广州新客站站房桥施工技术

【摘 要】 本文介绍了广州新客站V形刚构连续梁站房桥工程的方案比选及关键施工技术的处理方法。通过对站房桥现浇梁支架形式、支架体系的分析比较，确定了优化后的施工方案。此外，运用MIDAS/Civil有限元软件对V形刚构连续梁斜腿根部的局部应力进行了计算分析，根据斜腿结合部计算分析所得应力水平及应力分布规律，确定了增加临时索的斜腿施工方案。采用上述方案及施工方法，顺利完成了广州新客站站房桥施工，可为类似工程施工借鉴。

【关键词】 大型枢纽 站房桥 V型斜腿 满堂支架 施工技术

1 工程概况

广州新客站站房桥由5座分离式单线梁桥和9座双线梁桥组成，呈横列式布置。每座桥575.9m，共14座，总计8062.6m。上部结构形式为2-（3×32）m连续梁+（2×32+64+2×32）mV构组合连续梁+2-（3×32）m连续梁，共323孔。边跨及挂孔连续梁结构为3*32m，V构连续梁为2×32+64+2×32m。梁部混凝土约31万m3。

5轴至11轴间21m层结构立柱落在双线轨道梁中腹板上或单线轨道梁横梁上，双线桥采用单箱双室截面，单线桥采用单箱单室截面。屋面柱及雨棚柱落在桥墩上。其中：

边跨连续梁及挂孔连续梁分3个施工节段。双线V构连续梁分19段，如图1所示。

2 现浇梁支架方案选择

2.1 支架形式

桥梁施工技术的发展对桥梁的跨径、线性、截面形式等方面起着重要作用，它直接关系到施工质量的好坏、运营的安全。规范的施工可以使桥梁实际状态与设计状态最大限度的相吻合。目前，现浇梁桥的施工采用的方法有支架法施工和悬臂法施工。

支架施工法：边跨及挂孔连续梁按照设定的工序完成浇筑工作，待张拉完预应力钢索并压浆后移架。优点：搭拆方便，支架比较便宜；但需占用桥下净空，有碍交通通行。

悬臂浇筑法：V型钢构连续梁采用悬臂浇筑法施工。即首先在主墩墩旁搭设满堂支架，浇筑加长0#块后，边跨现浇段采用满堂支架施工，其余各段采用挂蓝悬臂灌注施工。优点：不需要由桥下设立支架，但需要提供悬臂施工所需要的挂篮等设备，机械台班费用较高。

2.2 站房桥下施工区域划分

广州新客站建筑面积48.6万m2。站房结构分四层，地下层为现浇钢筋混凝土地下室，首层为V构拱组合连续箱梁，二层为钢筋混凝土预应力板加大跨度钢桁架梁组合，三层为钢结构无站台雨棚和索拱结构屋顶。

分析新广州站主要关键节点时间，同时结合主站房范围内地铁―铁路V构桥---钢结构---21m高架侯车层各工序交叉施工中相互依存和冲突的矛盾关系，确定将东西方向主站房区以地铁A、B区域划分；南北方向站房桥以下共划分为六大区域：0，～4轴、5～6轴、7～9轴、10～11轴、12～14轴、15～17轴。钢结构由于构件大，其中重量重，受场地限制，大量构件需在原地拼装起吊，并必须留出相应的大型吊机的通道和吊装位置。为此，需统筹安排施工区域，分别以3～4、12～13轴做为东西方向主通道，南北方向留出4条主通道；南北雨棚区钢结构分别与14～17轴、0，～2轴连续梁同步施工，连续梁预留的主通道轴线及相邻的一边单线梁须待雨棚区钢结构安装完成后施工。

2.3 现浇梁支架方案的选择

广州新客站站房桥按横列式分布，共19座连续梁桥。一般情况下，会选择横移式梁柱支架比较方便，快捷。

依据广州新客站节点工期及各专业、各工序相互依存和冲突的矛盾，0，～2轴与14～17轴边跨连续梁、2～5轴与11～14轴挂孔连续梁被四条南北方向、两条东西方向材料通道、钢结构存放和拼装场地切割，梁柱式支架无法横移，采用满堂支架散支散拆，比较灵活、简单。

本工程钢构拱桥施工时还有如下几项技术特点：（1）施工环境差，刚构桥施工时，钢结构主拱、电梯井已施工完成，材料运输、机械设备站位均将受到限制；（2）外形尺寸复杂：钢构拱桥不仅横断面为曲线形，沿梁纵向梁高由5.4m渐变到3.5m，其中拱部更为无法用函数表示的空间不可展曲面，还在拱部中间穿插三个孔洞。且本工程为饰面清水混凝土，采用悬灌法，其施工缝的施工质量无法满足外观质量要求。因此核心区刚构拱已也不适合采用悬灌法施工。且悬灌法施工也无法满足现场工期的需要。

依据总的实施性方案，待7～9轴地铁顶板施工完后搭设V型钢构梁满堂支架。

3 现浇梁支架基础方案

0，～2轴、14～17轴地基为软土地基，根据地质柱状图，其地层情况由上往下依次为3～5m厚的人工填土和淤泥层、6～9m厚的粉细砂，其下为强风化和弱分化泥质粉砂岩。

按照设计承载力要求，对15～17轴、0，～1轴地基采用水泥搅拌桩加固处理，搅拌桩桩径为0.5m。根据加固地层情况不同而采用不同的桩长和桩距，桩间距有1.0m和1.3m两种，正方形布置，加固深度在淤泥区为9m，细砂区为7.0m，临近承台的搅拌桩与承台边缘不小于0.8m，加固后的地基承载力应不小于120kPa。搅拌桩水泥用量按照不小于50kg/m控制， 桩顶铺一层30cm厚的砂砾垫层， 用25t光轮振动式压路机碾压密实，然后浇筑20cm厚的C20混凝土基础。在站房桥两端与南北咽喉区搭接区段地面标高变化较大，采用设置混凝土台阶方式处理，以便于底托支垫平整。

对1～7轴、9～15轴支架基础采用站房地下室钢筋混凝土底板。

7～9轴基础落于地铁顶板上。

4 站房桥支架技术

4.1 边跨连续梁及挂孔连续梁

边跨连续梁及挂孔连续梁均为鱼腹式槽型截面，结构形式均为3*32m；单线梁为单箱单室截面，梁宽6.9m，高4.42m，每延米梁重39t；双线梁为单箱双室截面，梁宽13.1m，梁高4.42m，每延米梁重70t。立杆纵向间距为0.6m，横桥向在底板处间距0.9m、腹板下间距0.6m，横杆水平步距为0.6m。立杆纵向间距为0.6m，横桥向在底板处间距0.9m、腹板下间距0.6m，横杆水平步距为0.6m。现浇箱梁采用满堂支架法按照设计工序，逐段预压、浇筑、张拉，全桥成桥后张拉、落架，在此不再赘述。

4.2 V型钢构连续梁

广州新客站站房桥5～11轴为V型钢构连续梁，结构形式2×32+64+2×32m。支架布置参见斜腿施工支架方案。

5 V构连续梁施工技术

由于V型墩与梁固结，交叉处受力复杂；以前修筑此类桥梁由于施工和设计等方面的原因，这种结构在施工和运营中出现裂缝、局部应力过大。鉴于此，重点从V型墩的斜腿施工方案、V型墩上第一段梁施工方案、V型墩施工监测进行研究，为今后同类桥施工提供一套切实可行的施工方法。

5.1 V构连续梁集中荷载分布方案研究

V构连续梁采用原位现浇的施工方法，现浇箱梁施工支架搭设在广州地铁顶板之上，地铁顶板承载力是按照124.5kN/m2的均布荷载设计的。

5.2 斜腿施工支架方案

斜腿支架采用碗扣式钢管脚手架，立杆纵向间距为0.6m，横向间距为0.3m，横杆步距为1.2m；为抵抗水平推力，在支架纵立面加设斜撑杆，斜撑杆水平倾角45°，纵向间距1.2m，横向间距0.3m；立杆顶沿横向设工14分配梁，在分配梁顶摆放三角支架，三角架横向间距0.6m，每片三角架位于纵向两排钢管支架中间，使两排钢管均匀受力；在三角支架上弦节点处沿横向设2根14#工字钢分配梁，支撑V构斜腿底模，如图2所示。

5.3 施工监测

5.3.1 测点布置

施工支架搭设于广州地铁顶板之上，为确保施工荷载作用下不发生结构破坏或较大变形，须进行施工监测，测点布置在梁左右腹板底部及梁中线位置处，如图3所示。

5.3.2 监测结果分析

如图4所示，轴力变化趋势基本一致，说明随施工荷载变化轴力分配较为均匀；监测过程中最大值出现在7D2轴～163测点处，为14.612kN，远小于允许值（124.5kN）；而最终检测结果最大值出现在9F东轴～161号测点处，为7.783kN，也远小于允许值。以上表明本支架方案可以有效地将上部施工荷载均匀分布于地铁顶板，保证地铁顶板结构安全。

如表1所示：顶板最大变形出现在7D2轴2-3-3号测点，为5.5mm，这小于规定地铁顶板变形限值20mm，而与变形预警限值16mm也有较大差距，表明支架分布荷载对地铁变形影响完全控制在安全范围内。

6 V型钢构桥第一梁段施工技术

6.1 斜腿临时拉索布置

斜腿上的第一梁段的施工荷载通过支架传递到斜腿上，对斜腿产生较大的变形及增加较大的水平力，仅靠在满堂支架上固结水平撑杆、斜杆撑不能克服斜腿的变形和位移[1]。因此在斜腿上部（墩顶以上4.2m处）布设5根临时预应力索，在斜腿混凝土强度达到设计强度的90%以上后，给每根预应力索施加120t张拉力。通过满堂支架固结的水平撑杆、斜杆撑以及临时预应力索共同承受上部梁体施工荷载所产生的水平力，如图5所示。

6.2 斜腿临时拉索计算模型

临时拉索采用单个索单元模拟，断面积A=12×140=1680mm2，索长L=14364mm，弹性模量取1.95×105MPa，预拉力120t。

斜腿：斜腿与墩身沿横桥向分为10等份，按梁单元建立10个独立的模型，模型之间采用刚性连接。单元材料特性为：容重ρ=2.6t/m3，弹性模量E=3.45×104MPa。

约束：临时拉索与斜腿梁单元之间为铰接，墩身底端固结，如图6所示。

6.3 斜腿临时拉索计算结果

6.3.1 施加预张拉力计算结果

每根索施加120t预拉力，弯矩及轴力通过在Midas/civil上建模计算可以得到斜腿根部截面位置的轴力与弯矩：

N=-69.4t（压力），M=36.8t.m（逆时针方向）

斜腿根部下缘拉应力：

斜腿根部上缘压应力：

6.3.2 浇筑梁部混凝土后计算结果

浇筑斜腿上方梁段混凝土时斜腿内弯矩及轴力通过在Midas上建模计算可以得到斜腿根部截面位置的轴力与弯矩：

N=-87.2t（压力），M=-76.1t.m（顺时针方向）

斜腿根部上缘拉应力：

斜腿根部下缘压应力：

由以上计算结果可知，采用斜腿施工临时拉索方案可以卸除上部传递水平力，保证结构强度及安全[2]。

7 结语

（1）选用碗扣式满堂支架，充分利用了碗扣式支架可灵活拼装支架高度和分布传递荷载的优点，成功解决了大型站房分块、分区以及地铁、国铁同步引入的施工干扰大的难题。

（2）对于站桥共柱的V构连续梁优先采用支架法施工方案；经过预压后的支架变形小，省除了施工中应变和线性监测。

（3）对进一步优化大型枢纽站房与铁道工程融合设计，有一定的参考意义。

（4）站桥共柱的V构单线连续梁对斜腿临时索拆除比较敏感，需待全跨张拉施工完成后才能拆除临时索及全桥支架，留待大家进一步研究。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.TB10203-2002 铁路桥涵施工规范[S].北京：中国铁道出版社，2002.146～147.

[2]中华人民共和国铁道部. TB10002.3-2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.115～119.