跨既有铁路转体连续梁钢壳法合龙技术

 贾优秀

 （中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西  西安710021）

[摘要]随着我国经济发展的需要，采用转体法施工的跨线结构物越来越多，如何安全、快速、经济地完成合龙段施工，减小对桥下线路行车及设备的影响，成为一个新的研究课题。以宝兰客运专线南河川渭河特大桥( 72.5+120+72.5)m转体连续梁为依托，详细介绍了采用钢壳法进行跨既有铁路转体连续梁钢壳法合龙技术。

[关键词]桥梁工程；既有铁路；转体施工；连续梁；钢壳法；合龙；施工技术

1  工程概况

 宝兰客专南河川渭河特大桥设计一联(72.5+120 +72.5)m连续梁上跨陇海铁路，采用“先平行于既有铁路方向悬臂浇筑再顺时针转体30。合龙”的方案施工，最大转体质量12 000t，转体后在陇海铁路正上方施工合龙段。(72.5 +120 +72.5)m连续梁布置如图1所示。

 连续梁采用直腹板单箱单室箱形截面，中支点处梁高9. 45m，跨中及边支点处梁高5.85m，梁底按照圆曲线变化，单个T构有17个现浇节段，合龙段长2. 0m。连续梁转体就位后采用先边跨再中跨的方案合龙。

2  合龙方案选择

 陇海铁路是进人大西北的命脉通道，行车密集，平均每5min就有1辆列车通过，且连续梁梁底距离电气化接触网上方的距离非常有限，采用传统的吊架方法根本无法施工，为降低施工安全风险、减小对既有铁路运营的影响，研发了钢壳法合龙技术，彻底解决了合龙段施工问题。

 与传统的吊架法施工技术相比，钢壳法施工技术有以下特点：①成功解决了梁底施工空间有限的难题；②几乎不影响下跨铁路、道路、河道通行，非常适用于交通繁忙的铁路、公路或通行河道上方桥梁施工；③结构受力合理，安全可靠；④施工工艺简单，操作方便；⑤施工速度快，节约工期，经济效益明显、社会效益良好；⑥转体完成后，能立即完成合龙口作业面封闭，降低安全风险。

3合龙段钢壳构成

 合龙段钢壳主要由3部分构成：预埋段钢壳，嵌补段钢壳，吊挂系统。

 预埋段钢壳、嵌补段钢壳均采用2cm厚钢板组焊而成，钢壳的外形尺寸同梁体外轮廓尺寸一致，紧贴梁体设置于梁体外轮廓之外。

 根据锚固受力、合龙段长度及转体空间需求，确定预埋段钢壳长度165cm，嵌入连续梁17号悬浇段末端100cm，外伸65cm，17号悬浇段施工时预埋于悬浇段末端，并设置锚筋同箱梁17号段锚固，如图2所示。

嵌补段钢壳长102cm，同两侧预埋段钢壳各搭接16cm，如图3a所示。为满足外观要求，确保嵌补段钢壳同预埋段钢壳外轮廓尺寸一致，在嵌补段钢壳两端焊接厚10mm、宽32cm的衬板，如图3b所示。

 吊挂系统由精轧螺纹钢吊杆、连接螺母、锚固扁担梁组成，如图4所示。连接螺母通过电弧焊焊接于预埋段钢壳及嵌补段钢壳之上，螺母与吊杆通过栓接连接，吊杆上部锚固于扁担梁之上。

4合龙段钢壳加工

4.1设计要求

 1)钢壳面板采用Q235钢板，钢材性能满足《碳素结构钢》GB/T700-1988有关规定要求。

 2)钢壳为焊接加工构件，焊缝质量等级要求为II级，平整度要求≤2mm。

 3)钢壳结构外表面涂装按照《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》TB/T1527-2011要求的第7套体系进行，外表面喷砂处理Sa2.5级。内表面焊接锚筋前涂装环氧富锌防锈底漆（工厂）40μm 1道。

4.2主要工序

 1)原材料采购，进场检验，下料。下料时需注意，沿顺桥向，每块钢壳不设置焊缝。

 2)焊接，预成型。按照梁体外轮廓尺寸对钢板进行预成型。

 3)组焊。对预成型钢壳按照设计尺寸进行组焊成型，焊接时需准确定位，焊缝位置需设置坡口，采用手工电弧焊焊接，焊接完毕后打磨焊缝余高，并经过超声波探伤检测，达到《压力容器无损检测》JB4730-1994 11级标准。为便于吊装，钢壳分底板、腹板、翼缘板3部分共6块（底板、腹板、翼缘板各2块）进行组焊。

 4)锚固钢筋及加劲肋板焊接。焊接过程中注意控制钢壳面板的变形。

 5)整体试拼。加工完成后，对钢壳进行整体试拼，试拼精度满足混凝土外观质量精度要求。

 6)表面涂装。

4.3加工要求

 1)钢壳各部件的外形尺寸及加工公差需满足设计图纸要求。

 2)钢壳各部件的焊接工艺需满足要求，严格控制焊接过程中的“热效应”变形，焊缝应光滑平整，无咬边、气孔、夹渣等缺陷。

 3)钢壳截面尺寸误差控制在2mm以内。

5合龙段钢壳安装

5.1  预埋段钢壳安装

 预埋段钢壳按照设计要求预埋于最后一个悬浇节段末端，要求2个T构预埋段钢壳安装几何尺寸偏差≤2mm，钢壳边缘各点的高程误差≤2mm，且不得有挠曲变形，2个钢壳的轴线偏差≤2mm。

5.2嵌固段钢壳安装

5.2.1嵌补段钢壳准备

 在转体施工前，预先将底板部分嵌补段钢壳放置于合龙段位置处箱梁内部，将腹板及翼缘板部分嵌补段钢壳放置于合龙段位置处箱梁顶面。

5.2.2嵌补段钢壳吊装

 在转体施工完成并精调就位后，吊装嵌补段钢壳，及时完成中跨合龙段作业面封闭。吊装过程中按照先底板、再腹板、最后翼缘板的顺序吊装。

 为保证安全，避免嵌补段钢壳在安装过程中跌落，采取以下“双保险”措施：①在嵌补段钢壳顶面焊接长170cm安全保险杠，安全保险杠在嵌补段钢壳移动前进方向侧超出合龙口钢壳54cm，确保合龙口钢壳重心线在移出预埋钢壳边线时，安全保险杠已伸人另一侧合龙段预埋钢板，如图5所示；②在合龙口钢壳顶面焊接吊环，通过安全保险绳（钢丝绳）栓接于箱梁17号段。

5.2.3嵌补段钢壳焊接

 为安装方便，嵌补段钢壳底板、腹板、翼缘板分块制作，钢壳吊装完成后焊接封闭。为防止钢壳焊接过程中焊渣、火花飞溅，对于分块形成的纵向接缝，采取在接缝顶部添加宽30mm、厚8mm钢板盖板，将连接盖板与合龙口钢板焊接而转移焊缝位置的方式解决。

 嵌补段钢壳环向焊接封闭完成后，再焊接横桥向焊缝，先将嵌补段钢壳一端同预埋段钢壳焊接，另一端待边跨合龙完成后，选择与合龙段混凝土浇筑温度相同的时段进行焊接。

6  合龙段施工

6.1  钢筋、预应力孔道安装

 梁体钢筋按照图纸配料，在加工厂集中加工后运输至工地现场进行安装，安装过程中及时安装预应力孔道，并保证预应力孔道位置定位准确。

6.2  吊挂系统安装

 底腹板钢筋安装完成、预应力孔道定位完成后，适时安装内模板，并安装吊挂系统对模板进行加固处理。

 吊杆采用击32精轧螺纹钢筋，对预埋段钢壳及嵌补段钢壳进行加固处理，吊挂系统沿顺桥向共设置4环，纵向间距40cm，如图6a所示。腹板侧面及翼缘板位置处吊杆环向间距约80cm;底板位置处吊杆环向间距约60cm，在腹板位置处加密至30cm，如图6b所示。

 扁担梁采用2[ 14a组焊而成，两端伸入悬浇梁段长度≥50cm。

6.3混凝土浇筑

 混凝土浇筑前，安排专人检查钢壳各条焊缝的密闭性，确保所有焊缝封闭严密之后进行混凝土浇筑工序作业。

7结语

 2015年8月2日，宝兰客运专线南河川渭河特大桥跨陇海铁路120m主跨转体连续梁成功合龙，合龙最大偏差仅4mm。实践证明，该桥合龙段采用钢壳法施工技术是成功的。

 钢壳法作为一种新型技术，在混凝土浇筑过程中起到模板作用，混凝土浇筑完成后不用拆除，作为结构的一部分，同混凝土一起参与受力；同时起到跨越既有线安全防护作用，大大降低了安全风险。钢壳法作为一种新型技术，安全可靠，操作简捷，施工速度快，造价低，非常适合于预应力混凝土结构合龙段施工，在桥梁建设中将发挥越来越大的作用，产生越来越好的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。