小角度斜交刚构桥施工技术

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摘 要：本文通过广深港铁路客运专线ZH-2标楼村1#特大桥斜交刚构工程实践，介绍了小角度斜交刚构施工的交通组织疏导、支架设计、刚构分区分段施工和大体积混凝土浇筑等项施工技术。

关键词：小角度；斜交刚构；交通疏导；贝雷梁；施工技术

中图分类号：U445 文献标识码：A

1工程概况

广深港铁路客运专线ZH-2标楼村1#特大桥斜交刚构斜跨深圳市凤新路，线路与公路的夹角为16°，线路左侧公路通往公常路。凤新路为双向四车道水泥路面，车流量较大，主行车道单幅路面宽8.5m，中间绿化带宽10m，两侧边绿化带宽1.5m，人行道宽3m；本处铁路线路以2跨（16+16）m连续斜交框架结构跨越，中墩设于隔离带，立交净高5.2m，线路方向总长160.93m。

2斜交刚构桥施工的关键技术

由于楼村1#特大桥斜交刚构桩基础施工不影响凤新路通车，可暂缓封闭道路。在桩基础施工期间，对施工区域主车道俩侧采用彩钢瓦围挡防护。本跨桥为框架式斜交刚构，在刚构框架施工期间，需涉及到施工工序安排与改路防护方案结合、支架搭设、大体积混凝土浇筑等技术方案。

2.1改路方案

为保障施工顺利进行，及维护施工路段的既有公路交通安全与畅通，专门制定了施工期间的交通组织疏导方案：先施工小里程侧墙身及顶板支架，大里程侧道路维持双向行车，待小里程顶板梁柱式支架搭设完成后，再改道施工大里程侧墙身、顶板，小里程侧道路维持双向通行。

（1）小里程顶板施工工序安排：先施工小里程2#刚架，再施工1#、3#刚架及小里程连接的桥台，在施工小里程（广州端）刚架期间，封闭凤新路施工路段右侧（圳美-光明）主车道，左侧主车道扩大现有围档，改为双向行车，宽8m。交通疏导方案见图1。

（2）大里程顶板施工工序：先施工和小里程连接的3#刚架，再依序施工2#、1#刚架及大里程桥台。在施工大里程刚架期间，封闭凤新路施工路段左侧（圳美-光明）主车道，右侧主车道扩大现有围档，改为双向车道，宽8m，如图1所示，

其中反光锥移至右侧道路中间，标识牌根据现场相应调换。

（3）顶板全部施工完毕后，先拆除大里程满堂碗扣支架，清理好路面，然后再次封闭右侧车道，拆除左侧钢管贝雷支架。

（4）设立交通标志牌。在各处绕行地点设立交通标志牌，并标明"道路施工，车辆慢行"、"右侧封闭，左侧通车"等字样和左右转指示箭头，并在道路俩侧围挡上下贴上反光纸。同时我们将投入人员步设在施工区域和周边道路用于远端分流和疏导，精心组织，争取将施工给交通带来的负面影响降到最低，确保凤新路封闭施工期间的交通基本顺畅。

（5）在施工完成后将恢复整个凤新路的交通。

2.2支架搭设

（1）支架结构设计方案

根据本工程的施工方法和施工特点，为了确保施工和凤新路行车安全，考虑各方面的因素及制约条件，对斜交刚构施工小里程采用钢管立柱贝雷梁支架，首先施作55cm厚C20混凝土条形基础，立柱采用φ630×8mm螺旋焊接钢管，并在立柱顶部设立φ529mm钢管砂箱，纵梁采用2I32a拼焊工字钢。纵梁与立柱增设斜撑牛腿，增加其稳定性。大里程采用满堂碗扣支架，并留一4米宽门洞作为施工通道；WDJ碗扣型多功能脚手架为Φ48×3.5 mm 钢管，横向间距60cm，纵向间距90cm。碗扣支架立杆底座可直接支撑在砼路面上，路面外部分浇筑15cm厚C20砼，基地承载力要求达到180kPa以上，基坑回填砂灌水振捣处理。墙身横向按节段施工；竖向分两次浇筑，第一次浇筑至洞口底板，第二次浇筑进行至倒角底。支架设计图见图2。

（2）受力验算

1） 斜交刚构小里程段（既有公路通行侧）采用钢管贝雷梁支架，每排贝雷梁长12.0米，横跨11.0米路面，每两道连成一组，排间距1.2m，每组贝雷片对应端头采用支撑架进行连接，每组间隔0.8米，各排纵梁间通过槽钢连接加固，使纵梁整体受力。支墩采用φ630mm×8mm钢管立柱，搁置在高55cm×宽170cm条形基础上、底部均与70cm×70cm×8mm钢板焊接，为提高支墩的稳定性，在各支墩钢管之间设置[12槽钢连接。支墩顶面设置Ф529mm砂箱，用来调整贝雷梁标高和混凝土浇筑后落架，顶面用2Ⅰ32工字钢纵梁，贝雷梁顶用 Ⅰ12槽钢做分配梁。该桥模板采用高强度防水竹胶板制作，见图3。

贝雷梁的强度、刚度验算

①贝雷片材料特性

E=2.1×105N/mm2

[Q]=245.2kN

[M]=788.2kNm

Ι=250497cm4=250497×104mm4

②单排贝雷片所受荷载：q1′=（顶板砼钢筋自重×1.2+贝雷架、模板荷载+施工人员、施工材料机具等行走运输或堆放荷载+振捣混凝土时产生荷载）=427.96÷11.82=36.2kN/m （考虑1.2安全系数）

③纵梁承受最大弯矩与最大剪力

Mmax=q1×l2/8=36.2×11.822/8=632.2

Qmax=1/2×11.82×36.2=214KN

④纵梁最大挠度

fmax=5q2l4/（384EI）=5×32.7×11.824/（384×2.1×108×2.505×10-3）=0.0158m=15.8mm

2）为了加快施工进度及结合现场条件，大里程侧（既有道路封闭侧）支架采用WDJ碗扣式满堂支架，并用钢管卡进行联接，钢管立杆间距横向×纵向为0.6×0.9m间隔布置，步距为h=1.2m，见图4。

WDJ碗扣型多功能脚手架强度、刚度验算

①立杆受力：

取最不利荷载验算，倒角处顶板厚度最大（顶板砼钢筋自重+模板荷载+施工人员、施工材料机具等行走运输或堆放荷载+振捣混凝土时产生荷载），q=1.2×（39+0.5+2+2.5+2）=55.2 kN/m2

单根立杆受力为：

N=0.6×0.9×55.2=29.81KN

②立杆强度、稳定性验算

钢管截面最小回转半径 ，支撑立柱步距为1.2m，计算长度l0=h+2a=1200+2×500=2100mm，长细比λ=l/i=2100/15.78=133，查表得φ=0.418。

强度验算：

σ=N/Aji=29810/489=60.96MPa

稳定验算：

σ=N/φA0=29810/（0.418×489）=145.84MPa

根据上述计算，可满足施工要求。

2.3支架预压及沉降观测。

为了确保钢构施工安全，验证搭设支架的稳定性，在混凝土浇注前，对小里程侧2#块顶板进行预压检测。根据观测数据进行调整底模标高，其他节块底模标高根据该参数进行预留变形量。预压沉降及实际沉降情况见下表1。

2.4 砼浇筑

斜交刚顶板混凝土量大，通过受力验算及预压数据分析，采用泵车浇筑，分层一次完成浇筑，每层控制在30cm左右，浇筑过程中应控制浇筑速度及支架模板变形观测，在进行浇筑前，要认真做好检查工作。

（1）混凝土浇筑前，检查清理模板上无关的材料、杂物、机具，底模上的杂物要彻底清除干净，避免梁底出现蜂窝麻面。

（2）侧模板一定要加固好，浇筑混凝土时专人负责检查，防止因跑模混凝土溢出。

（3）砼浇筑由跨中向两边分层呈梯形台阶顺序浇筑，使在砼浇筑完成后初凝前，支架沉降变形基本完成，避免砼出现拉裂现象。

（4）浇筑砼过程中专人观测斜交刚架各部分结构，特别斜交刚架的顶部模板处及移动用的小型机具及各承重构件，一旦出现构件变形，立即停止施工并采取封闭公路紧急措施，确保行车安全。

3 安全防护措施

（1）所有防护设施的施工必须在安全监督小组的全过程监督下进行，确保施工质量，完成后由安全监督小组验收，合格后才能投入施工使用。

（2）与公路各管理部门加强联系协调，配合交管部门做好交通疏导，在适当位置设置施工警示标志，以提醒车辆安全通行。

（3）在各墩台施工现场严加警戒，严禁无关人员进入施工现场。

（4）施工每个墩台安排两名专职安全员跟班作业，24小时对防护设施进行安全监控和巡查，对施工作业人员操作进行监督。

（5）夜间采用红色灯光显示出最低点障碍物轮廓，并有专人值守，确保警示灯正常工作。

结语

斜交刚构是楼村1#特大桥的关键性工程，斜跨凤新路、车流量大、工期紧迫，为确保施工的顺利进行，在施工前，进行详细的交通疏导方案论证、合理安排施工工序及支架设计验算是十分必要的，确保了该桥顺利完成。

参考文献

[1]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社出版.2001.

[2]杨文渊，徐犇编.桥梁施工工程师手册（第二册）[M].北京：人民交通出版社出版.2003.

[3]宋一凡.公路桥梁载荷试验与结构评定[M].北京：人民交通出版社出版.2002.

[4]中国铁道工程建设协会编著.铁路客运专线施工技术书.