跨既有铁路钢箱梁桥架设施工技术

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摘要以昆明绕城高速公路西南段连接线和平村枢纽立交跨成昆铁路钢箱梁桥的施工为例，介绍了在场地狭窄、管线复杂、运输繁忙的电气化铁路等条件下架设大跨度、宽幅度钢箱梁桥的施工技术方法，并对钢箱梁的现场吊装、焊接成形施工要点和安全控制措施等进行了阐述和分析，为类似施工条件下的钢箱梁桥施工提供了借鉴和参考。

关键词大跨宽幅钢箱梁桥临时支墩门式防护棚架跨铁路分节段吊装拼装焊接成形

1、工程概况

本工程属于昆明绕城高速公路西南段连接线和平村枢纽立交的重要组成部分，其主线K3+430钢箱梁桥上跨成昆铁路。钢箱梁分左右两幅，设计为单箱五室简支梁，跨径为60m，梁高2.6m ，总重1437吨。箱梁单幅宽23m，其中两侧翼缘各宽2.5m。设计跨中预拱度值为150毫米，在跨中按二次抛物线进行分配。

桥梁下部结构：钻孔灌注桩基，独立承台及墩柱，后张法预应力混凝土盖梁。

2、方案比选

单幅整体吊装：由于该工程所处位置特殊，既跨越电气化铁路线，又有石油管道、电力管线、通讯电缆等从其桥下穿过，加上铁路两侧场地高差较大，崎岖不平，场地狭窄；因此进行钢箱梁单幅的整体一次性安装或吊装，受到铁路运营线及场地的制约，此方案不可行。单幅、单箱采用架桥机架设：现云南市场没有如此大跨径（60m）架桥机，此方案不可行。

经过充分论证，最终确定采用钢箱梁分节段工厂制作，现场采用临时支墩支撑，箱梁分节段吊装、拼接成形的施工方案。该方案有以下优点：

2.1 运输存放方便性

单幅钢箱梁经过分节段后，化整为零，满足了公路运输要求；运输到现场后，场地可满足临时存放的要求。

2.2 分节段安装的施工连续性

分节段吊装钢箱梁可满足各工序流水和交叉作业要求，具有灵活性和连续性。

2.3 分节段吊装拼接的安全性

钢箱梁分节段吊装和拼接，吊车吨位减小，其占位对现场的要求不高，安全比较有保证；采用临时立柱支墩，组装方便、安全快捷；钢箱梁分节段吊装后对位准确，调整也比较容易。

3、临时支墩结构选型

由于本桥安装场地位于电气化铁路既有线上，大里程侧位于山坡上，施工场地狭小，为减少施工时对铁路既有线的影响，保证施工进度和安全，拟采用承载力大的钢管临时支墩在箱梁接头处进行支撑，临时墩截面为3.6mX3m，宽度与箱梁腹板距离相等，临时墩采用Φ609mmX12mm的钢管焊接形成，墩顶设置两根I40a的工字钢组成分配梁，组成“井”字形结构，其中，与箱梁底接触的一层工字钢沿箱梁横截面布置，另一层顺桥向布置。临时墩底用地脚螺栓固定在临时墩基础上，铁路两侧临时支墩与铁路门式防护棚架及其立柱结合为一整体。

4、钢箱梁现场安装技术

钢箱梁桥斜跨成昆铁路既有线，跨线段箱梁长度约为14.5m，梁底距离铁路路基高度约为15.5m。根据梁段划分及现场地理条件，先进行左幅临时支墩施工及钢箱梁吊装，再进行右幅支墩及钢箱梁吊装。

各幅梁段吊装时采用汽车吊机从大里程端向小里程端顺次进行节段吊装，纵向节段接头位置设在临时墩顶及附近处。跨铁路部分临时支墩与铁路门式防护棚架及其立柱结合，跨线部分采用2台200T汽车吊机设立在铁路两侧配合吊装。节段长度跨过铁路线宽度，跨线部分节段接头设在防护棚上方。跨线吊装作业前向铁路部门要点作业，吊装完成后进行节段现场焊缝的同步焊接。

4.1 钢箱梁工作节段划分

由于本工程工期紧，跨线施工难度大，安装位置位于高原地区、既有电气化铁路上部，交通运输限制因素多。综合以上因素，将每幅钢箱梁单箱五室改为三个主箱室+两个现场拼接箱室+两个现场拼接悬臂；每节段长度控制在17m以内。根据以上要求，将节段按横向宽度划分如图3－1所示：

4.2 钢箱梁分节段吊装成形技术

4.2.1 吊装前的准备工作

钢箱梁经验收合格后方可出厂。 吊装前做好现场的各项准备工作，特别是临时墩轴线放线，标高定位、侧面定位线并做好纵向限位装置，支座垫石两侧放置临时垫块等。

4.2.2 钢箱梁吊装施工步骤

以第一节段Z1为例，钢箱梁吊装施工的作业流程如下：

吊机就位装有Z1梁段的运梁平板车就位起吊Z1段钢箱梁运梁平板车退出吊臂空中回转、移位吊机缓慢落梁就位。以下为各步骤分解操作的详细安排：

第一步、吊机就位

钢箱梁于吊装前一晚上运输至施工场内临时场地内，并按要求就位，退后调整位置过程中，安排两名装吊工观察周围临时设施状况，支腿、挂钢丝绳。吊机按设计就位后，支腿并安装好分配梁。

第二步、装有Z1梁段的运梁平板车就位

运梁车由临时通道进入吊装作业区。

第三步、吊机起吊Z1节段钢箱梁

吊机将钢箱梁匀速提升，使钢箱梁低端高出车面50cm。

第四步、运梁平板车退出施工作业区

运梁平板车在钢箱梁起吊后，开出吊装作业区。

第五步、钢箱梁空中回转、移位

指挥吊机将钢箱梁空中旋转，钢箱梁两端各设置两条缆风绳，每条绳配4个装吊工拉缆风，缆风绳的作用一是牵引、二是稳定梁体，旋转至墩身支座和临时墩顶最近位置稳定。

第六步、吊机缓慢落梁就位

吊机将钢箱梁缓慢落位，靠近桥墩端先就位，注意控制箱梁到桥墩帽梁间隙,调整轴向定位,保证伸缩缝的尺寸，确保梁体平面位置准确。

第七步、吊机解除锁扣，进行下一个节段钢箱梁的吊装.。

5、钢箱梁现场安装成形质量控制要点

5.1 节段吊装的测量及线形控制

主要指在节段吊装后如何对节段平面线形、纵横向坡度、里程位置、标高进行测量和控制。首先确定各临时支墩的位置标高，跨中预留拱度满足设计及考虑施工误差，然后向两端按抛物线进行分配，对纵横向坡度一并考虑在内，以最终确定各支墩支点的标高，然后在支墩上设立各节段梁限位钢板以控制每节梁的纵横向位置。当拼装过程中发现节段位置有变化和标高误差过大时，须及时用千斤顶、倒链葫芦等进行调整，使整个钢箱梁线形保持流畅。

5.2 节段的接长对接焊缝焊接施工要点

吊装节段的接长对接焊缝在线形调整到位后进行焊接施工，要点如下：

（1）根据拱度测量值确定单箱断面4条焊缝的焊接顺序，拱度测量值与计算值相同时，应从腹板开始焊接，焊接方式为立焊，方向从下向上；拱度比计算值大时，应从上盖板开始焊接，焊接方式为焊缝一端向另一端，不允许两端同时焊接，避免收弧时焊接应力集中到中点造成顶板局部不平；拱度比计算值小时，应从底板开始焊接，焊接方式与顶板相同。

（2）先焊接焊缝为腹板焊缝时，同一接头上顶板、底板的拼装马板不得打开，先焊接的焊缝为顶板或底板焊缝时，其他面上的拼装马板应打开，以便于焊缝收缩变形，使拱度变化趋势跟测量值相反。

图5－1 纵向箱室相邻节段搭接拼装示意图

（3）吊装后盖板、腹板、底板间的相邻焊缝距离，修割时应保证相邻焊缝的错边尺寸达到200mm：

（4） 腹板对接焊缝及底板对接焊缝采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，顶板焊缝采用气体保护焊打底+埋弧焊填充、盖面进行施工。

（5）箱外作业配备防风罩和防雨棚；线上焊接作业时配备防溅落挡板。

（6）每幅箱梁的焊接顺序为：箱梁节段纵向接长对接焊缝焊接（顺序为一端向另一端顺次作业，有悬臂在吊装后与箱梁焊接的，先进行悬臂与箱梁之间的焊接）接头内的纵肋补段施工拼接箱室的纵向焊缝施工拼接箱室的横向焊缝施工拼接箱室内纵肋补段施工。

（7）悬臂对接焊缝采用单面焊双面成型工艺，反面贴陶瓷衬垫，从桥面板上进行焊接作业。

（8）焊工及气割工在线上进行焊接、切割作业时除了要进行施工防护外，还应注意检查自己的施工工具，电缆及其他工具不得搭挂在防护棚护栏上，更不允许将任何物体伸出防护棚护栏外侧。

5.3 节段间的拼接箱拼接(横桥向)施工要点

（1）预制箱在吊装前应在底板上安装拼接马板，马板尺寸10x50x150mm，

如图5－2所示。

图5-2拼接马板示意图

（2） 拼接箱隔板单元件、底板单元件、顶板单元件与预制箱梁同车运输至安装现场，在箱梁吊装完成后将相邻节段的拼接箱单元件吊装至箱梁顶面，放置顺序为底板在最上面，顶板在最下面。

（3）制作拼接箱梁顶吊装临时支架，采用[16槽钢拼接而成，高度1.5m，重量约240kg。如图5-3所示：

图5－3拼接箱安装示意图

（4）拼接箱顶板、底板单元件长度约为7m，重量为3.2~4.2吨，接长焊缝与预制箱梁焊缝正好错开，确保箱梁拼接起来后在横断面上没有通长焊缝，以达到设计要求的节段对接焊缝布置要求。

（5）拼接箱拼装顺序为：底板单元件隔板单元件顶板单元件。

（6）拼接箱内焊缝焊接顺序为：隔板与底板横焊缝底板横焊缝隔板立焊缝底板纵焊缝顶板横焊缝隔板与顶板横焊缝顶板纵焊缝

（7）对接焊缝采用单面焊双面成型工艺，反面贴陶瓷衬垫，底板焊缝采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，顶板焊缝采用气体保护焊打底+埋弧焊填充、盖面进行施工，隔板焊缝采用二氧化碳气体保护焊进行焊接。

6、结束语

（1）钢箱梁的分节段现场安装，减少了对铁路运营的干扰和安全隐患，化解了潜在的安全风险，提高了工效。

（2）通过钢箱梁分节段工厂化加工制作及现场临时支墩法安装施工技术实践，提出现场支墩搭设及钢箱梁吊装施工顺序和步骤；对不同节段及所处部位吊装所需的设备、吊装方法和场地要求等进行了优化；确保了吊装的安全性。

（3）跨越电气化铁路架设钢箱梁，一般现场施工作业面较为狭窄，需提前做好铁路防护棚架和临时支墩，根据吊装顺序做好场地平整硬化，依据每段钢箱梁尺寸和重量确定吊车吨位和站位，在跨越铁路架设时提前做好天窗要点计划，进行铁路安全防护是施工管理的重点。

（4）该工程的成功实施为类似工程提供了借鉴和参考，尤其对于跨越电气化铁路钢箱梁桥的施工有着现实和积极的指导意义。

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