加快进度中图分类号Ｕ４４５．４文献标识码Ｂ———文章编号１００９４５３９（２０１３）增２００２２０４１引言随着国家大力投资基础建设，桥梁建设得到大力的发展。钢结构桥梁具有受力明确、结构轻便、施工快速等优点，在各种大跨度桥梁结构中被广泛应用，随着钢材性能的持续提高以及高强度螺栓制造技术的不断发展，以高强度螺栓为现场主要连接方式的整体节点式钢桁梁，逐渐成为近年来刚结构桥梁的主要结构形式。２工程概况跨大呼高速公路特大桥钢桁梁设计为双线Ｉ级铁路，设计时速１６０ｋｍ。桥址位于朔州市右玉县右卫镇高墙框村，与高速公路相交处铁路中心里程为ＤＫ４１＋１０４．９（交叉处公路中心里程为Ｋ１６９＋９４２），—孑Ｌ跨形式为２３２—ｍ简支Ｔ梁＋１８０ｍ钢桁梁，桥梁起讫里程ＤＫ４０＋９８６．１３～ＤＫ４２＋１５３．１７，全长ｌ１６７．０４延米，与大呼高速公路斜交１１３。角。采用ｌ一８０ｍ钢桁梁跨越大呼高速公路，两端墩位号为２＃、３＃，位于直线上（见图１）。３结构特点（１）主梁采用无竖杆三角桁式，两片主桁的横向中心距（桁宽）１１．６ｍ，桁高１２ｍ，节间距１０ｎｌ。（２）跨度８０ｍ，道砟桥面，梁长８１．５ｍ，节问长度均为１０ｍ。（３）主桁——收稿日期：２０１３０８１０⑦——————卜＿』生坚卫一１＠ｉｉ设皿砬皿盔ｉ；ｒ————————ｉ阡开＿呻＿１图１—１８０ｍ钢桁梁跨越大呼高速公路（单位：ｍ）上、下弦杆均采用箱形截面，上弦杆高约１０００ｍｍ，下弦杆高约１５００ｍｍ；上、下弦杆腹板宽均为８００ｍｍ，腹板高分别为１５０２ｍｍ和ｌ４７２ｍｍ；上弦杆的上翼板、下弦杆的下翼板宽均为９５０ｍｍ，斜腹杆采用箱形截面和Ｈ型截面，翼板外宽为８００ｍｍ，杆件高为７６０～８６０ｍｍ，主桁节点采用整体节点形式，上、下弦杆在节点外拼接，斜腹杆采用对拼和内插两种形式与整体节点拼接。上、下弦杆及斜腹杆均采用全截面焊接形式。（４）平纵联上平联撑杆截面高４００ｍｍ，翼缘宽４００ｍｍ，翼缘板厚１６ｍｍ，腹板厚１２ｍｍ，斜杆杆件截面高３６８ｍｍ，翼缘宽４００ｍｍ，翼缘板厚１６ｍｍ，腹板厚１２ｍｍ，上平联有一块节点板与主桁节点板焊接，平铁道建筑技术ＲＡ／ＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｌ增２）万方数据・桥涵工程・联斜杆用高强度螺栓与平联节点板内插连接，平联撑杆均用高强度螺栓与平联节点板对拼连接。４施工制约因素特大桥跨越大呼高速公路处为曲线路段，钢桁梁梁底距高速公路路面净距７．５ｍ，施工阶段为满足高速公路行车的最低要求，桥下净空按５．０ｍ控制。钢桁梁跨越大呼高速公路，不仅要考虑跨路施工本身对安全的要求，还要考虑高速公路来往车辆行车的安全。无疑，在满足高速公路行车安全的前提下，如何能既快又节约成本地完成钢桁梁的施工成为本工程的难点。５施工方案对比（１）顶推法顶推法施工要在１＃、２＃墩直接搭设鹰架预装钢桁梁，不仅要在１＃、２刺敦之间搭设临时支墩，并且要准备顶推的地锚、牵引设备，这样不仅增加了成本，还浪费了施工时间。（２）直接吊装法大呼高速公路车流量小，可充分利用这个特点对大呼高速公路进行半封闭施工，这样节省了在ｌ＃、２＃墩之间架设临时支墩和鹰架的时间和费用，提高了工程效率。６直接吊装法施工方案—跨大呼高速公路特大桥１８０ｍ钢桁梁采用膺架法架设，用吊车直接在鹰架上吊装钢桁梁杆件并组装。钢桁梁预拼在出厂前完成，现场拼装场地主要满足杆件、构配件、机具的存放和机械设备的组装、停放和施工作业场地。该场地内设置上弦杆、下弦杆、腹杆、横撑存放台座；上弦杆翻身台座、节点板存放区、喷砂车间等。场地内的１台１００ｔ汽车吊机负责杆件的倒运、上梁工作。６．１临时支架施工方案为了确保钢桁梁施工期间不影响大呼高速公路行车安全，采用膺架法架设钢桁梁。全桥共设８个临时支墩，贝雷梁采用国产公路专用贝雷梁，本桥贝雷梁最大跨径１５ｍ，临时支架已通过山西省交通勘察设计院桥梁所验算。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（１）３＃、４＃１ｌ台时支墩分别位于高速公路左、右幅超车道上，１群、２＃、５＃、６＃临时支墩位于高速公路坡脚以外，其余２个临时支墩利用铁路桥２＃、３撑墩承台作基础。临时支墩基础采用钢筋混凝土条形基础并预埋规格为？００ｍｍｘ？００ｍｍｘ１０ｍｍ的钢板和锚固钢筋，锚固上接钢管墩。（２）临时支墩全部采用钢管拼装。每个钢管支墩均采用８根直径为筘３０ｍｍ，壁厚１０ｍｍ的螺旋钢管，钢管支墩顶部设钢制钢管砂筒。为了增加其稳定性，钢管支墩纵向设８道通长６２０钢筋拉接，每根钢筋与对应的每根钢管在支墩顶焊接，保证整个临时支墩在纵向连成一个整体。每排钢管横桥向连接每２．０ｍ高采用［１４ｂ槽钢交叉连接，增强整体稳定性。（３）贝雷梁下（钢管支墩顶部的砂筒上面）横向设双Ｉ４５ｂ工字钢作横向分配梁。（４）承重桁架梁采用３４大片贝雷梁，每排贝雷梁之间用［１０号槽钢支撑连接，其中在左右腹板下各设置５片，间距３０ｃｍ，底板下设置１６片，间距６０ｃｍ，左右翼板外侧各设４片贝雷梁，间距４５ｃｍ（龙门吊行走之用）。（５）在梁体外侧翼板（龙门吊行走部分）放置长度为１２００ｍｍ的Ｉ２０ｂ工字钢（工字钢和贝雷梁采用ｕ形螺栓连接），工字钢纵向焊接Ｐ４３的钢轨，作为３０ｔ龙门吊的行走轨道。（６）安全防护：为了保证施工及高速公路行车安全，在贝雷梁上横向铺设１０ｃｍ×１２ｃｍ的方木（间距为２０ｃｍ），方木上满铺５ｃｍ厚木板封死，保证整个桥面封闭。平台上两侧设置２．０ｍ高婵８．５ｍｍ钢管防护栏杆并挂设细眼安全网封闭（安全网网目密度不低于８００目／１００ｃｍ２），防止施工中钢筋、小型构配件或其他物体掉落到桥下。（７）排水设计：为了防止施工用水或雨水排到公路路面上，影响行车及施工人员安全，采取以下排水措施：钢桁梁安装期间：采取支架平台上木板两侧设水槽，水槽宽１５ｃｍ，高１０ｃｍ，泄水点设在高速公路水沟上方（此处平台上通过预留６１００的孔，再安装，ｂｌｏｏ的Ｕ－ＰＶＣ垂直管，将水流下排至水沟）便于雨水排人高速公路两侧水沟。２０１３ｌ增２）万方数据・桥涵工程・６．２施工安全钢桁梁跨越大呼高速公路，为确保高速公路行车安全，钢桁梁施工前必须做好各项安全防护工作，并在通过高速公路管理部门批准后在线路跨越点高速公路上方搭设临时支架。６．２．１施工安全方案为保证临时支架施工安全及道路通行安全，拟采用半幅封闭、双向通行的施工方式。注：左幅、右幅以呼和浩特往大同方向为参照。（１）左幅临时支架施工支架施工时对该侧行车道范围进行交通管制，按照要求设置交通警示和引导措施，将所有行驶车辆引至反向车道通过。为减小施工对道路行车造成的影响，施工区域与行车区域之间采用水马进行隔离。（２）右幅临时支架施工支架施工时对该侧行车道范围进行交通管制，按照要求设置交通警示和引导措施，将所有行驶车辆引至反向已修建完成的棚洞内通过。单侧棚洞内设双向双车道通行时，需在两车道之间设置带反光标志的防撞砂桶，将两侧行车道隔离。６．２．２交通管制临时支架施工完毕后，两侧棚洞均设置单车道通行，２个棚洞内各预留１条应急车道。按照《公路养护施工安全作业规程》的规定，以２个应急通道为起点，在来车方向的２ｋｍ范围内设置警告区，重复安装施工、禁止超车、限速３０、右（左）侧变窄、向左（右）改道等规范的交通标志，提醒驾驶员减缓车速，按标志要求逐渐改变行车状态。在上游过渡区和缓冲区设置禁止驶入、路栏和双向通行标志以及频闪灯等警示设施。离施工区域中心往大同方向７２ｍ、往呼和浩特方向１０５ｍ处，在中央分隔带处各开一２０ｍ宽的交通导流Ｅｌ，该导流口处铺设长２０ｍ、宽４ｍ的钢板（钢板厚１２ｍｍ）作为车辆通行的临时通道，通过渠化摆放水马或防撞桶，将车流平稳过渡到对向车道。在工作区反向的正常通行道上，在车道分界处摆放水马，直至双向交通终止。在两侧防撞护栏上每间距３００ｍ安装小型双向通行标志，告知驾驶员正在行驶的路段。在接近双向通行路段终点３００ｍ、２００ｒｆｌ、１００ｍ的中央护栏上安装向左（右）行驶的标志，提铁道建筑技术醒驾驶员即将改道，在驶出工作区３０ｉｎ后设置终止区，安装解除限速３０的标志。待一侧棚洞临时支架施工完毕，按照工作区、缓冲区、上游过渡区、终止区、警告区的顺序，逐步拆除各种标志，移至反向车道按以上要求重新设置，直至双洞支架施工完毕，再按此顺序予以全部拆除。６．２．３施工安全要求从进行道路交通管制开始至临时支架安装完毕且所有交通引导设施正常运行，所有施工时段内必须请相关公路交通安全管理人员全程进行现场交通安全维护。标志未安装完毕，并通过一天的试运行前，不得进行临时支架的施工。单侧临时支架施工期间，任何人员不得在作业区以外的高速公路上行走、停留。施工机械、设备以及用材不得侵占作业区以外的公路净空和路面。作业区内的所有设备、材料及物品清理完毕后，才能拆除交通标志。６．２．４临时支架安装施工工序半幅车道封闭后，即可在此区域内进行支架安装施工。具体工序如下：（１）ｌ临时支墩基础采用钢筋混凝土条形基础，基础长１８．２ｉｎ、宽２ｍ、高１ｍ，砼标号采用ＣＡ０，混凝土面保持水平，基础内预埋７００ｍｍｘ７００ｍｍｘ１０ｍｍ的钢板（钢板下设置锚固钢筋），以备与钢管立柱焊接。混凝土由拌合站集中搅拌，混凝土罐车运送至２＃、３馓位旁，汽车吊吊运至浇筑点。混凝土浇筑时要振捣密实，初凝后拆模并养护。临时支墩基础正剖面见图２。—————Ｌ飘－ｌ图２临时支墩基础正剖面（单位：ｍ）临时支墩条形混凝土临时支墩同时兼有防撞功能，其前方设导流岛，减小钢管立柱受车辆碰撞的风险。（２）等混凝土基础强度满足要求后（由于为高标号Ｃ４０混凝土，３ｄ可以满足要求），即开始安装ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ’２０３（：ｌｍ２Ｊ万方数据・桥涵工程・钢管立柱，立柱要与基础顶面预埋钢板焊接连接，安装时立柱垂直度要满足要求。钢管墩横向连接见图３。立柱钢管采用筘３０ｍｍ，壁厚１０ｍｍ的螺旋管以２．２３ｍ间距进行布置。钢管支墩顶部设钢制钢管砂筒，同排钢管间采用［１４ｂ号槽钢斜撑进行固结。图３钢管墩横向连接（单位：ｍ）（３）安装贝雷梁下（钢管支墩顶部的砂筒上面）双１４５ｂ工字钢横向分配梁。每２根工字钢为１组，工字钢之间采用点焊，焊点间距５０ｃｍ。工字钢和砂筒间同样采用点焊连接。（４）安装贝雷梁，承重桁架梁采用３４大片贝雷梁，每排贝雷梁之间用［１０号槽钢支撑连接，其中在左右腹板下各设置５片，问距３０ｃｍ，底板下设置１６片，间距６０ｃｍ，左右翼板外侧各设４片贝雷梁，间距４５ｃｍ（龙门吊行走之用）。贝雷片每２片为ｌ组，用［１０槽钢连接成９ｍ或１５ｍ的贝雷梁。钢管支墩、横向分配梁、贝雷梁关系见图４。图４钢管支墩、横向分配梁、贝雷梁关系（５）安装龙门吊轨道，在梁体外侧翼板（龙门吊行走部分）放置长度为１２００ｍｍ的Ｉ２０ｂ工字钢（工字钢和贝雷梁采用Ｕ形螺栓连接），工字钢纵向焊接Ｐ４３的钢轨，作为３０ｔ龙门吊的行走轨道。（６）安全防护：为了保证施工及高速公路行车安全，在贝雷梁上横向铺设ｌＯｃｍｘ１２ｃｍ的方木（间距为２０ｃｍ），方木上满铺５ｃｍ厚木板封死，保证整个桥面封闭。平台上两侧设置２．０ｍ高蝉８．５ｍｍ钢管防护栏杆并挂设细眼安全网封闭（安全网网目密度不铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ低于８００Ｈ／ＩＯＯｃｎｌ２），防止施工中钢筋、小型构配件或其他物体掉落到桥下。工作平台封闭见图５。图５桥面铺设１０ｃｍｘ１２ｃｍ的方木和５ｃｍ厚木板，确保桥面封闭Ｉ临时支架搭设所需各种型钢均采用吊车吊运至安装现场，为保证临时支架自身结构安全稳定，所有连接件均采用焊接或螺栓连接。６．２．５临时支架施工安全注意事项（１）施工时进入高速公路范围内的所有作业人员必须穿着反光背心。（２）施工吊装作业需在高速公路线路范围内进行，所有吊装作业必须有专人指挥，所有吊装设备及构件严禁侵入高速公路通行车道垂直空间范围内。（３）两侧棚洞各在上游沿洞门内轮廓边缘设频闪警示灯，警示灯可在夜晚显示出门洞内轮廓，使驾驶员能在较远距离即可明确门洞位置以便提前调整行车状态。交通管制期问警示灯每１３１８：００至次日６：００开启使用。（４）在两侧门洞上游人口处设置防雾灯，在雾天时开启两侧防雾灯，确保车辆驾驶员能在雾天清晰辨别门洞位置，保证雾天交通安全。（５）在两侧门洞上游３００ｍ处设置限高限宽简易门架，门架采用＋１５０ｍｍ钢管焊接，门架净宽９．０ｍ，净高５．５ＩＴＩ，门架钢管基础可采用２块１００ｃｍｘ１００ｃｍＸ１００ｃｍ混凝土预制块，预制块顶部预埋２０ｃｍｘ２０ｃｍ×ｌｃｍ钢板焊接门架立柱钢管。７钢桁梁的吊装７．１钢桁梁杆件安装钢桁梁杆件到达现场后，１００ｔ吊车在６＃临时墩及３＃墩之间，利用鹰架内空问先从３＃墩向２＃墩吊装，吊装顺序为：Ｅ０’７一Ｅ２左幅、右幅主桁下弦杆一Ｅ２’７－Ｅ４左幅、右幅主桁下弦杆一Ｅ０’７、Ｅ２节点处横（下转第４０页）２０１３（增２）万方数据・桥涵工程・梁预制施工的质量管控，有效地降低和规避安全和质量风险，创造出冬期施工的更大效益。５．２工程进度效益神池县的冬期施工时间长，冬期施工相对常规施工，进度相对降低，但是作为本标段的控制性工程之一，长达５个月的冬期施工，能出产６００片梁，将标段工期提前２个月，有效地促进了全线工期总目标的实现。５．３经济效益分析综合蓄温法冬期施工，需投入蒸汽锅炉、保温棚等，增加了部分经济投入，但是采取冬期施工措施后，可以有力地保障工程质量和进度，对于准池铁路这条大准至朔黄的联络线重载铁路，可以有效地保证铺架进度，从而保障全线总工期目标的实现，冬期施工的经济效益和社会效益是重大的。参考文献［１］中铁三局集团有限公司．铁建设［２０１０］２４１号铁路混凝土工程施工技术指南［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０：１０８．［２］卜星纬，孙国生，杨东坤．简支Ｔ梁冬季施工技术研究［Ｊ］．中国水运，２０１１，１１（９）：２４４．［３］黑龙江省寒地建筑科学研究院，天元建设集团有限公司．ＪＧＪ／Ｔ—１０４２０１１建筑工程冬期施工规程［ｓ］．北—京：中国建筑工业出版社，２０１ｌ：５３５５．”””——““—‘”——”—“—‘‘・＋一＋－＋－＋－＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－＋一＋一＋一＋一＋一＋＋一＋一＋＋＋一＋－。＋．＊。＋－一＋一＋－＋－。卜一。卜。＿卜卜卜－卜。＿卜卜。＋．（上接第２５页）’’’’’梁一ＥＯ一Ｅ２之间纵梁一Ｅ４节点处横梁一Ｅ２一Ｅ４之’’’’间纵梁一Ｅ０．Ｅ２左幅、右幅主桁腹杆一Ｅ２一Ｅ４左’’幅、右幅主桁腹杆一Ａ１－Ａ３左幅、右幅主桁上弦杆’’一Ａ１．Ａ３之间的平联纵。此为１个吊装小循环。然后封闭高速路左侧道路（面向大同至呼和浩特方向为准）吊车移位到４｝｝临时墩和５＃ｔｔ缶时墩之间对’’Ｅ４．Ｅ８之间的钢桁梁杆件进行吊装；Ｅ０至Ｅ８之间钢桁梁杆件吊装完成后，封闭右侧高速路，吊车移位到３＃临时墩与２＃临时墩之间对Ｅ８－Ｅ４之间的钢桁梁杆件进行吊装；最后吊车移位到２＃ｔｌ伍时墩与２＃墩之间吊装Ｅ４．Ｅ０之间钢桁梁杆件（吊装顺序类似’’Ｅ０．Ｅ４），见图６。图６桁节点及贝雷梁支撑吊装完成的过程中可以同时进行高强度螺栓的紧固（紧固螺栓完成后）一桥面进行浇筑桥面板钢筋混凝土一面漆涂装一拆除膺架一交验。７。２桥面板施工钢桁梁架设施工完毕，进行验收合格后，方可施工桥面板。桥面板底模采用一次性永久钢模板，模板外表面涂装要求同钢桁梁主体不可视面，通过铁道建笥技术在钢模板上设临时吊点，严格控制板的跨中挠度，使其不大于３ｍｍ。７．３附属工程施工附属工程含钢桁梁端斜梯、支点处下墩顶检查梯、人行道、电缆槽、挡碴墙、伸缩缝、桥面防水层及保护层等。７．４吊装安全注意事项（１）杆件起吊采用专用钢丝绳，不得随意使用。（２）起吊前应根据杆件重量选用适合的起吊钢丝绳及夹具、护脚等。（３）起吊时应根据杆件位置的角度，调整起吊时的角度。（４）起吊前按杆件重心对称位置选择起重吊点。（５）水平起吊的杆件采用护脚进行保护，护脚和杆件之间夹胶皮保护杆件表面涂层，起重钢丝绳穿过护脚保护钢丝绳不被破坏。（６）起吊时应在杆件两端拉揽风绳，防止杆件碰撞和旋转。（７）每天开始起重作业前对各种索具进行检查，发现问题及时更换。（８）起吊时应统一指挥，信号明确。８结束语根据大呼高速公路车流量小的特点，采用半幅封闭高速路施工，不仅解除了鹰架架设钢桁梁直接吊装的制约因数，同时节约了成本、加快了施工进度，经济和社会效益显著。ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｆ增２Ｊ万方数据