跨既有鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁鋼殼法合龍技術(shù)
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賈優(yōu)秀
（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 西安710021）
[摘要]隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的需要，采用轉(zhuǎn)體法施工的跨線結(jié)構(gòu)物越來越多，如何安全、快速、經(jīng)濟地完成合龍段施工，減小對橋下線路行車及設(shè)備的影響，成為一個新的研究課題。以寶蘭客運專線南河川渭河特大橋( 72.5+120+72.5)m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁為依托，詳細(xì)介紹了采用鋼殼法進(jìn)行跨既有鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁鋼殼法合龍技術(shù)。
[關(guān)鍵詞]橋梁工程；既有鐵路；轉(zhuǎn)體施工；連續(xù)梁；鋼殼法；合龍；施工技術(shù)
1 工程概況
寶蘭客專南河川渭河特大橋設(shè)計一聯(lián)(72.5+120 +72.5)m連續(xù)梁上跨隴海鐵路，采用“先平行于既有鐵路方向懸臂澆筑再順時針轉(zhuǎn)體30。合龍”的方案施工，最大轉(zhuǎn)體質(zhì)量12 000t，轉(zhuǎn)體后在隴海鐵路正上方施工合龍段。(72.5 +120 +72.5)m連續(xù)梁布置如圖1所示。
連續(xù)梁采用直腹板單箱單室箱形截面，中支點處梁高9. 45m，跨中及邊支點處梁高5.85m，梁底按照圓曲線變化，單個T構(gòu)有17個現(xiàn)澆節(jié)段，合龍段長2. 0m。連續(xù)梁轉(zhuǎn)體就位后采用先邊跨再中跨的方案合龍。
2 合龍方案選擇
隴海鐵路是進(jìn)人大西北的命脈通道，行車密集，平均每5min就有1輛列車通過，且連續(xù)梁梁底距離電氣化接觸網(wǎng)上方的距離非常有限，采用傳統(tǒng)的吊架方法根本無法施工，為降低施工安全風(fēng)險、減小對既有鐵路運營的影響，研發(fā)了鋼殼法合龍技術(shù)，徹底解決了合龍段施工問題。
與傳統(tǒng)的吊架法施工技術(shù)相比，鋼殼法施工技術(shù)有以下特點：①成功解決了梁底施工空間有限的難題；②幾乎不影響下跨鐵路、道路、河道通行，非常適用于交通繁忙的鐵路、公路或通行河道上方橋梁施工；③結(jié)構(gòu)受力合理，安全可靠；④施工工藝簡單，操作方便；⑤施工速度快，節(jié)約工期，經(jīng)濟效益明顯、社會效益良好；⑥轉(zhuǎn)體完成后，能立即完成合龍口作業(yè)面封閉，降低安全風(fēng)險。
3合龍段鋼殼構(gòu)成
合龍段鋼殼主要由3部分構(gòu)成：預(yù)埋段鋼殼，嵌補段鋼殼，吊掛系統(tǒng)。
預(yù)埋段鋼殼、嵌補段鋼殼均采用2cm厚鋼板組焊而成，鋼殼的外形尺寸同梁體外輪廓尺寸一致，緊貼梁體設(shè)置于梁體外輪廓之外。
根據(jù)錨固受力、合龍段長度及轉(zhuǎn)體空間需求，確定預(yù)埋段鋼殼長度165cm，嵌入連續(xù)梁17號懸澆段末端100cm，外伸65cm，17號懸澆段施工時預(yù)埋于懸澆段末端，并設(shè)置錨筋同箱梁17號段錨固，如圖2所示。
嵌補段鋼殼長102cm，同兩側(cè)預(yù)埋段鋼殼各搭接16cm，如圖3a所示。為滿足外觀要求，確保嵌補段鋼殼同預(yù)埋段鋼殼外輪廓尺寸一致，在嵌補段鋼殼兩端焊接厚10mm、寬32cm的襯板，如圖3b所示。
吊掛系統(tǒng)由精軋螺紋鋼吊桿、連接螺母、錨固扁擔(dān)梁組成，如圖4所示。連接螺母通過電弧焊焊接于預(yù)埋段鋼殼及嵌補段鋼殼之上，螺母與吊桿通過栓接連接，吊桿上部錨固于扁擔(dān)梁之上。
4合龍段鋼殼加工
4.1設(shè)計要求
1)鋼殼面板采用Q235鋼板，鋼材性能滿足《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700-1988有關(guān)規(guī)定要求。
2)鋼殼為焊接加工構(gòu)件，焊縫質(zhì)量等級要求為II級，平整度要求≤2mm。
3)鋼殼結(jié)構(gòu)外表面涂裝按照《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件》TB/T1527-2011要求的第7套體系進(jìn)行，外表面噴砂處理Sa2.5級。內(nèi)表面焊接錨筋前涂裝環(huán)氧富鋅防銹底漆（工廠）40μm 1道。
4.2主要工序
1)原材料采購，進(jìn)場檢驗，下料。下料時需注意，沿順橋向，每塊鋼殼不設(shè)置焊縫。
2)焊接，預(yù)成型。按照梁體外輪廓尺寸對鋼板進(jìn)行預(yù)成型。
3)組焊。對預(yù)成型鋼殼按照設(shè)計尺寸進(jìn)行組焊成型，焊接時需準(zhǔn)確定位，焊縫位置需設(shè)置坡口，采用手工電弧焊焊接，焊接完畢后打磨焊縫余高，并經(jīng)過超聲波探傷檢測，達(dá)到《壓力容器無損檢測》JB4730-1994 11級標(biāo)準(zhǔn)。為便于吊裝，鋼殼分底板、腹板、翼緣板3部分共6塊（底板、腹板、翼緣板各2塊）進(jìn)行組焊。
4)錨固鋼筋及加勁肋板焊接。焊接過程中注意控制鋼殼面板的變形。
5)整體試拼。加工完成后，對鋼殼進(jìn)行整體試拼，試拼精度滿足混凝土外觀質(zhì)量精度要求。
6)表面涂裝。
4.3加工要求
1)鋼殼各部件的外形尺寸及加工公差需滿足設(shè)計圖紙要求。
2)鋼殼各部件的焊接工藝需滿足要求，嚴(yán)格控制焊接過程中的“熱效應(yīng)”變形，焊縫應(yīng)光滑平整，無咬邊、氣孔、夾渣等缺陷。
3)鋼殼截面尺寸誤差控制在2mm以內(nèi)。
5合龍段鋼殼安裝
5.1 預(yù)埋段鋼殼安裝
預(yù)埋段鋼殼按照設(shè)計要求預(yù)埋于最后一個懸澆節(jié)段末端，要求2個T構(gòu)預(yù)埋段鋼殼安裝幾何尺寸偏差≤2mm，鋼殼邊緣各點的高程誤差≤2mm，且不得有撓曲變形，2個鋼殼的軸線偏差≤2mm。
5.2嵌固段鋼殼安裝
5.2.1嵌補段鋼殼準(zhǔn)備
在轉(zhuǎn)體施工前，預(yù)先將底板部分嵌補段鋼殼放置于合龍段位置處箱梁內(nèi)部，將腹板及翼緣板部分嵌補段鋼殼放置于合龍段位置處箱梁頂面。
5.2.2嵌補段鋼殼吊裝
在轉(zhuǎn)體施工完成并精調(diào)就位后，吊裝嵌補段鋼殼，及時完成中跨合龍段作業(yè)面封閉。吊裝過程中按照先底板、再腹板、最后翼緣板的順序吊裝。
為保證安全，避免嵌補段鋼殼在安裝過程中跌落，采取以下“雙保險”措施：①在嵌補段鋼殼頂面焊接長170cm安全保險杠，安全保險杠在嵌補段鋼殼移動前進(jìn)方向側(cè)超出合龍口鋼殼54cm，確保合龍口鋼殼重心線在移出預(yù)埋鋼殼邊線時，安全保險杠已伸人另一側(cè)合龍段預(yù)埋鋼板，如圖5所示；②在合龍口鋼殼頂面焊接吊環(huán)，通過安全保險繩（鋼絲繩）栓接于箱梁17號段。
5.2.3嵌補段鋼殼焊接
為安裝方便，嵌補段鋼殼底板、腹板、翼緣板分塊制作，鋼殼吊裝完成后焊接封閉。為防止鋼殼焊接過程中焊渣、火花飛濺，對于分塊形成的縱向接縫，采取在接縫頂部添加寬30mm、厚8mm鋼板蓋板，將連接蓋板與合龍口鋼板焊接而轉(zhuǎn)移焊縫位置的方式解決。
嵌補段鋼殼環(huán)向焊接封閉完成后，再焊接橫橋向焊縫，先將嵌補段鋼殼一端同預(yù)埋段鋼殼焊接，另一端待邊跨合龍完成后，選擇與合龍段混凝土澆筑溫度相同的時段進(jìn)行焊接。
6 合龍段施工
6.1 鋼筋、預(yù)應(yīng)力孔道安裝
梁體鋼筋按照圖紙配料，在加工廠集中加工后運輸至工地現(xiàn)場進(jìn)行安裝，安裝過程中及時安裝預(yù)應(yīng)力孔道，并保證預(yù)應(yīng)力孔道位置定位準(zhǔn)確。
6.2 吊掛系統(tǒng)安裝
底腹板鋼筋安裝完成、預(yù)應(yīng)力孔道定位完成后，適時安裝內(nèi)模板，并安裝吊掛系統(tǒng)對模板進(jìn)行加固處理。
吊桿采用擊32精軋螺紋鋼筋，對預(yù)埋段鋼殼及嵌補段鋼殼進(jìn)行加固處理，吊掛系統(tǒng)沿順橋向共設(shè)置4環(huán)，縱向間距40cm，如圖6a所示。腹板側(cè)面及翼緣板位置處吊桿環(huán)向間距約80cm;底板位置處吊桿環(huán)向間距約60cm，在腹板位置處加密至30cm，如圖6b所示。
扁擔(dān)梁采用2[ 14a組焊而成，兩端伸入懸澆梁段長度≥50cm。
6.3混凝土澆筑
混凝土澆筑前，安排專人檢查鋼殼各條焊縫的密閉性，確保所有焊縫封閉嚴(yán)密之后進(jìn)行混凝土澆筑工序作業(yè)。
7結(jié)語
2015年8月2日，寶蘭客運專線南河川渭河特大橋跨隴海鐵路120m主跨轉(zhuǎn)體連續(xù)梁成功合龍，合龍最大偏差僅4mm。實踐證明，該橋合龍段采用鋼殼法施工技術(shù)是成功的。
鋼殼法作為一種新型技術(shù)，在混凝土澆筑過程中起到模板作用，混凝土澆筑完成后不用拆除，作為結(jié)構(gòu)的一部分，同混凝土一起參與受力；同時起到跨越既有線安全防護(hù)作用，大大降低了安全風(fēng)險。鋼殼法作為一種新型技術(shù)，安全可靠，操作簡捷，施工速度快，造價低，非常適合于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)合龍段施工，在橋梁建設(shè)中將發(fā)揮越來越大的作用，產(chǎn)生越來越好的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。
