立交桥改造工程跨铁路线桥梁架设施工探讨

摘 要：跨铁路线桥梁架设施工是目前土木工程领域研究的重点，本文结合广州笔村立交桥改造工程实例，提出了桥梁架设施工前准备，阐述了立交桥改造工程跨铁路线桥梁架设施工技术。

关键词：跨铁路线桥梁；架设施工；广州笔村

1、工程概况

笔村立交桥改造工程位于广州市开发区夏港大道，既有笔村立交桥上转盘坡度为0.5%，转盘内平均标高为21.46m，转盘内直径为75m，悬臂板为3.5m宽，在两侧入口处有三角空格地带。改造立交桥范围为W线及E线高架桥29＃墩～32＃墩，共计4孔，W线其桥型布置为49+49+49+49,共计长度为196m连续叠合梁；E线其桥型布置为53+49+49+53,共计长度为204m连续叠合梁。其中主桥E29＃墩～E30＃墩及W29＃墩～W30＃墩跨越广深线4股道，跨广深线铁路中心里程为K28+620；主桥E30＃墩～E31＃墩及W30＃墩～W31＃墩跨越广园路快速线东行及西行方向，跨广园路快速线里程为K20+600。E线桥梁设计采用3片204m长连续钢箱混凝土叠合梁，共计4孔，桥面宽度为13m，W线桥梁设计采用2片200m长连续钢箱混凝土叠合梁，共计4孔，桥面宽度为9.5m，W线与E线之间除28轴墩柱未错位，其余29轴、30轴、31轴均错位4m，32轴错位8m。每片钢箱截面一致，粗略估计每片钢箱梁每米重量为1.8447（t），翼板每米重量为0.3（t），W线桥墩顶横梁约重26.177t，E线桥墩顶横梁约重35.028t，钢箱梁分段吊装完成焊接及调整桥面线型及标高成一整体后，施作桥面板及悬臂板混凝土。桥面标高为29.5m～31.508m，广深线标高13.6m，广园路路面标高约为13.86m。地面标高约为11.63m；设计桥面至既有笔村立交桥高差约为8.2m～5.3m，至地面高差约为17.87m～19.898m。

2、桥梁架设施工前准备

2.1临时墩设置

由于现场地形非常复杂，箱型整体较重，施工时钢箱梁分段进行加工、运输，运至现场后进行拼装，再吊装至临时支墩上与墩顶横梁进行焊接。综合考虑现场既有建筑物及施工均处在主要交通干道上，桥梁架设原则采用对交通干扰降到最低，采用比较安全的方法进行，原则上不进行施工分段，临时墩仅在墩顶横梁两侧设置。

（1）钢箱梁临时墩基础

根据现场既有条件，临时墩位于墩柱两侧，并不得侵入结构物承台，且布置需考虑钢箱梁焊接施工平台及钢箱梁采用龙门吊吊装方法的限制，因此临时墩基础设置只能在墩柱基础沿大里程及小里程的两个方向。考虑现场支墩施工条件，尽量减少对铁路及广园快速路的影响而布置，临时支墩类型共设置3种。部分基础因受到地下管线、地上建筑物、铁路设备和广园快速路影响，所以基础设置主要为挖孔桩、钢管桩及扩大基础。

（2）钢箱梁临时墩立柱

根据《装配式公路钢桥-多用途使用手册》中装配式桁架桥墩设置，由于本工程临时墩高度为15m左右，所以临时墩采用贝雷架拼装的方形墩，每个结构墩周围临时墩均采用I12的槽钢互相连接，或与结构墩连接，形成一个稳定的体系。考虑手册推荐的方形墩墩顶下顶梁采用I20工字钢，仅有两个排架受力，为使4片贝雷架均受力，对贝雷架墩顶下顶梁进行改造，下顶梁采用H300×200×8的型钢焊接而成，使4片贝雷架同时受力。

由于墩底采用础板较小，预埋螺栓较多，难以保证各个础板之间的高差，为确保方形墩平稳，将础板改为H300×200×8的型钢焊接，贝雷架直接支撑在型钢方形构件上。临时墩基础梁与基础混凝土面采用直径为22mm的预埋螺栓及P50的鱼尾扣板连接，连接螺栓个数同础板一致。

（3）钢箱梁临时墩横梁

根据受力检算结果，临时墩顶横梁采用2片H588×300×12的型钢，W轴墩顶横梁为9m，E轴墩顶横梁为12m。临时墩墩顶与横梁之间采用直径为22mm的U型螺栓连接。横梁上采用300mm的钢管焊接的小支墩，支墩上垫设10mm厚橡胶板，以增大钢梁及小支墩之间的摩擦，底部横梁临时固定，且保护钢梁表面油漆。

2.2龙门吊及栈桥设备安装

本工程所用设备为3台80t的跨墩门吊、80t汽车吊、架桥机横梁及天车。28轴龙门吊立柱采用40t吊机进行安装，龙门吊横梁采用汽车平板运至既有桥上后使用2台80t吊机在桥两侧进行整体安装。29轴龙门吊安装方法同28轴。30轴龙门吊立柱采用40t吊机在广园路一侧的空地上进行安装，龙门吊横梁则采用汽车平板从广园路运至施工地点使用2台80t吊机进行抬吊安装。31轴龙门吊安装方法同30轴。32轴跨墩门吊使用汽车平板运至既有桥上后使用2台80t吊机在桥两侧的联广路上进行整体安装。栈桥横梁使用使用汽车平板从广园路运至施工地点后使用2台80t门吊进行安装。

3、桥梁架设施工

综合考虑跨广深线主桥E线及W线为广深高速电气化铁路线，新建桥位于既有笔村高架桥旁，部分主跨跨越笔村高架转盘。笔村高架转盘下为广园快速主干道，车流十分密集。桥梁设计采用钢箱混凝土叠合连续梁，4跨连成一整体。由于立交桥跨越笔村转盘，设计桥面距地面距离均为17m～20m，距地面距离较大，钢梁跨度较大，且较重（每片箱梁每米达到1.844（t）），每跨梁重约94.1（t）~86.124（t），立交桥相邻建筑物较多，给施工带来较大困难。桥梁总体架设方案为墩顶横梁及牛腿采用汽车吊配合龙门吊进行安装架设，钢箱梁采用龙门吊进行架设，由既有桥面提升后，两侧横移，具体架设施工如下：

3.1钢箱梁加工、运输

本工程钢箱梁在场内进行加工，并预拼装，符合设计要求后，施工运梁平板将钢箱梁分段运至施工现场，箱梁运至现场后，按施工分段要求进行现场拼装、焊接。钢箱梁焊接拼装完成后，施工汽车运梁平板将钢箱梁倒车至既有笔村立交桥上的箱梁架设位置进行箱梁架设施工。

根据原有既有笔村立交桥转盘设计资料，既有桥计算荷载为汽车-20级，验算荷载为挂车-100，因本工程吊装需部分悬臂，悬臂部分加重了后轮重量，本工程以49m钢箱梁计算，其余53m接长处理，后轮不悬臂。其49m跨度梁悬臂尺寸不得超过4m，后轮重量禁止超过50t。

3.2钢箱梁吊装顺序

根据钢箱梁结构特点及设备情况，拟定装吊顺序如下：（1）总体吊装顺序为：由28#墩往32#墩方向进行架设，钢箱梁架设之前，临时基础必须达到设计强度要求，临时墩柱与基础之间、横梁之间连接牢固。吊装总体28轴向32轴推进，两幅桥同时进行架设。（2）工序方面吊装顺序为：先进行墩顶横梁装吊架设并临时固定，再吊装整体箱梁，每跨吊装完成后，调整设计线性并进行焊接连接，每跨吊装顺序，每孔钢箱梁吊装可根据现场实际需要进行5片梁的吊装顺序进行调整。（3）临时墩横梁悬臂吊装顺序：原则上由外向内进行，每跨梁梁的吊装为：先墩顶横梁，再跨中段，后悬臂段。箱梁吊装时，先吊装未在悬臂端部分箱梁，，在吊装悬臂端箱梁时，对已经吊装完成的钢箱梁进行临时焊接连接，以加重钢箱梁未在悬臂端部分箱梁重量，以平衡悬臂端箱梁重量后，再进行悬臂端钢箱梁吊装。

3.3钢箱梁每跨吊装方法

根据现场情况及我公司拥有设备情况，拟在每排桥墩处设置一跨墩龙门吊，采用龙门吊类型有2台70（t）、1台50（t）跨墩门吊进行吊装施工，3台门吊中心跨度分别为41m、39m、39m。吊装时门吊考虑倒换使用。

（1）墩顶横梁

墩顶横梁原则上采用2台80t吊机在既有立交桥或广园路上进行吊装。墩顶横梁吊装之前，须在结构墩上预埋钩头螺栓，使用鱼尾板将4片I22的工字钢固定在结构墩上，以便作为墩顶横梁吊装后的临时固定及调整坡度使用。

（2）28＃墩～29＃墩钢箱吊装

根据现场施工条件拟采用两台龙门吊进行安装，由于现场墩台错位及现场铁路既有设备影响，龙门吊跨度及承重均受到限制，28轴采用跨度为38m，承受荷载为70（t）龙门吊，29轴采用跨度为40m，承受荷载为70（t）龙门吊进行吊装施工。28轴龙门吊走行范围为5.2m，可以架设全部钢箱梁，但在此走行范围内，龙门吊轨道侵入既有四线，但龙门吊立柱不会与电气化接触网冲突，因考虑到W28轴东侧龙门吊距既有有电气化立柱较近，为确保铁路既有设备安全，在龙门吊走行范围内，W28轴边梁翼板后焊，以便留出龙门吊的走行空间。29轴龙门吊走行范围为8.8m，可以架设29轴两侧全部钢箱梁，但在此走行范围内，龙门吊轨道侵入既有Ⅰ线，但龙门吊立柱不会与电气化接触网冲突。28轴龙门吊走行基础需填筑路基高度为2.86m，填筑路基长为20m。

架设方法为钢箱梁使用运梁平板运至箱梁架设范围，龙门吊移至吊装位置，提升钢箱梁，天车横移就位，重复上述方法直至钢箱梁全部就位。钢箱梁架设完成后，即拆除28轴龙门吊，吊装29轴至30轴钢箱梁，同时安装31轴龙门吊。

（3）29＃墩～30＃墩钢箱吊装

28轴~29轴钢箱梁吊装完成后，即架设29轴~30轴钢箱梁，29轴龙门吊利用28轴架设完成后行走至29轴钢箱梁吊装位置进行施工。30轴龙门吊走行范围为12.63m，可以架设30轴全部钢箱梁，但在此走行范围内，龙门吊轨道侵入广园款速路3条车道。30轴龙门吊走行基础需填筑路基高度为2.86m，填筑路基长为25m。

架设方法为钢箱梁使用运梁平板运至箱梁架设范围，由于30#墩位于笔村立交桥转盘内，龙门吊设置也在转盘边沿与广园路之间，所以龙门吊至转盘边沿为8m，至转盘现浇箱梁腹板位置11.5m，运梁平板，倒车后轮只能至腹板位置停车，然后龙门吊移至转盘边沿起吊。钢箱梁架设完成后，即拆除29轴龙门吊，吊装30轴至31轴钢箱梁，同时安装32轴龙门吊。

（4）30＃墩～31＃墩钢箱吊装

29轴~30轴钢箱梁吊装完成后，即架设30轴~31轴钢箱梁，30轴龙门吊利用29轴~30轴架设完成后龙门吊行走至30轴钢箱梁吊装位置进行施工。30轴龙门吊走行范围为10m，由于受到立交桥转盘及两幅桥之间错台宽度影响，E31轴处龙门无法吊装E31~E32钢箱梁。但可以架设W30~W31、E30~E31 、W31~W32轴全部钢箱梁，在此走行范围内，龙门吊轨道侵入广园款速路2条车道。30轴龙门吊走行基础需填筑路基高度为2.86m，填筑路基长为15m。

架设方法为钢箱梁使用运梁平板运至既有比村立交桥转盘腹板位置，使用临时墩+架桥机、龙门吊纵梁及架桥机、龙门吊天车与运梁平板车配合架设。施工方案为使用运梁平板喂梁将运梁车后轮上钢箱梁悬臂端伸入转盘内，使用栈桥天车（栈桥使用YXQJ120/40型架桥机、龙门吊横梁及天车）起吊，配合运梁平板车头同步将梁跨越广园路，临时放置在临时支墩上，天车退出龙门吊架设范围，提升钢箱梁，天车横移就位，重复上述方法直至钢箱梁全部就位。

（5）31＃墩～32＃墩钢箱吊装

31＃墩～32＃墩钢箱吊装方法基本与28轴~29轴箱梁吊装方法一致，不同之处在于钢箱梁现场拼装必须在大里程方向进行拼装，运输方向将是大里程方向向小里程方向进行运输安装。30轴龙门吊走行范围为10m。由于受到转盘范围限制，31轴龙门吊无法对安装E31~W32钢箱梁，在钢箱梁安装前，必须将此三片钢箱梁临时接长，接长长度为2.5m，接长采用2片H588×300×12配合精扎螺纹钢对梁进行捆绑吊装。30轴龙门吊走行基础需填筑路基高度为1.6m，填筑路基长为15m。

（6）两侧牛腿吊装方法

箱梁两侧牛腿因距离较短，最重牛腿为37.405（t），因此考虑与墩顶横梁同时吊装，牛腿一侧临时支墩。吊装方法采用2台加藤80t吊机进行吊装。

3.4钢箱梁及设备安装技术措施

（1）准备工作。梁在移运之前，按照工程质量检验评定标准进行验收，检查梁的尺寸、吊孔的位置，只有在达到设计要求时才能起吊移运。检查龙门架、钢丝绳等工具设备是否性能良好和安全可靠。（2）移梁运输。用钢丝绳捆绑钢箱梁，用橡胶板垫衬梁底两侧，以保护钢箱梁表面油漆。然后在指挥员的统一指挥下，两台龙门架一齐起吊，横移至运临时墩对位后，再落在临时墩上。（3）转盘内移梁就位。用平车将梁运至导梁架下以后，利用导梁架上的起重平车，将钢箱梁在双导梁内吊着运到所定位置。（4）质量标准。根据设计要求，检查梁的安装位置和支座位置是否正确，不正确的要进行调整。直至满足设计和规范的要求为止。（5）安装前，对参与安装的每个作业人员进行安全培训和技术交底，使每个作业人员都清楚作业方法和安装事项，明白各种信号、手势的含义和做法。（6）安装时，由专人指挥，指挥员持证上岗，各种信号要规范、统一，作业人员必须服从指挥。（7）起吊龙门吊横梁、墩顶横梁及栈桥纵梁时，四个角用绳牵住，防止摆动；作业人员远离吊点范围。（8）设备连接用的螺栓是专用螺栓，螺栓的连接要紧密，拧紧，达到一定的扭矩。（9）每道工序都要进行加固、支撑，确保其稳定性。（10）在作业人员未完全固定、未离开危险区时，不能起吊安装。（11）在安装过程中，非操作人员严禁进入拼装范围。（12）作业人员在高空作业时，戴好安全帽，系好安全带。（13）在架桥机、龙门吊试吊前，对机件、电路进行复查，确保无误后才能进行。

4、结语

桥梁按设计就位后，拆除临时支墩时，采用千斤顶将梁整体顶升，拆除小支墩，然后使用40t，吊机拆除横梁及临时墩。最后使用2台80t吊机拆除龙门吊。自此立交桥改造工程跨铁路线桥梁架设施工完成。此工程荣获2009年度全国市政金杯示范工程。

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[J].北京：人民交通出版社，2004（01）.

[2]蒋永生，陶路，彭旭民.坝陵河大桥钢桁梁架设施工控制[J].世界桥梁，2010（04）.

[3]陈山平.特殊条件下的桥梁架设施工技术[J].铁道建筑，2005（03）.